各个星球是靠什么能量转动起来的?转速为何有快有慢

如题所述

第1个回答  2020-09-16


为什么宇宙中星球的自转速度不同,那星球自转的动力从何而来?

星球的自转速度有快有慢,既是天生的,又受到万有引力约束。

这与每种星球的生成方式有重大关系。

恒星是在星云中诞生,行星是恒星吸积盘剩下的渣滓聚合而成。

星云是漂浮在广袤太空的宇宙尘埃,是以光年计的大片弥漫物质,虽然非常稀薄,但体积太大太多,是孕育宇宙天体的“羊水”和“营养”。

大片的星云在自身引力作用下会渐渐聚集,越收缩越紧密,由于收缩得不均匀不平衡,就会慢慢发生旋转,随着收缩越来越快,中心会形成坍缩之势,星云旋转就会越来越快,离心力会把旋转轴两极的物质甩向赤道,成为恒星积极盘。


这个吸积盘是扁平的,最终恒星会吸附掉吸积盘中绝大部分质量,核心由于巨大压力和高温而引燃氢核聚变,恒星就形成了。

因此,恒星的旋转就是继承了吸积盘的角动量,一直转下去。

比如太阳系,太阳吸取了整个太阳系质量的99.86%,成为一个质量为1.9891x10^30kg的恒星。

太阳系吸积盘中剩下的0.14%质量就渐渐形成了八大行星,和若干颗矮行星、几百颗卫星,还有无数小天体。

吸积盘在太阳的赤道位置,以太阳赤道形成一个平面就叫黄道,这些行星都在黄道上下位置围绕着太阳公转。


这就说明行星的公转主要是继承了太阳吸积盘的角动量。

但行星自转在继承吸积盘角动量的同时,还有形成过程的碰撞和行星内核的变化等因素,因此各个行星的自转速度和自转轴与黄道夹角都不完全一样。

比如金星和天王星自转方向与其他行星方向相反。

天王星自转轴几乎是对着太阳,躺着转圈的,而且与公转方向相反。

天王星的这种状态,有研究认为,是在形成初期,受到大的天体碰撞所致。

而金星自转方向也与公转方向相反,自转一周需要243日(地球日,后同),公转一周需要224.7日,也就是说金星自转一圈比公转一圈时间还长,因此理论上金星一天比一年还长。

当然如果按日出日落为一天的话,金星上日出日落一次需要116.75天,这是因为其与公转逆运行的缘故,因此在金星上看太阳是西升东落,太阳最大视角不会超过48°。

金星的这种运行状态,形成原因有两种假设,除了像大多数行星在诞生初期都受到各种天体碰撞,自转轴和自转速率有一定的变化外,其内部地核很可能停止了转动,导致整个星球停止了自转,甚至逆运行。

金星是太阳系唯一没有磁场的行星,这是金星地核停止了转动的一个佐证。

地球在形成初期与一颗相当火星大小的行星相撞,相撞的结果是自转轴偏转了66°34',黄赤道形成了一个23°26'的夹角,从此有了一年四季春夏秋冬,还撞出了一个月亮,为生命孕育创造了更好条件。


恒星死亡后的尸骸转动是继承了原恒星的角动量。

有些恒星在死亡时发生大爆炸会炸得渣滓都不剩,所有物质全部回归太空,成为新的再生星云,经过漫长的聚集收缩又会形成新的恒星。

有的恒星死亡后会留下一个尸骸,比如白矮星、中子星、黑洞。

一般认为,太阳质量8倍以下的恒星,死亡后会留下一个太阳质量0.5~1.4倍的白矮星;一个太阳质量8倍以上,30~40倍以下的恒星,死亡时会发生超新星大爆炸,核心可能留下一个太阳质量1.44倍到3倍左右的中子星;太阳质量40倍以上的恒星大爆炸后可能留下一颗太阳质量3倍以上的黑洞。

这些恒星尸骸旋转速度都很快,是因为继承了原恒星的角动量。

原恒星比尸骸大多了,旋转的就慢一些,但根据角动量守恒定律,半径变小的白矮星、中子星、黑洞就会比原恒星角速度快很多。

如果单从体积变小的量级估算,白矮星相对原恒星半径一般为1/100倍,中子星相对原恒星半径约1/100000,黑洞就史瓦西半径就更小了。

如果按照太阳自传周期来比较,太阳自转周期为2.3x10^6秒,变成白矮星后自传周期将达到2.3x10?秒,变成中子星后自传周期会达到2.3x10^-4秒。

当然,恒星变成白矮星和中子星会损失很多质量,因此角动量守恒的计算就变得复杂些,相对会慢很多。但不管怎样,天体变小后,角速度会大大加快。