我們的太陽(yáng)系是平的，這可以歸因于總角動(dòng)量守恒定律，當(dāng)粒子碰撞時(shí)，它們可能向任何方向運(yùn)動(dòng)，但這些運(yùn)動(dòng)往往遵循平面內(nèi)總自旋一定是常數(shù)的這一規(guī)則，因此所有的上下運(yùn)動(dòng)最終都抵消了。

眾所周知，地球、其他行星以及它們的衛(wèi)星都在橢圓軌道上繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。但是，你有沒(méi)有仔細(xì)想過(guò)，為什么這些天體以這樣的方式圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，并且使太陽(yáng)系看起來(lái)像是躺在一個(gè)平面上，而不是朝各個(gè)方向延伸呢?

我們?cè)谡n堂上都學(xué)到過(guò)一個(gè)常識(shí)，即大自然更喜歡球形，從零重力下的微小水滴到我們星球的形狀，都證明了這一點(diǎn)。甚至我們宇宙中最大的天體——太陽(yáng)，正如你猜到的，它也是一個(gè)球體!那么，為什么所有的行星、小行星、流星和衛(wèi)星都會(huì)在一個(gè)平面即二維空間中無(wú)休止地旋轉(zhuǎn)呢?

圖解：土星—小行星

想象一下土星環(huán)，它們也是圓盤狀的，甚至小行星帶也是平面的。這在我們的太陽(yáng)系中并不是一個(gè)例外，數(shù)十億光年之外的其他星系也是以類似的方式存在。我們所處的星系——銀河系是一組星云，恒星和巖石由于相互引力而在空間中呈扁平狀懸浮。

太陽(yáng)系的起源

太陽(yáng)系的起源可以追溯到46億年前，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)系還是一種巨大的、沒(méi)有形狀的物質(zhì)，可以稱為“小云”，漂浮在太空中。

由于重力的作用，這個(gè)“小云”中的粒子開(kāi)始逐漸靠近。當(dāng)有多個(gè)粒子和強(qiáng)大的引力時(shí)，就會(huì)發(fā)生碰撞，這些碰撞以及隨后粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是隨機(jī)的，因此無(wú)法預(yù)測(cè)。雖然這些物體隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，但有一個(gè)量是不變的，即角動(dòng)量。太陽(yáng)系本身是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，因?yàn)橛钪嬷衅渌矬w的引力作用可以忽略不計(jì)，所以銀河系也是一個(gè)孤立的系統(tǒng)。

在一個(gè)“孤立系統(tǒng)”中，總角動(dòng)量必須守恒。

這個(gè)物理量在一個(gè)固定的軸上是恒定的，這個(gè)軸在二維空間中是一個(gè)點(diǎn)，而在三維空間中則是一條直線，星系則沿垂直于軸線的平面旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)粒子碰撞時(shí)，它們雖然可以向任何方向運(yùn)動(dòng)，但由于遵循平面內(nèi)總自旋必須恒定這一規(guī)則，所有的上下運(yùn)動(dòng)都抵消了。隨著時(shí)間的推移，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的碰撞，這些粒子失去了除二維空間之外的一切自由運(yùn)動(dòng)，從而被禁錮在一個(gè)平面上。

這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是非常幸運(yùn)的，因?yàn)樾行呛秃阈切枰械倪@些粒子聚集在一起才能誕生。不然的話，雖然最終仍是這個(gè)結(jié)果，卻需要更多的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，就宇宙事件和天文愛(ài)好者而言，由于在一個(gè)球形系統(tǒng)中行星之間線性對(duì)齊的概率很低，我們很難看見(jiàn)日食。

美中不足

我們的太陽(yáng)系實(shí)際上并不是一個(gè)完美的平面，而仍在通往理想狀態(tài)的道路上。冥王星實(shí)際上由于它的低重力和孤立軌道而處于一個(gè)尷尬的傾斜狀態(tài)，其最傾斜位置上的小行星帶也與主平面傾斜約20度。除了這一些例外，角動(dòng)量的作用使我們太陽(yáng)系的行星處于一個(gè)整齊的、可預(yù)測(cè)的平面上。

圖解：太陽(yáng)系

Credits:cigdem

科學(xué)家們?cè)阢y河系中發(fā)現(xiàn)了許多比我們的太陽(yáng)系更平的太陽(yáng)系，與此同時(shí)，其他一些星系的理想平面和實(shí)際平面之間存在著巨大的差異。這種差異可能是因?yàn)樗麄兿鄬?duì)年輕，或者有特別暴力的歷史。

我們的祖先曾經(jīng)認(rèn)為地球是平的，但他們不知道，地球唯一平坦的地方是它在眾多恒星中的較大位置。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Ask an Astronomer (Cornell University)--- Harsh Gupta - Jojo- sciabc

References:

Ask an Astronomer (Cornell University)

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