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太陽系中旋轉最快的天體

生活 更新时间:2024-07-20 03:21:09

根據開普勒行星三大定律,我們知道了一個物理事實:距離太陽越遠的行星,公轉周期也越長。

當然了,這個定律在行星系也同樣适用。抛開隻有一顆衛星的地月系不談,其他的行星系中,衛星的周期長短也受距離的影響。

太陽系中旋轉最快的天體(太陽系的奇妙數學)1

在很久以前,人們不知道這個公轉周期意味着什麼,隻是根據星空的觀測,知道水星的公轉周期是大約88天,木星是12年,土星是29年(當然了,古時候不叫公轉周期,而是這些時間後它們會回到星空的同一個位置)……

後來,科學家們在研究之後發現,這裡面有着非常深的奧秘。

事實上,在這個太陽系裡,不同的天體之間,也會有引力的相互作用。能夠影響其他天體運行的不止有太陽,還有其他的行星甚至衛星。不同的天體在漫長的歲月裡,通過引力的不斷調節,最終達到了一種叫做軌道共振的完美現象。除了軌道共振之外,還有潮汐鎖定等各種物理原理,最終導緻天體的運行形成了一種完美的比例。

我們最熟悉的,就是月球。月球由于距離地球比較近,所以被地球通過潮汐鎖定的原理束縛住,導緻它的公轉周期和自轉周期完美一緻,所以隻有一面可以朝向地球,人類在地球上永遠無法看到月球的另一面。

同樣的,在幾十億公裡以外的冥王星,和冥衛一也處于潮汐鎖定狀态,而且更加誇張。由于冥衛一的質量和冥王星也非常接近,導緻冥王星也同時被冥衛一潮汐鎖定。不僅冥衛一隻有一面可以朝向冥王星,冥王星也隻有一面可以朝向冥衛一。

同時,冥王星和海王星也達到了一種軌道共振的狀态。事實上,除了冥王星以外,冥族小天體都是這樣的,它們的公轉周期和海王星的公轉周期達到了3:2的比例。比如冥王星的公轉周期是90581天,海王星是60372天。要知道,其實冥王星和海王星的軌道是有交叉的,若不是軌道共振鎖定了二者的公轉周期,搞不好冥王星就被海王星吸走了。

太陽系中旋轉最快的天體(太陽系的奇妙數學)2

同樣的,體積最大的木星,也會和其他天體達到軌道共振。

比如小行星帶的艾琳達族天體,它們與木星就形成了1:3的軌道共振,同時與地球為4:1的的軌道共振位置。

而在木星系内,軌道共振現象也同樣存在。木星最大的四顆衛星中,有三顆就處于軌道共振狀态,那就是木衛一,木衛二和木衛三,三者的公轉周期是完美的1:2:4的周期,這樣也保證了它們的軌道穩定性。

同樣的現象也出現在土星系内,而且更“誇張”的是,不僅土星的衛星之間保持着軌道共振,甚至土星的不同環之間也有軌道共振。

太陽系中旋轉最快的天體(太陽系的奇妙數學)3

當我們看向太陽系的最内側,類似的數學比例依然存在。距離太陽最近的水星,在太陽引力的作用下,其自轉周期和公轉周期達到了一個2.01:3 的比例——自轉周期曰58.6天,公轉周期約88天。

也許,宇宙中的規律本來就是這樣:看似是随機的巧合,其實蘊藏着非常複雜的物理法則。每一顆天體都深深地受着物理的約束和指導,才有了今天穩定的宇宙。說得遠一點,如果不是其他天體約束住了木星,地球今天恐怕就是地獄。

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