北京科学中心太阳系为啥这么平?难道遭到了降维打击?星系咋不是球形的呢?

提起太阳系你会想到什么?是硕大、炽热、质量占整个太阳系99.8%的太阳 , 还是围绕它不停绕圈的八大行星和矮行星 , 抑或是彗星、小行星、流星体等数量众多的小天体 。
其实 , 太阳系还有一个最显而易见 , 也最容易被我们忽视的特点 , 那就是它非常的扁!
仔细回想 , 无论是书上的图画还是模型 , 你见过的太阳系是不是都是这样的:
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这样的
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或是这样的
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但你却从来没有见过这样立体的太阳系:
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很少有星系呈现这样的形态
为什么太阳系里许多天体的公转轨道几乎都在同一个平面附近呢?这是一场美丽的意外 , 还是其中另有玄机?
如果你放眼星空 , 你会发现 , 除了太阳系外 , 宇宙中许多星系都是又扁又平的 , 我们所在的银河系就如同一个大盘子一般 。
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可不要以为这个规律在星系的尺度才成立 , 大到黑洞的吸积盘 , 小到与我们同在太阳系的土星环都是扁平的盘状 。
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黑洞吸积盘假想图
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土星和土星环
我们身边倒是也有个例外 , 那就是在地球外的人造卫星 。 根据功能不同 , 人造卫星的轨道是人为选择的 。 另外 , 利用卫星发动机 , 人们也可以人为地调整或维持卫星的轨道 。
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各种人造卫星轨道
读到这儿你或许已经意识到 , 在没有人为干预下 , 星系或是宇宙中的一些天体系统 , 总会或多或少地呈现扁平的盘状 , 这其中一定有什么被我们忽视的规律 。
你说的“平”是什么平?
在讨论太阳系为什么“平”之前 , 我们先要了解下到底什么是“平”?
通常 , 我们把围绕太阳绕圈的运动称为公转 , 公转的轨迹可以近似看作椭圆 , 四季变化便与地球绕太阳的公转有关 。
除了地球 , 太阳系中其他的行星、矮行星和数量众多的小天体也会沿着各自的轨道围绕太阳周期往复地公转 。
我们假想这些天体与太阳之间有一根连线 , 公转一周后 , 这条线扫过一圈形成的平面就是该天体的公转轨道平面 , 地球绕太阳公转的轨道平面就是我们常说的黄道面 。
我们发现 , 太阳系内 , 许多天体公转轨道平面之间的夹角都不大 , 有的几乎是重合的 , 有的只相差一个较小的夹角 , 这便是所谓“扁平” 。
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太阳系局部 , 主要天体的公转轨道之间夹角都不大
一个星系越扁平 , 整体来看 , 其内部各个天体围绕中心天体的公转轨道平面之间平均夹角越小 。
太阳系:我也是后来才变平的
回到最初的问题 , 太阳系为什么会“又扁又平”呢?我们不妨把时间倒回 , 看看太阳系诞生之初是什么样子 。
这时的“太阳系”只是一团弥漫着气体和尘埃的星云 , 别说八大行星 , 甚至连太阳本身都没有形成 。
这团星云看上去并没有固定的形状 , 但要比今天的太阳系“立体”得多 , 虽称不上球形 , 但也没有形成一个扁扁的盘状 。


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