八大行星的軌道都接近正圓形,這是巧合還是另有原因?為什麼它們之外的冥王星軌道扁度與傾角會大幅度增加?

時間 2021-06-24 00:15:48

1樓:馮延超

太陽的萬有引力是一種強大的向心力,行星在這個向心力作用下繞太陽公轉。

但行星際空間並非是完全真空,那裡有少量瀰散的離子、分子、塵埃、星體碰揰後產生的碎塊、損石、彗星、小行星等實物物體。它們各種運動方向都有,並且速度有快有慢。行星在公轉時,這些物體在總體上對行星起到的是碰揰、阻力,使行星減速的作用。

行星的線速度減小,那麼,必然是離心力減小。這時,與該軌道高度的萬有引力無法保持平衡,軌道必然下降。

然而,實際的情況是行星可以保持其軌道的基本穩定。這其中的原因就是太陽風的作用。太陽風是來自太陽方向的高速正、負離子流,向遠離太陽的方向運動。

每個離子雖然很小,但是它們都有質量與動量。它們揰入行星大氣層後,把動量轉移給了行星。行星受到這種向外(遠離太陽方向)的撞擊後,位置有微量的提高。

但這時行星的切向速度並沒有提高,離心力不足以維持這樣的高度,結果在太陽萬有引力的作用下下落高度。萬有引力導制的下落必然是有勢能轉化為動能,因此使行星的線速度有所提高,進而使離心力增加,行星的軌道高度得到提高。在圓周運動的前方,切向速度的方向不斷向內(圓心方向)轉,所以,不論那個方向的力使線速度提高,最終都會轉化為切向速度的提高。

因此,太陽風具有抬高行星軌道的作用,可以對抗塵埃等阻力的降軌作用。行星的軌道停留在兩者平衡的高度。

離太陽近的地方太陽風的濃度高,越遠越稀。假如行星是執行在乙個扁圓軌道上,那麼,運動到離太陽較近的位置時,太陽風的「斥力」大,因為近處離子濃度大,碰揰的次數多。因此,近處可以更有效的抬高軌道。

行星執行到離太陽較遠的位置時,這種太陽風的「斥力」作用減弱,在降軌因素作用下,容易降軌。這一切的結果是有助於使行星趨向正圓軌道,即降低扁度。

再看看萬有引力的作用。在扁圓軌道中,行星向近日點的運動是加速運動,部分勢能轉化為動能。因此,包括近日點的半周是行星執行速度相對較快的半周。

當行星背離太陽向遠日點運動時,是減速運動,部分動能轉化為勢能。因此,包括遠日點的半周是速度比轉慢的半周。其結果是:

速度快則有抬高軌道的作用,速度慢則軌道降低。這與發射或控制衛星軌道的高低是同樣道理。因此得出結論:

萬有引力也是使行星的軌道趨向正圓。

除上述兩種主要力量之外,還有一些小的影響力,通常把它們稱作微擾。這些小的作用最終阻止了行星的軌道完全角成正圓,只能是接近正圓。這些小的作用例如:

相鄰行星在內外軌道上走近時,相互間引力大增,分開後引力又大幅度減小;小行星或彗星碰揰行星,或者它們走近時引力的影響;太陽重心運動的影響等。

冥王星是一棵矮行星,質量小。由於它離太陽很遠,太陽風的「斥力」作用與太陽的萬有引力作用都大為減弱。然而,一些微擾作用對它來說卻是相對增強了,因為它質量小,更容易被攝動。

因此,冥王星的軌道扁度比八大行星明顯增大,軌道傾角也比較大。

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