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太阳系最特立独行的行星,天王星谁趁我不注 [复制链接]

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太阳系其拥有八大行星,这些行星就像太阳的孩子一样,时刻围绕着太阳运行,一步也不曾离开。俗话说“龙生九子、各有千秋”,太阳的八大行星,也分别具有各自不同的特征,就好像八个性格迥异的孩子一样,共同组建了太阳系这个大家庭。

天王星和海王星构成远日行星阵营

在50亿年之前,太阳系还不是现在这种模样,这片区域还被一片巨大的星云所笼罩,而这片星云是上一任恒星在生命末期,经历超新星爆发之后向宇宙空间中喷洒的众多物质所构成,其中既有组成原来恒星的氢、氦一直到铁元素,同时也包括超新星爆发时在巨大能量输出时,通过快中子俘获而形成的比铁还要重的众多重元素。

这些星云物质在漫长的演化过程中,受到彼此间的引力以及星云周边其它巨型天体引力扰动的影响,开始发生聚集效应和不断地坍缩,逐渐形成了物质密度较大、质量较为集中的引力中心,在角动量守恒的作用下,周围其它星际物质一边围绕着这个引力中心运转,比较靠近中心的物质一边被吸引进去不断壮大着中心区域的质量,从而推动着中心区质量越来越大、温度越来越高、压力越来越强,待达到万摄氏度以上时,就会激发氢元素之间发生质子-质子链式核聚变反应,并且向外释放光和热,太阳的雏形就此诞生。

在太阳诞生之时,它所吸聚的物质总质量,达到了原来该片星云总质量的99%以上,在其核聚变过程中,向外的辐射压以及高温环境,推动表层物质以等离子态形式向四外散发“太阳风”,一方面阻挡了太阳继续吸聚星际物质的进程,另一方面也将靠近太阳的残留物质吹向距离太阳更远的星际空间。那些没有被太阳吸聚的星际物质,继续在不同的轨道上重复着不断吸聚、坍缩过程,慢慢形成了各大行星的内核,奠定了各大行星最终形成的坚实基础。

在太阳系行星产生的初始阶段,在太阳的周围分布着远比现在多得多的固态行星,在亿万年间不断发生着碰撞,或分解或合并,留在最后的行星越来越少。在这些剩余的行星“祖先”中,质量较大的几个,在万有引力和向心力平衡作用下,有着向更外层、能量更高的轨道迁移趋势,当达到被太阳风吹离“边角料”所处的固态和气态物质分界线时,也就是现在的木星和火星轨道之间,就会将那些轻元素物质强烈地吸进自己的怀抱,在持续壮大自身质量的同时,也形成了浓密的大气层。这也是为什么木星能够成为质量最大行星的根本原因,毕竟木星在此处拥有着吸收更多气态物质得天独厚的条件。

那些没有被木星吸引的气态物质,被逐渐吹到更远的轨道,于是土星捡了个漏,质量仅次于木星,接下来才轮到天王星、海王星,所以天王星和海王星与木星和土星相比,无论是质量和体积,都是依次减小。而天王星和海王星的轨道原本要比现在要更靠近太阳,不过在木星和土星质量越变越大之后,在引力扰动的影响下,变得越来越远离太阳,原来吸聚在表层的气态物质,因表面温度逐渐下降,当低于气态物质的凝固点之后,在行星表层固定下来,形成了冰质巨行星,也就是远日气态行星。

天王星的主要特征

天王星距离太阳的平均距离约为29亿公里,在太阳系行星中排行老七。其质量约为8.7*10^22吨,仅次于木星和土星,排位第三,是地球质量的14倍。虽然天王星是一颗表面呈现固态的行星,但由于这些固态物质都属于冰质的气体,所以平均密度较低,仅为1.24克/立方厘米,约是地球的五分之一。

鉴于天王星距离太阳远于遥远,太阳辐射的能量到达这里之后衰减得比较厉害,同时单位面积的星体表面,太阳辐射的能量密度也非常低,还不到地球的1%,所以其表面的温度非常低,平均值低至零下摄氏度,最冷的区域零下摄氏度。所以,如果在天王星表面,朝太阳方向看去,太阳仅是一个小光斑,而在表面看到的将是一片寒冷冰封的白色世界。

天王星在围绕太阳作84年一个周期公转运动的同时,与其它行星一样也在进行自转。太阳系各大行星的自转轴,与太阳系黄道平面的交角都不相同,与之相对应的是,它们的自转轴都有不一致的自转倾角,比如水星的自转倾角最小,仅有0.1度,说明水星自转得最为“笔挺”,木星表现得也不错,倾角仅为3度,但是天王星的自转倾角达到了98度,变成了躺着自转。

天王星的这种自转状态,使其昼夜变化和季节更替呈现出和其它行星截然不同的特点。其围绕太阳公转的周期为84年,每42年自转轴的南极和北极会交替对着太阳,也就是说对着太阳的一面每42年才能完全变换到另一面,相当于天王星上的一个白天或者一个黑夜的时间为42年,所以,天王星的昼夜更替,是由太阳的公转决定而非自转决定的,这种感觉我们在地球上是很难体会到的。

天王星为什么会“躺转”

在太阳系各大行星形成之初,由于所吸聚的星际物质都围绕着太阳作周期性的公转,所以相应聚合而成的行星,在继承星际物质的角动量之后,相互之间的角动量方向基本是一致的,也就是“自转轴”的步调比较整齐划一。后来在漫长的演化过程中,受到近邻若干行星相互间引力的影响,同时也有自身不同数量卫星引力的相互影响因素,同时也有一些外部天体的撞击影响,各个行星的自转轴都发生了不同程度的改变。

其中,受到外部天体物别是大质量天体的撞击,对行星的自转状态的改变冲击力最大。在前文中提到了,在太阳系的形成初期,由于星际物质的密度较高,在不同的绕日公转轨道上,形成了比现在多得多的行星,这些行星由于轨道较近,有的还会有重叠交叉,这就使得近邻行星之间发生撞击的几率非常大,一方面促进了行星的“优胜劣汰”,另一方面使得最后保留下来的行星,与原始的自转状态相比发生了重大变化。其中,天王星应该是遭受了一颗质量非常大的天体侧面(从黄道平面的上部观察,或是上部侧面或是下部侧面)撞击,从而使其自转轴由原来的与黄道面垂直,一下子变成了以“向前翻滚”式的“躺转”模式了。

值得一提的是,在太阳系中,还有一个行星的自转比较有特点,那就是金星,它的自转轴虽然基本与黄道平面垂直,但是它的自转方向与除天王星之外的其它行星相比,正好是反过来的,别的行星是逆时针,而它是顺时针,根据前面的分析,金星势必在形成初期,也遭受了巨大天体的撞击,只不过和天王星的“上下侧面撞击”不同,撞击的方向是“左右侧面”,并且与金星原有的自转方向相反,强大的冲击力完全消除了之前金星自转的角动量,并且赋予了方向相反的新动量,使得它的自转也与其它行星“格格不入”的局面。

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