为什么金星的自转方向与其他行星相反?

金星的自转周期无法通过望远镜观测其表面标记来确定,因为它的大气毫无特征。在20世纪60年代,当金星距离地球最近的时候,雷达脉冲从金星被反射回来,它的自转周期终于被发现,金星上的一天是243.09 +/- 0.18倍的地球日长,但它绕自身轴旋转的方向和其他行星相比是相反的。上述的图片是由NASA的麦哲伦轨道器拍摄的,该轨道器的雷达成像技术能够探测到几公里宽的地表特征。

如果你有幸从“北极”俯视太阳系内的行星,你将会看到行星逆时针绕太阳运行,同时绕它们的自转轴作逆时针旋转,除了金星。金星在逆时针绕太阳运动的同时顺时针自转。但金星并不是唯一的特例,天王星的轴向太阳系的平面倾斜,在沿轨道绕太阳运行时它几乎倒在一侧滚动。

金星和天王星自转轴极端倾斜的原因是什么?多年以来人们一直认为对于金星的这种情况,地球是罪魁祸首。因为一个奇怪的事实是,金星在729.27天内绕其转轴旋转三周,同时地球围绕太阳旋转两周(728.50天),故而许多天文学家认为地球和金星潮汐锁定在3:2的轨道共振中。太阳系中许多天体似乎都被锁定在各自的轨道共振中,特别是木星的卫星家族。水星似乎也被引力锁定与太阳发生轨道共振,因为水星的一天(58.646天)与一年(87.969天)的比例也为2:3。

力作用于旋转的物体时会产生一些奇异的现象。比如,如果你推动一个旋转的陀螺,它将以一种被称为“进动”的方式摆动。地球的自转轴在26,000年内摆动振幅为几十度,这完全是月球潮汐力影响的结果。然而在金星的情况下,它在过去数十亿年所受到的轻微的引力作用使它与地球锁定在3:2的轨道共振,可这种力似乎不足以使整个行星倒逆过来旋转。

目前最好的假想仍然偏向于一些戏剧性的重大事件发生在金星(和天王星)诞生之初。从我们在各种行星地表所看到的陨石遗迹可以知道,在行星诞生不久,仍然有一些微型行星绕太阳运行,它们中的一个可能与地球相撞,所产生的物质固化后形成了我们的月球。行星的卫星可能代表着这种远古的天体群。金星可能与这些大型天体经历了一次碰撞,不同于地球的是,相撞后的物质没有形成另一个月球,而是被金星的引力吸收了。吸引的过程中除了质量和动能外,也产生了角动量。结果使金星的自转方向和速度较最初的状态发生了严重的改变,可能当时与地球相像。如今,最终一次远古碰撞的结果导致了金星逆行自转。

该理论也适用于天王星,前提是碰撞发生在15颗卫星自身被捕获或形成之前。它们的轨道平面看起来十分均匀,而且没有证据显示碰撞这种令人瞩目的事件。那么同样可能的是,天王星的碰撞使物质四散,并被抛入天王星周围的轨道中,并且由此形成了天王星更大的共面卫星。

很显然,这是一个复杂而难以理解的现象。金星逆向自转的事实指向一次碰撞事件,地球对金星的潮汐作用稳定地运行了数十亿年,并建立起了3:2的自旋轨道共振。每过两个地球年,金星表面完全相同的区域就会面向地球。金星的这一区域是否会有集中的物质埋藏于地表下,使得地球抓住它们制造潮汐锁定?

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Dr. Odenwald- astronomycafe

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