为什么行星的自转方向不一样?

现在我们都应该了解我们的太阳系的基础知识,除了沿着轨道绕太阳公转,还有八颗行星围绕一个轴以特定角度自转。

但你知道吗,在太阳系中,有一些偏远的行星,他们与包括地球在内的大多数其他行星的旋转方向是不同的。

哪些行星以不同的方向旋转?

答案是金星和天王星。这两个行星沿顺时针(或逆行)旋转,而所有其他行星沿逆时针方向旋转。

金星上的一天比地球上的一天长得多。金星完成自转需要243天,但公转需要224.7天。这意味着在金星上的一天要长于一年!

图解:金星与地球;

来源: 维基百科---金星

地球是如何自转的?

地球像我们太阳系中的大多数行星一样,沿逆时针方向旋转,前进方向上的倾斜度为23度。

图解:太阳系行星的自转轨道;

什么是行星的顺行和逆行?

行星顺行表示行星与太阳的旋转方向相同,逆行则是相反。

我们太阳系中的大多数行星,包括地球,都是逆时针或顺时针方向旋转,但金星和天王星绕其轴逆时针或顺时针旋转。行星的倾斜角是相对于行星的轨道平面测量的,大多数行星的轴与轨道平面几乎形成垂直的角度。

图解:T1, T2, ..., T5 – 地球的位置 P1, P2, ..., P5 – 行星的位置 A1, A2, ..., A5 – 投影在天球

除了逆行外,天王星还具有97.7度的倾斜度,它的轴几乎与轨道平面水平。尽管科学家和天文学家没有找到金星和天王星异常的具体原因或经证实的原因,但他们提出了一些假设性的解释。

图解:旅行者2号于1986年拍摄的天王星;

来源: 维基百科---天王星

这些异常现象最流行的解释之一是,在历史的某个时刻,金星和天王星都像其他行星一样逆时针旋转。但在行星发展之后的事件中,金星以某种方式在其轴上翻转了180度。在理想情况下,金星仍在朝前进方向旋转,但由于它被以某种方式颠倒了,因此朝顺时针方向旋转。

图解:伽利略发现金星呈现的相位(虽然还将太阳放在地球的天空中)证明金星环绕着太阳,而不是绕着地球。

从这个理论中自然产生的下一个问题是:

是什么使行星翻转了?

这些行星表面上巨大的陨石坑的表明,在它们形成的初期,巨大的质量可能与行星相撞。这就好比如果您稍微旋转一下陀螺,它肯定会摆动,顶部不会完全停止旋转,但会倾斜。对金星和天王星的旋转角,类似的逻辑可能适用。科学家通过从导致月球形成的地球早期碰撞来进行推测。但在这种情况下,碰撞使行星翻转了!另一个解释是太阳的引力,它引起强烈的大气潮汐,最终导致这些行星的轴翻转。

关于金星倒轴的第三种解释与金星地核和地幔间的摩擦力相关,或者说其大气层和地幔之间的力。行星必须保留其总角动量,该角动量与净旋转轴直接相关。但是,行星的净自旋轴是其地核的自旋轴、地幔的自旋轴和其大气层的自旋轴的组合。

图解:地球的自转

由于金星的核心是液态的,并且由于金星大气层很厚,所以摩擦力可能会改变地核与地幔之间或大气与地幔之间的角动量,从而引起翻转。

至于天王星,人们认为该行星受到了多个与地球大小差不多的物体的撞击,从而导致其独特的翻转和顺时针旋转。

相关知识

顺行是行星这种天体与系统内其他相似的天体共同一致运动的方向;逆行是在相反方向上的运行。在天体的状况下,这些运动都是真实的,由固有的自转或轨道来定义;或是视觉上的,好比从地球上来观看天空。

图解:当地球超越一颗外行星,像是火星,外行星会暂时改变它在横跨天空的方向。

在英文中“direct”和“prograde”是同义词,前者是在天文学上传统的名词,后者在1963年才在一篇与天文相关的专业文章(J. Geophys. Res. 68, 4979)上首度出现。

相关知识

转动,是指物件旋转的运动。三维物件绕着旋转的轴称为转动轴或旋转轴,若旋转轴通过物体的质心,则称此物体在自转,而此轴称为自转轴。

图解:数学中的转动

恒星和行星都会自转,小天体亦大多会自转。作为天体的集合体,星系也会自转。

如果行星自转轴在长期运动中渐渐偏离原有方向,即会产生岁差。

在天文学中,转动是一种普遍观察到的现象。恒星、行星和类似星体皆绕着自转轴旋转,第一次测得太阳系中的行星旋转速率是以视觉特征量测得到。而星体的转动主要是以都普勒频移或观察表面活动特征方式量测。

行星(英语:planet;拉丁语:planeta),通常指自身不发光,环绕着恒星的天体。其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同(由西向东)。一般来说行星需具有一定质量,行星的质量要足够的大(相对于月球)且近似于圆球状,自身不能像恒星那样发生核聚变反应。2007年5月,麻省理工学院一组空间科学研究队发现了已知最热的行星(2040摄氏度)。

图解:类海行星和类木行星

随着一些具有太阳大小的天体被发现,“行星”一词的科学定义似乎更形迫切。历史上行星名字来自于它们的位置(与恒星的相对位置)在天空中不固定,就好像它们在星空中行走一般。太阳系内肉眼可见的5颗行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已经被人类发现了。16世纪后日心说取代了地心说,人类了解到地球本身也是一颗行星。望远镜被发明和万有引力被发现后,人类又发现了天王星、海王星,冥王星(2006年后被排除出行星行列,2008年被重分类为类冥天体,属于矮行星的一种)还有为数不少的小行星。20世纪末人类在太阳系外的恒星系统中也发现了行星,截至2013年7月12日,人类已发现2000多颗太阳系外银河系中的行星。

图解:透过长时间曝光摄影技术拍摄的星迹,是相对不动的星星随地球转动而产生的光迹,为地球自转的证据之一

地球自转是固体的地球绕着自己的轴转动,方向是由西向东。从天球的北极点鸟瞰,地球自转是逆时针旋转;从南极点上空看是顺时针旋转。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3.NASA-ScienceABC-CRujuta Pradhan-海边的奥利奥

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