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1 # 時空通訊
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2 # 艾伯史密斯
答:太陽系八大行星的質量,和公轉軌道半徑之間,沒有直接的聯絡。
按照恆星形成理論,行星是主恆星形成後殘留物質聚集而成,我們太陽的質量佔了太陽系99%以上,八大行星的質量分佈也沒有明顯規律。
軌道從內到外,相對質量分別是:水星(0.05)、金星(0.82)、地球(1)、火星(0.1)、木星(318)、土星(95)、天王星(14.5)、海王星(17)。
至於八大行星的公轉軌道半徑,取決於行星誕生之初的速度,在萬有引力和向心力的平衡下,給每個行星分佈了一個特定的軌道,靠得太近的行星將合併成更大的行星,直到各個行星之間不再合併為止。
值得一提的是,在1766年,一位德國中學教師,意外地發現了行星軌道半徑的一個規律,現叫做“提丟斯-波得定則”。
…………
假設數列an:
0, 3, 6, 12, 24, 48……
(3之後,數字為前者2倍);
…………
數列bn:
0.4,0.7,1.0,1.6……
(an+4)/10;
…………
然後把地球的軌道半徑定義為“1”,那麼數列bn,將會和當時已發現的各大行星軌道半徑符合得非常好。
在提丟斯-波得定則的提示下,科學家結合萬有引力定律,進而發現了穀神星和海王星,但是冥王星的軌道和提丟斯-波得定則偏差較大。
提丟斯-波得定則作為一個經驗公式,目前沒人能解釋清楚內在原因,也成為科學上一個未解之謎。
類地行星都靠近太陽,相對來說,氣態行星離太陽較遠,都在類地行星外圍。
地球的質量為5.965×10²⁴ kg,我們就按照地球的質量比例來衡量每個行星質量,從最靠近太陽的水星說起。
如果地球質量為1,其他七大行星的質量分別是地球倍數的:水星0.055、金星0.815、火星0.107、木星317.832、土星95.16、天王星14.54、海王星17.15。
從上述資料來看,氣態行星質量都比較大,最小的天王星質量也是地球的14.54倍。
行星軌道與太陽的距離,主要是在太陽系形成時行星形成的機率決定的。太陽系形成於一個巨大的分子云,當太陽星胚形成後,吸積了太陽系99.86%的星雲物質,只剩下0.14%的殘渣餘孽被八大行星和矮行星、衛星、小行星們分享。
這些行星的形成以太陽系形成時的星雲漩渦轉盤有關,這個轉盤星雲物質是不均衡的,星雲物質聚集多的地方就由於引力而形成一個團,漸漸滾動吸附了軌道上的散亂的物質,形成了行星。(見上圖)
這些行星的軌道與太陽的距離就隨機的形成了,經過幾十億年的執行和變化,形成了現在的軌道距離。
小質量物體要擺脫大質量物體的唯一出路就是速度。
引力是向心力,表現為大質量物體對小質量物體的拉力;速度是離心力,表現為小質量物體的掙脫力。
當向心力和離心力平衡時,就形成了環繞速度,當大於環繞速度到一定的速度時,就會掙脫大質量天體的引力,就是脫離速度或者叫逃逸速度;而小於環繞速度,就會被引力拉進主引力源的懷抱。
在地球上,有三個宇宙速度。第一宇宙速度為每秒7.9公里,叫環繞速度;第二宇宙速度為每秒11.2公里,叫脫離速度;第三宇宙速度為每秒16.7公里,叫逃逸速度。前兩個速度都是對付地球引力的,第三個速度是在地球這個位置逃出太陽引力的。
而所有行星由於是太陽系形成時的吸積盤形成的,因此正好就是環繞速度,這些行星既不會被太陽拉扯掉到它的懷抱,也不會掙脫它自尋死路的飄蕩到外太空。八大行星的環繞速度是距離太陽越近越快,越遠越慢,它們圍繞著太陽公轉的各自線速度為(公里/秒):水星47.89、金星35.03、地球29.78、火星24.13、木星13.06、土星9.64、天王星6.81、海王星5.43.
這就是八大行星對於太陽的環繞速度,就是萬有引力與質量距離速度之間的關係。
月亮圍繞著地球轉,其餘衛星圍繞著各自行星轉,太陽在銀河系中圍繞著銀心轉,星系圍繞著總星系團中心轉,宇宙所有天體執行所遵循的都是這種規律。