为什么所有行星都在同一平面上旋转？

当我们想象太阳系时，什么图片突然出现在我们眼前？均匀的行星盘绕太阳旋转，其方向与太阳在其轴上的方向相同。

资料来源：scienceabc.com

这幅画是如此完美，以至于人们不由自主地提出了一个问题：一切真的那么简单吗？在三维空间中，如何以及为什么形成了一个具有单一旋转方向的近乎完美的行星系统？在这方面太阳系能被称为特殊系统吗？

现在，太阳系确实看起来像图中的样子：在太阳的中心，周围有一排行星，它们的轨道位于同一平面上（稍后将对此进行详细介绍）。但是，正如您所知，情况并非总是如此。为了解释太阳系的当前几何形状，有必要转向其形成过程。

由气体和尘埃云的行星系统组成的恒星的形成。

太阳系是由46亿年前的宇宙尘埃和气体云组成的。最初，由粒子的重力共同作用的云具有任意形状，大概是球形，并且其内容大致均匀地分布在所有三个空间平面上。云中的尘埃和气体颗粒不规则地运动并相互碰撞。但是，巨大的云“演变为”我们现在拥有的系统的严格形式。这怎么发生的？

艺术家看到的原行星盘

首先，问题在于角动量守恒定律。如上所述，灰尘和气体颗粒一直处于混沌运动。但是，纯粹从数学上讲，云的总角动量极不可能为零。这意味着在一定的方向上有更多的粒子运动。总角动量是单个粒子所有角动量的矢量和，它设置了封闭系统围绕其质心的旋转方向和旋转速度。

在原行星盘的发展过程中，方向和速度可能会由于外力和因素的影响而发生变化：这可能是附近恒星系统引力的影响或异物进入系统的影响。但是现在对我们来说已经不重要了，因此可以忽略外力的影响。

当相对于系统的总体旋转方向“向上”和“向下”移动时，灰尘和气体颗粒会发生碰撞：除主颗粒外，其他所有方向上的颗粒最终都趋于平稳，仅在相同主方向上运动的颗粒仍然存在。即，颗粒在“垂直”平面中的一般运动被补偿并且趋于零。在这种情况下，建立了粒子在空间和速度上的分布，在这种分布下，碰撞的可能性最小。该状态对应于在平面上沿圆形轨道的运动。

离心力辅助了这一过程，离心力将太阳系的原行星云“解开”到一个薄盘中。此过程与以上内容并不矛盾，而只是对它的补充。结果将是云的“变平”，而不会改变系统的旋转速度和方向。

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是的，封闭的系统是科学模型。在我们的宇宙中，没有一个系统可以被称为绝对封闭的：具有质量或速度的每个物体都会以一种或另一种程度影响所有其他物体。由于重力的相互影响，行星轨道的倾斜角度与黄道平面略有偏离，但总的来说，这种传播很小。

平面太阳能系统是否特别？当然不。我们实际上在任何其他恒星系统中都观察到这样的图像，这表明恒星和行星系统形成过程中的每个地方都发生了类似的过程。

让我们总结一下：

为什么所有行星都在同一平面上？行星由气体和尘埃云组成，并沿最短的方向塌陷。然后，粒子“粘”在一起，然后将它们向中心压缩。但是他们没有落在已经坍塌的恒星上，而是开始围绕它旋转。结果，在重力和离心力的作用下，根据角动量守恒定律，形成了在同一平面内继续旋转的宇宙物体和行星。