是什么决定了行星自转的速度?

9月4日

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问题

是什么决定了行星或卫星绕其轴旋转的速度?这些比率随时间变化了吗?月球绕地轴公转的速度和绕地球公转的速度一样,这只是巧合吗?

回答

这是一个非常好的问题。有趣的是如何阻止行星旋转?

行星真正形成的方式,唯一可以形成的方式,是在这些非常大的旋转圆盘中[围绕着一颗正在形成的恒星]。当年轻的恒星(在形成过程中)坍缩时,它们开始失去角动量,而尘埃云本身也在自然地旋转。

让物体旋转比让物体静止要容易得多。因此,随着行星系统的形成,圆盘旋转得越来越快,失去角动量。然后这些物质会形成并向恒星坠落,从这个坍缩的圆盘中,你会得到这些块状物和碎片,这些碎片就会变成行星。

这些行星本质上是由整个形成盘的角动量旋转的。然后,随着行星的进化,当它们开始清理空隙和东西时,如果它们撞到其他东西,这些东西要么会减慢它们的速度,要么在某些情况下甚至会使它们旋转起来。这就变成了一个非常复杂的相互作用。有点像如果你在桶里旋转一堆弹珠,然后把它们放出去,它们就会开始相互碰撞。

这就是早期行星系统中发生的事情。在所有这些过程的最后,随着越来越多的物质被冲走,行星变得越来越孤立,它们基本上只剩下最后一次相互作用时的自旋。这可能是圆盘的固有角动量或者是它们在相互碰撞时获得或失去的角动量。

月球实际上是一个非常有趣的例子,因为这就是所谓的潮汐锁定。你可以达到一个特定的点,如果你以一定的速度旋转,地球和月球的角动量开始相互作用,如果它们之间的距离合适,并且以大致合适的速度运行,它们实际上可以锁定。

这就是月球发生的情况。它与地球发生了潮汐锁定,现在以这种锁定的方式旋转,所以你在任何时候都只能看到月球的一面。现在唯一能改变月球速度的是有东西撞击它。它实际上会开始变慢因为它失去了角动量因为潮汐和地球实际上对月球的速度产生了一点阻力。

所以在数十亿年之后,事情可能会再次脱离锁定。所以事情确实会改变,但这需要很长时间。但在太阳系的早期,这些事情发生得非常非常快……

评论

下面的路径显示了行星的旋转速度作为质量和密度的函数。

https://www.quora.com/What-determines-the-rotation-speed-of-a-planet/ans..。

牛顿的万有引力定律和开普勒的行星运动定律描述了行星围绕太阳的运动。从这些定律推导出方程,由此诞生了天体力学。但是在文献中我们找不到一个公认的行星旋转定律,因为每个人都相信行星的旋转没有什么特别之处。除了“过度使用”的解释…

“很久以前,在一个遥远的星系……旋转的气体和尘埃被压扁成一个原行星盘,由于角动量守恒,行星现在以随机速度旋转。”

这就等于说我们不知道它是如何工作的。我们有一个概念,但不足以用数字来表达。

这是开尔文勋爵(威廉·汤姆森)的一句话:“我经常说,当你能衡量你所说的东西,并用数字表达出来时,你就对它有所了解;但是,当你不能测量它,当你不能用数字表达它时,你的知识是贫乏的,不能令人满意的;这也许是知识的开端,但是,在你的思想中,无论事情是什么,你都还没有进入科学的阶段。”

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