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太陽系的雙刃劍——軌道共振

2021年08月26日 22:03 PDF版 分享轉發

太陽系內繁雜的軌道系統

內繁雜的軌道系統(圖片來源:pixabay)

【希望之聲2021年8月26日】(編輯:陳雯韻)在宇宙中,有這樣一種特殊的現象,就是軌道共振,拿太陽系內來說,兩個天體各自以平太陽速度n1和n2繞同一中心天體運行,滿足條件n1/n2=p/q(p,q為正整數),即構成兩個運行軌道之間的p/q軌道共振。

太陽系中有兩個經典的軌道共振的例子,一是的2:3共振(冥王星公轉3周,海王星恰好公轉兩周),二是的木衛三、木衛二與木衛一的1:2:4三體共振。兩個天體的公轉軌道周期成整數比是軌道共振,三個或三個以上天體的公轉軌道周期比率為簡單整數比的情況,稱為拉普拉斯共振。

在宇宙中,天體的軌道共振是普遍存在的,軌道共振的意義是避免天體之間引力的干擾造成軌道的不穩定。

在宇宙漫長的歲月中,天體會從最初的不穩定形態逐漸的演變成穩定的系統,拿冥王星和海王星舉例,兩天體的公轉軌道有一個最近點,如果在這個點相遇,會引發強烈的引力潮,導致劇烈的軌道偏轉。但是軌道共振確保兩者永遠不會在該點相遇。

天體系統趨於穩定的規律必然在系統不穩定時擔當撥亂反正的角色。

在距今36億年前,木星和土星發生了一次近距離接觸,直接觸發了撼天動地的引力潮,導致太陽系下了一億年的流星雨,本來在天王星軌道內側的海王星被彈出軌道,跟冥王星成了鄰居。

不過每次宇宙的巨變彷彿都是為人類的出現做準備的,也正是因為這一次衝擊,帶有豐富水資源的隕石大規模撞擊地球,為生命的誕生創造了優越的條件。

在木星附近的帶,有一個柯克伍德空隙,這個空隙的形成與軌道共振有關,它目前的地點也就是在與木星產生軌道共振的點上。因為該區小行星帶與木星公轉軌道有簡單整數比的共振,所以在木星長時間、周期性的的引力作用下,把這個區域的小行星彈射出了共振軌道,導致出現空隙。雖然小行星帶是小行星的家園,但是柯克伍德空隙就是木星為它們設置的禁地,小行星不允許出現在這裏。

中國古人說木星是福星,它憑藉著自己個頭上絕對的優勢,確實在太陽系中為地球環境的穩定以及系內系統的穩定起到了舉足輕重的作用。

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原文鏈接:太陽系的雙刃劍——軌道共振

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