宇宙中的天体为什么都会自转?
宇宙中的万物,永恒的都在运动。大到行星、星系、黑洞,小到地球上的万事万物,不论动植物,都在一刻不停的运动当中。因为我们的行星由于惯性而不断的在自转之中,所以我们即使不动也在动。在太空的真空中,自转的物体会保持它们的动量和方向,因为没有外力作用来阻止它们的自转,因此,我们太阳系的其他行星将继续保持现有的自转。
首先,是天体的自转。在星体形成过程中,太阳系中大大小小的东西经常相互碰撞,在太阳系形成之前的星际尘埃和气体本身就带有角动量,而且角动量不可能完全为零,在它坍缩过程中有一部分角动量分给了地球,又由于地球是刚性的,所以会旋转。总之现在能说的就是角动量守恒导致自转,但具体还有哪些因素,自转形成的具体过程等等定量和细节问题并不确切。
其次,就是公转,公转是平衡引力的方式,因为自转是收到过外来天体冲击产生角速度,当时间够长,行星卫星会由于潮汐锁定,使得自转与公转周期一致,也就是行星或卫星会有一面始终指向公转围绕的天体,比如月亮从来有一面向着地球。太阳系尘埃云盘的重心在中心,云盘形成时,每个尘埃都基本绕着这个重心公转,只有离、向心力达到平衡时才会留在轨道。
总之,宇宙中的天体,不在自转,就在公转,正是因为这些天体运动,才保证了整个宇宙的和谐,宇宙环境的稳定。
因为自旋和公转形成是天体都存在角动量,而引力方向不可能抵消所有动量和动能所造成
宇宙中的天体为什么会自转?这个问题的最直接答案是由于角动量守恒。但是角动量守恒其实只能解释它为什么能一直转,至于它一开始为什么会转起来则无能为力。所以我画了几个图来解释一下它们一开始为什么转。
我们首先从星系形成说起(历史的进程嘛^_^)。宇宙形成的初期,物质粒子(主要是氢和氦)几乎均匀地分布在宇宙当中。但由于物质的分布存在微小的不均匀性,又由于引力平方反比关系,随着距离减少物质间的引力急剧增加,因而这种不均匀性被彼此靠近的粒子迅速放大,引力平衡被破坏,物质粒子开始在引力作用下互相聚集。
在整个宇宙尺度下被互相靠近的物质粒子划分成不同的区域,由于引力作用,物质粒子开始缓慢聚拢,形成分子云团。由于气体分子各自带有不同的运动方向和运动速度,因此彼此之间因电磁力相互作用会发生碰撞和摩擦。
在气体分子碰撞和摩擦过程中,由于大部分情况下是非正面碰撞,而是擦边碰撞摩擦,这样,初始的角动量就产生了。这就像小孩子玩的抽陀螺,抽动陀螺的边缘,它就会转起来。
在碰撞和摩擦中由于部分动量和角动量因方向相反互相抵消,由于摩擦消耗掉部分能量而减速,消耗的部分能量会以热辐射的形式耗散掉,然后气体云越发聚拢。
由于气体云的角动量不可能刚好互相抵消为0,因此它必然最终有一个整体转动的方向,这就是气体云的初始角动量。经过漫长的时间演化,气体云团逐渐收缩,在收缩过程中,初始角动量产生的转动效果渐渐被放大,基于角动量守恒,它的转速会越来越快。这里有个常见的比喻,就是花样溜冰运动员和芭蕾舞演员,当她们展开双臂旋转以后收起双臂,转动速度就会加快。
最终就会形成一个漩涡般转动的气体云,漩涡星系的雏形就出现了。
同样由于漩涡内的物质不均匀性和引力平方反比关系,物质开始往密度大的地方聚集,在这些区域,大量的气体云坍缩产生了原始恒星盘,并基于同样的过程产生了中心恒星和各大行星。当然也有同一个气体云里产生多个互相绕转的恒星和恒星系的。
与星系一样,恒星很自然也是带有初始角动量的,因此在坍缩后也有了自转。然后在恒星的周围的剩余气体中产生一些小质量的矮星和行星,毫无疑问它们也是会自转的。
世上万物都在不停的运动着。天体也不例外。万有引力定律表明,宇宙天体之间都有存在引力作用,如果没有办法对抗引力作用,天体就会互相吸引在一起。只有通过某种方式运动,天体之间才能避免在引力的作用下发生碰撞,达到一种平衡。
因为天体都是由气体分子云和尘埃云组成的。
在形成天体之前,众多分子相互碰撞而产生了角动量。因为某些愿意,气体云坍缩点燃,形成恒星,随后其他物质相互碰撞形成了行星。
这些天体都具备了当时气体云的角动量,保证了能量守恒,所以都会自转,而且一个星系中的天体自转方向一般都是相同的。
因为宇宙起源的大爆炸,宇宙一切物质都在运动,而天体间的引力会导致相互吸引而自转
宇宙中的天体为什么都会自转?视频
相关评论:
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