“后宫佳丽”近百,木星的吸引力从何而来?没了它地球会怎样?

说宇宙寻真理 2024-02-03 20:10:45

你知道在太阳系内,除了“老大”太阳之外,谁是其他行星以及卫星的实际统管者吗?

它便是在我国古代有着岁星之称的木星。我国古时的历法很先进,千百年前就已精确计算出木星每绕行太阳一周需要12年。

这一数字正好跟十二地支的数字相同,所以在历法修订和纪年中,木星宛若一座巨大的时钟。

同时,岁星在两千多年的时间里,还被古人看作是主管农事的星官。《淮南子》里就有记载,岁星不同的年份里,农事会有一个兴旺和衰退的波动期。

古人虽说不理解背后真正的原委,但对木星的推崇和祭祀,则一直延续到了20世纪初。

而在天文学科技愈加发达的今天,天文学家都知道,人类在很大程度上确实应该感谢木星。

因为如果没有木星的话,像小行星撞击地球导致恐龙灭绝这样的灾难,则要多得多。

没有木星,地球被砸中的概率将超过1000倍

大佬就是负责保护小弟安危的,木星的保护措施有两招,一个是吸,一个是挡。

天文学内的基本常识,所有天体都有引力,而且质量越大,其对别的天体产生的引力也就越大,甚至能大到把别的天体直接给吸过来。

太阳系内行星由内向外算起,木星的位置排在第五个。相对于地球来说,木星的位置正好处在地球的外侧,而从整个太阳系的角度看,木星所处的位置,又正好是一个特殊的“边界”。

特殊的地方就在于,在木星轨道内侧,有一圈环绕太阳运行的小行星带。相对于行星这样的天体,小行星本身体积太小,大天体引力的影响,很容易让它们的轨道产生混乱。

你想象一下太阳系的整体结构,水星、金星、地球、火星都处在木星内侧,而小行星带同样也处在木星内侧。

问题就来了,为什么数以亿计的石头块,不会如雨点般的冲向距离太阳更近的位置,反倒是被束缚在轨道上,安安稳稳的运行呢?

其中的原因,就是小行星带受到了两个强大的力。一个是来自太阳强大的引力,另一个就是木星在外侧持续不断的拉力。

两种力处在一个微妙的平衡点,把绝大多数小行星束缚在了特定的区域。这样一来,小行星不会乱冲乱撞的失序,自然和地球撞击的概率就大大降低了。而这一点,便是木星的“吸”。

第二种保护措施“挡”,是说木星能依靠庞大的身躯,以及强大的引力,在一定概率上阻挡住从其外侧冲过来的小行星。

这些从外侧过来的小行星,要么会被其引力吸引,开始环绕木星运行,要么就会和木星发生碰撞。而且,即便有些小行星躲开了木星,可由于小行星带密集般的存在,也能成为其继续深入到太阳系内部的阻力。

于是,靠着对内侧小行星带的吸,再靠着对外来小行星的挡,木星成功构筑起了一个庞大的防御体系。

假如没有木星的存在,地球被砸中的几率将会直接增加1000多倍。真要是那样的话,地球上的生命也就没机会好好演化了。

那么,这套稳定的机制,起初又是怎么演化出来的呢?

木星是如何诞生的

整个太阳系都诞生于宇宙大爆炸后的星云和各种星际尘埃。太阳作为恒星,“独吞”了大部分了周围区域大部分的物质,剩下的一点边角料,就形成了几个行星和一些更小的天体。

而在行星诞生的过程中,假设距离恒星的位置越近,像水星是紧靠太阳的,由于身边的物质都被太阳吸走了,留下来的物质就相对较少,也因此水星的体积和质量在太阳系内最小。

以此类推,距离太阳越远,供行星诞生的物质就越多,行星最终聚合形成的体积也就相对更大。

地球到太阳之间为1.5亿公里,而木星到太阳为7.78亿公里,在这么远的距离上,正好符合上述造星特点,所以相对地球而言,木星的体积就更大。

天文学家早就计算过,木星的体内,可以装得下1321个地球,其质量更是地球的318倍,总质量为1.898X1027公斤。其他7个行星加起来,质量还是比木星少2.5倍。不得不说,太阳形成后,剩下绝大部分的边角料,都被木星给“吃掉”了。

更有意思的地方还在于,木星不但个头大,而且由于距离太阳比较远,导致所在区域的温度很低。所以它聚合起来的物质,更多的是水、甲烷、氨气这类凝结物。由此和地球不同的是,木星是气态巨行星。

在太阳系内,木星就是一个边界点,它内侧的行星都是类地行星,外侧的土星、天王星和海王星,都是气态行星。

简单理解起来就是,在太阳系形成的过程中,固体类星际物质距离太阳最近,越是靠近太阳远的区域,剩下的物质就成了以气态为主。

至于木星的体积为何偏偏是最大的那个,一些天文学家认为这是宇宙中的混沌现象,即行星形成时的大小,除去距离恒星远近这个因素外,其他的因素是随机性的。

好比在一盆水里撒了一把面粉,在不搅动的情况下,面粉可能会凝结形成一个个面疙瘩,至于哪个大哪个小,这个过程是随机且不可控的。

不过也有观点认为,在行星诞生的过程中,所在区域内物质的多少,聚合形成天体后距离恒星的远近,这两项因素是其关键作用的。

木星之所以会成为体积最大的那个,正是由于它距离太阳的位置,是一个临界点。而木星外侧的3个行星,它们虽然也是气态行星,但又因为距离太阳太远,周围所能聚合的物质太小,因此最终形成的体积和质量,又比木星小了一些。

所以这样去理解的话,木星本身所处的区域就很微妙,或者说是某种机制生成的平衡点。最终在各种因素的糅合下,才形成了木星这样一颗“大佬”。

大佬后宫佳丽无数

作为大佬的木星,不但能够保护其他小弟,同时也因为强大的吸引力,也能俘获大量“佳丽”即卫星的芳心。整个太阳系内,木星的卫星多达79颗,这还不算绕行它数量更多的小天体。

如此众多的卫星,一方面是木星靠着能力吸来的,还有一些是在它的势力范围内,经过更小天体的聚合逐步形成的。

在天文学领域,这两种生成的机制,一个被叫做规则卫星,一个叫做不规则卫星。

前者形成的过程,类似于恒星系统内行星形成。在行星的周围,会有一圈物质盘,里面聚合了无数星际尘埃等物质,这些物质不断聚合环绕,最终形成卫星。

像木星体积和质量本身就很大,所以环绕在它身边的物质盘也就很大,其中星际尘埃的密度也更高,所以也就更有机会生成卫星。

第二种不规则卫星,其生成的过程是被行星吸引过来,或者是从外部空间冲撞过来而形成的。

假设一个外来的小行星天体正在靠近木星的势力范围,按照常规的理解,它被木星俘获后,会一头和木星相撞。但实际的情况是,在直接撞击的因素外,还有可能会被木星俘获形成卫星。

这是因为外来的天体在靠近木星的时候,存在一个刹车效应。因为木星周围有一圈庞大的物质盘,它们会对闯入的天体产生一个阻力。

在这个作用下,被俘获天体一边环绕木星运行,另一边又会依靠自身的引力,吸引和聚合周围的星际尘埃。于是在这个过程中,木星也有很大概率吸引外来的不规则卫星。

可能有人会觉得,太阳的引力不是更大吗,那些小天体不是应该被太阳俘获吗?还记得木星内侧的那圈绕太阳运转的小行星带吗,它们之所以如此听话,就是因为木星的存在,向它们施加了一个持续不断的拉力。

也因此,对地球等行星构成了保护,而其他被木星俘获的小天体,在亿万年的岁月里,有些也被它调教成为了自己的佳丽。

这样一来,木星内侧的几个行星,虽然免受小行星撞击威胁,但也失去了俘获卫星的机会。

类地行星很少有卫星

首先,越是靠近恒星,行星诞生的过程也相当粗暴,一些大一点的天体,要么会被太阳吞噬,要么会跟行星聚合生成大天体。总之,不会有多余的物质在形成卫星。所以从太阳系内部来看,木星内侧的几个行星,几乎都不存在卫星。

其次,木星的阻拦作用,也在很大程度上杜绝了更多的小行星闯入木星的内侧,偶尔有落单的小天体闯入了,也因为形单影只,无法在聚合的作用下形成卫星,只会和行星进行碰撞。

当然,地球卫星月亮的存在,是一个意外。至少在天文学家目前看来,地球早年因为遭遇外来天体的撞击,自身一部分分裂出去,才逐渐生成了月亮这颗卫星。

或许这样的概率本身就很低,但因为时间跨度足够久,所以概率再小的事件也发生了。就像迄今为止,天文学家在宇宙中还未发现其他生命一样,人类的存在,或许也是这种小概率事件。

结语

木星虽然距离地球很远,但两者在绕行太阳的过程中,也存在会合周期。天文学领域,木星和地球相遇的周期是399天。

由于两者的轨道是椭圆的,而且又存在倾角,所以即便在各自的轨道上远远相望,每次距离的远近都会有一定差距。

千百年来,地球上的人类对木星这位大佬推崇备至。而今,人类又接连不断发射探测器,想向木星当面表示“感谢”。

截止到目前,人类发射的与木星相关的探测器有9个,虽然近距离了解了木星的一些情况,但整体还存在大量的谜团。看来,大佬的威严和深不可测的性格,也不是轻易就能被小弟探知到的。

参考资料:

《“后宫佳丽”近百 木星的吸引力从何而来》 科技日报 2019年1月31日

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