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