轨道共振是宇宙中的普遍现象吗?

太阳系中有两个经典的轨道共振的例子,一是冥王星与海王星的2:3共振(冥王星公转3周,海王星恰好公转两周),二是木星的木卫三、木卫二与木卫一的1:2:4共振。

两个天体的公转轨道周期成整数比,即为轨道共振。三个或三个以上天体的公转轨道周期比率为简单整数比的情况,称为拉普拉斯共振。

轨道共振的意义是避免天体之间引力的干扰使轨道不稳定。

在宇宙中,天体的轨道共振是普遍存在的,这并不是说轨道共振的力量带来了星系的轨道稳定,而是两者互为因果。

天体漫长时间的运动逐渐形成稳定的系统,稳定在以周期运行的天体上代表着其在有限的时间内完全重复上一个周期的运动,因此,稳定的天体之间必然有稳定的轨道共振。

拿冥王星和海王星举例,两天体的公转轨道有一个最近点,如果在这个点相遇,会引发强烈的引力潮,导致剧烈的轨道偏转。但是轨道共振确保两者永远不会在该点相遇。

太阳系行星轨道示意图

天体系统趋于稳定的规律必然在系统不稳定时担当拨乱反正的角色。

在距今36亿年前,木星和土星发生了一次近距离接触,直接触发了撼天动地的引力潮,导致太阳系下了一亿年的流星雨,本来在天王星轨道内侧的海王星被弹出轨道,跟冥王星成了邻居。

也正是因为这一次冲击,带有丰富水资源的陨石大规模撞击地球,为生命的诞生创造了优越的条件。

月球上的陨石坑大多也是这个时期形成。有人说月球背面的陨石坑远远多于正面,又因为不清楚潮汐锁定的普遍性,认为月球只有一面朝向地球是来自神秘力量的设计,就妄加猜测外星人就存在于月球背面。

其实,月球背面和背面陨石坑相差不多,只不过正面的月壳比较薄,被撞击后,引发玄武岩浆喷出月壳填充了陨石坑形成“月海”。

图片发自简书App

在木星附近的小行星带,有一个柯克伍德空隙,这个空隙的形成与轨道共振有关。

因为该区小行星带与木星公转轨道有简单整数比的共振,所以在木星长时间、周期性的的引力作用下,把这个区域的小行星弹射出了共振轨道,导致出现空隙。

虽然小行星带是小行星的家园,但是柯克伍德空隙就是木星为它们设置的禁地,小行星不允许出现在这里。

图片发自简书App

太阳系的行星系统虽然已经稳定运行了几十亿年,但是仍然是一个很脆弱的系统,一旦某一行星的轨道发生偏移,势必会造成太阳系的大灾难,地球的生态系统肯定也会万劫不复。

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