地球繞太陽公轉的這個方向是必然還是偶然?
有的評論和回答說沒有正反的,嗯,如果這樣說,為什麼站在這個點去看,地球是這樣繞著太陽轉的,而不是反著呢?角動量守恆什麼的話,會不會存在一個和太陽系完全一樣的星系,然而轉向跟我們相反呢?
回答里有的說正反什麼的,我的意思不是問人為認定正反什麼的,嗯,這樣問,從太陽系誕生到現在,有什麼驅動力(這個詞這麼用行么)讓他們以這個方向轉?
瀉藥
這問題真是無從下口啊,地球總得朝一個方向轉你說是不是?
不過如果我們引申一下題目,變成這樣:為什麼太陽系的行星都有相同的公轉方向,那答案就會有意思得多。
地球和其他太陽系行星的旋轉方向相同,是因為它們都形成於原星雲形成恆星後的剩餘物質。
我先來解釋下原星雲,原星雲是巨大的光年尺度的星際塵埃,主要元素是氫。當原星雲質量升高到一定程度的時候(金斯質量,金斯質量的推導很有意思,和氣體中聲速與自由下落時間有關,有機會再講),原星雲就會因為無法平衡熱擾動而開始形成密度不均的團塊,於是坍縮就開始了。質量最大的團塊就會變成恆星的前身—原恆星。當原恆星形成後,剩下的物質就會慢慢形成行星。
我們確實觀測到了這個形成過程。
圖片是由ALMA射電望遠鏡拍攝的。中央的物體就是原恆星,周圍的淡紅色的物質就是形成恆星後剩下的原星雲物質。黑色的環帶!注意!黑色的環帶就由正在形成的行星掃出來的!Impressive, ha?
那麼很容易得到一個結論,根據角動量守恆,行星的公轉方向就是原星雲的旋轉方向。所以這就是為什麼所有太陽系行星都向同一個方向旋轉。
那麼是不是所有恆星系的旋轉方向都一致呢?這個問題的答案我不清楚。但曾經有過一個關於星系旋轉方向的研究,他們統計了幾千個星系的旋轉方向,發現旋轉方向是50:50的,也就是我們可以猜測宇宙的總的角動量在很大程度上是0。
PS:如果想給你同學一個比較裝逼的答案的話,告訴他這是因為自發對稱性破缺。
PPS:這破乎吃棗藥丸,傳圖如便秘,刪圖如拉稀,說著說著答案修改成功,是非成敗轉頭空。等我以後有錢一定買下知乎,讓程序員一天吃一斤翔。
PPPS:所有想提醒我金星旋轉方向的人,麻煩查一下自轉和公轉的區別好吧。謝不邀,這個問題在知乎重複提過很多次了,我就給出自己以前的回答吧。若沒有劇烈的引力干擾,大行星的自轉方向和公轉方嚮應同步的(即從同一天極觀察,二者順逆時針一致)因為二者的角動量都來自恆星形成時期,所以討論地球自轉,其實就是討論太陽系的自轉(即大行星公轉)。
原址:為什麼現在沒有大行星亂跑了? - 趙三川的回答
文章屬於科普性質,有細節硬傷在所難免,請各位老師多多包涵。
其實只要五分鐘就能完全明白太陽系的前世今生:
1,一般來說,恆星和它周圍的行星都是誕生於同一星際塵埃雲的,塵埃雲的來源有這麼兩個:宇宙誕生之初就有,然後其它恆星凝聚時剩餘的「下腳料」;或其它恆星生命末期時爆發後拋射出來的「屍骸」,也就是常說的超新星遺迹。
2,我們的太陽系所含有的重元素含量表明,是有其它超新星遺迹成分的(其實構造生命的許多必須元素的唯一來源於就是恆星殘骸,一般的物理條件造不出這些元素。)。有「屍體」作為養分,不像宇宙誕生初期時候的恆星,我們的太陽被歸類為第二代、(或)第三代恆星。
3,誕生太陽的塵埃雲最初是處於流體靜力平衡的,但是受到其他方向上的作用力干擾,一般是其他恆星的引力或者輻射風暴,產生了相對自身的動量,開始不穩定、不均勻起來。(星際塵埃雲的密度是當前地球大氣密度的數百萬分之一,但相對於空曠的宇宙而言,已經是擁擠而熱鬧非凡了。詳情可點擊:為什麼黑夜是暗的? - 趙三川的回答)
4,不均勻會使得內部引力失衡,就會坍縮。又因為三維空間有三個方向的自由度,所以坍縮的時候,相同自由度的動量會通過物質碰撞相互抵消,但凡事總有例外,最初的不對稱性會遺留一個沒有被抵消的角動量(旋轉),進而在坍縮的時候通過消耗重力勢能使自己愈發壯大(坍縮其實就是自由落體,星雲積累的勢能轉化為其他能量,包括我們重點要講的角動量,還有恆星形成初期時候的能內,內能就是溫度,初中時候物理講過的「壓縮生熱」就是這個。)
5,這個倖存的角動量就是黃道面的(行星公轉軌道的平面)的最初形態,越往後發展,它就轉得越快,最終把塊三維立體的星雲拉成一片圓扁的原行星盤(以下簡稱星盤),這時候的原星盤已經脫離了塵埃狀態,在水分子等物質的作用下開始固結成細小的顆粒物————俗稱霧霾。霧霾會像離心機里的試劑一樣逐漸分層:靠近星盤中心的密度較大,成分主要是硅鐵鈣等構成岩石的元素。越往外側密度越小,氫氦等輕元素佔主要構成。關於星盤形成時候更直觀的演示,可以參考這個視頻【分鐘物理】為什麼太陽系是平的
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6,這個時候星盤中心的物質聚集得差不多了,通過之前不斷地坍縮、升溫,物質團有了足夠的壓強和溫度,核聚變被點燃,成為了真正的太陽。(詳情請點擊:恆星為什麼會燃燒? - 趙三川的回答)
7,太陽的反應越來越劇烈,產生了極其強勁的恆星風暴(太陽風),把自己近前的原星盤霧霾使勁往遠處吹,但由於內側密度本來就大的霧霾原本就是向內跌落的(即便這個跌落過程極其緩慢,但在百萬年的尺度上觀察還是非常明顯的。),這樣內推外壓兩邊夾擊,使得離太陽不遠又不近的一片區域里聚集了越來越多的固體小顆粒。這些小顆粒形成的密集空間也存在著各種不平衡的作用力,使他們相互不斷吸引、碰撞、融化、凝合,越長引力越大、引力越大越是長。這時它們已經成為微行星了。
8,外側的霧霾雖然密度低,但是總質量要超過內側上百倍,它們的成長與內側大同小異,但是豐富的物料來源使其後期成長極為迅速,太陽系內行星質量的90%以上都被這些氣態行星佔據了。它們就是木星(質量最大,317.9倍地球)、土星(95倍地球)、天王星(14.5倍地球)、海王星(17倍地球)。
9,經過幾個千百萬年的肆意吞噬同族的歲月後,這片區域里的微行星越來越少,形成了上百甚至更多個水星、月球大小的「原行星」,這些後來又進一步結合形成了主要的岩石行星或矮行星。另外,還有許多微小的星體逃過一劫,有一直倖存到今天成為「撞擊地球」預定嫌疑人的,也有被原行星的引力甩出太陽系內側的:甩得輕的成為多年一回的彗星,甩得重的直接拋出了太陽系成為自由的流浪星體。
10,大行星在數億年的誕生成長中,已經在太陽系內部形成了穩定的引力平衡,但偶爾會出個意外:天王星現在的自轉軸完全平躺,就是曾經被其他行星引力所影響的,更有理論猜測它有過劇烈的軌道變化。不過,就地球周邊而言,平衡還會持續十分久遠的一段時間,從至少生命誕生的三十多億年里沒有劇烈變動的事實看來,未來百萬年里人類遭遇軌道變動的大災難的概率十分微小,完全可以忽略不計。
鏈接就給百度百科得了,這幾個詞條灌水不嚴重,可以做初步的參考。文章屬於科普性質,有細節硬傷在所難免,請各位老師多多包涵。
要是反著轉的話,你可能又會問:為什麼地球公轉是反著轉的,為什麼不是正的轉的?
地球:那我TMD總得有個公轉的方向吧?來點乾貨吧:
地球公轉方向與太陽系的形成有關。首先,數十億公里的星雲依靠引力逐漸收縮到一起,在形成恆星的過程中形成氣體漩渦。形狀有點類似經常在天氣預報里看到的颱風漩渦一樣,但其實又不相同。這些星際氣體最初肯定有不同的旋轉方向,當相反方向的星雲相互撞擊時,動能較弱的一方會被另一方的強大動能帶走。就像當北風和南風接觸時,如果北風的風力更強,南風肯定會被消耗殆盡最後融入北風之中,和北風保持一個方向運動。所以即便這些氣體從四面八方聚集到一起,最後都只會留下一個動力最強的方向運動,與上述一個道理。
這些巨大的氣體星雲形成恆星(例如我們的太陽)之後,餘下的氣體被恆星發出的巨大能量向四周吹開。這些氣體早已經保持沿一個方向繞恆星旋轉。在數億年間這些星際氣體、岩石與冰封碎片逐漸依靠引力聚集在一起,形成行星。因此這些行星當然也會繼續保持一個方向繞太陽旋轉,自然,地球也就保持了這個公轉的方向了。
當然並非所有的太陽(恆星)系中的行星都是如此運行,如果一個恆星系中的某一顆或者幾顆行星與其它多數行星沿著相反的方向旋轉,那麼這顆行星很可能之前不屬於這個恆星系,而是在這個太陽系形成之後,這顆行星無意中沿著相反的方向(當然也有相同的方向就不太好確認了)闖入了恆星的引力範圍,然後沿著反向或者很怪異的方向繞著這顆恆星旋轉。
總之,可以理解成,只要是在同一個太陽系(恆星系)內形成的恆星,都會繞著基本相同的方向繞太陽(恆星)旋轉。你也可以參考太陽系中行星的衛星,衛星形成於行星形成時留下的參與碎片,所以這些衛星基本上也都是以一個方向繞行星旋轉,就連行星的自轉方向也與它們相同.如果某顆衛星轉向不一樣,那也是後天闖入引力範圍後被俘獲的,而非原本在行星周圍形成。
我在想,也許地球知道不該逆行。
我來回答後面那個問題——什麼驅動它轉。
至於為什麼繞這個方向轉,這是個哲學問題……我只能說——偶然
星系內的恆星與行星一般都是由星雲匯聚產生的。
最開始是碟子狀(或者說是ufo狀?)的,然後慢慢聚攏。物質的不均勻和初始的擾動,會讓它轉起來。
這個時候的轉向就已經決定了未來。這時星雲物質的角速度雖然慢,但是巨大的轉動慣量會讓這個動能以及角動量非常恐怖,想改變轉向幾乎是天方夜譚。
至於這個時候的方向是怎麼決定的……額……緣分?
隨著物質聚攏,整個星雲的轉動慣量J會下降,而角動量L=Jω(角速度),因為角動量守恆,ω會上升(典型的例子就是旋轉中的舞者或是花樣滑冰運動員收起雙臂可以轉的更快)。這樣我們就得到了一個飛速旋轉的盤子。
最後,盤子中心的密度和溫度終於達到了足夠的溫度,恆星被點燃了——就是我們的太陽。而邊上沒能被吸引的「大土/鐵/冰/……球」就是未來的行星、衛星以及小行星、彗星。
那麼,既然他們都是從那個「飛速旋轉的盤子」里誕生的,也就理應順著一個方向旋轉。所以,太陽系內,太陽自轉方向以及八大行星的公轉、自轉方向基本都是一致的(天王星和金星的自轉方向與眾不同,前者躺著轉,後者倒著轉。一般認為這是小行星或者彗星撞擊的結果)。
嘛……腦袋一熱就答了,然而我不是這個專業的,可能錯的比較多……望各位前輩教正……
高票回答了為啥行星都像一個方向公轉。我嘗試解釋一下問題的原因~
其實原因很簡單,世界主要文明和人口產生在北半球(注意:「北」也是認為定義的),所以大家約定俗成認為北半球所指的方向為「上」,所以從垂直於黃道面的視角來看,地球就是逆時針(從左向右)公轉的。
如果世界主要文明和人口產生在南半球,地球就是順時針(從右向右)公轉的。(存疑:如果大家都在南半球,有可能那樣產生的鐘錶旋轉方向和現在的相反)
宇宙有方向這個問題嗎?有東南西北上下順時針逆時針之說嗎?
一個失重的,無邊預計的空間,應該沒有方向之說吧。
你在網路上看得公轉自轉模型上是順時針方向的。然後模型中心為對稱點,到另一面去看,是逆時針的。
題目改了,終於能答了。。
其實方向是偶然但又必然的,公轉和自轉的根本成因是角動量守恆,初始星雲那個多出來的一點點的角動量方向就是地球公轉和自轉的方向(正常情況下,不正常的就是金星,自轉是反的,目前成因沒有定論)。但是這個多出來的角動量方向到底是朝哪是不確定的,不同的星雲不一定一樣,這就是偶然。
對於給定的一個星雲來說,比如形成太陽系的星雲,那麼這個方向就是必然的了。
所以理論上來說,是可能存在一個和太陽系基本一樣,但是公轉自轉方向相反的星系的。
根本的「驅動力」就是角動量守恆,其他回答有解釋,這裡不多說了。
太陽本身也是自轉的,也就是說地球等的繞太陽的方向與太陽的自轉方向有關。
太陽系形成之前,是上一次星系大爆炸的殘骸形成的兩種東西,一種是一個密度比較大的核心,一種是密度比較小的星雲,密度大的核心是一個包含了重元素物質的東西,而星雲是一些比較輕的元素,比如主要是氫和氫的同位素。
在上一次星際大爆炸之後,這些物質遇到一起,開始就有一種共存的狀態,星雲圍繞著核心旋轉,這時候是有角動量的,也就有了這個系統的初始角動量,所以最初的時候,太陽系或者很多恆星星系形成前,就有原初的角動量,並不是一種相對靜止的均勻狀態。由於有旋轉,所以就會有轉軸和旋轉平面的幾何垂直關係,一切皆是先天的命數,都有原因。
奇怪的是,這種旋轉狀態本來應當保持一種持久的永恆,也就是,由於星雲系統固有的角動量,他們不會繼續塌陷到核心之中去,也不會釋放出星雲內部的輕物質原子核內的內勢能而發生核聚變反應,因為宇宙自有秩序,早期的宇宙呈現膨脹狀態,即便是星系有旋轉運動,也都是按照一個固有的方向,比如銀河系有四個旋臂,這四個懸臂都是空間發散的形狀,沒有可能相互撞擊,那樣就要考慮,是什麼導致宇宙中星際星雲物質的自凝聚作用,這個作用肯定不是外力作用的結果,而是來自這些星雲所在的廣大空間本身。一定有一些事情發生了,但是我們還不知道。
那麼在太陽系的大爆炸發生之前,到底發生了什麼呢?
我推測,一個持續的物理過程,自從宇宙大爆炸之後,一直都在進行,這就是空間再向質量物質塌陷。
這便要重新考察我們習以為常的空間了,空間在過去我們看來是神秘的,我們發現,空間之中空無一物,但是空間卻具有神奇的能力,他可以傳遞物質之間的作用力,比如萬有引力,電場力和磁場力,有些作用還十分強大。同時空間還可以傳遞光和各種頻率的無線電波,從長波到可見光紫外線X射線,伽馬射線等等。但是科學家之間也不能解釋,一無所無的空間如何具有這樣的能力,過去曾經有一種理論,認為空間中有一種物質叫做以太,但是被所謂的邁克爾遜實驗否定了,其實如果仔細研究邁克遜實驗,不難發現,不論是儀器的精密度還是設計原理本身都有缺陷,實驗不能證明,並不能說明或者推翻以太的存在。
如果空間中存在以太,那這種以太物質就不是一種均勻不變的存在,這種以太在宇宙誕生之初實際是從被壓縮的物質寄點中迸發出來的,正是這種以太從寄點物質結構的底層穴位中集體的逃逸,並迅速的擴張,才導致了被極度壓縮的空間重新誕生,時間也由此開始,而後一些以太就開始最初的回歸,回歸到他們曾經逃逸出來的穴位中,這就是宇宙中熵變的根源,宇宙的爆炸中心最初的熵無限大,空間無限小,宇宙開始膨脹,而後宇宙的邊沿熵不斷的增加,而宇宙的中心熵開始減少。據說宇宙今天一直處於膨脹之中,所以宇宙的熵在靠近宇宙的邊沿的地方,熵是不斷的在增加。熵這個物理量其實是認為規定的,是宇宙的熱量與絕對溫度的比值,但是熵的本質意義是物質穩態的可能性,溫度越高,物質無序狀態的可能性越多。
如果有了熵這個概念的這種本質的理解,來討論空間、以太還有物質以及宇宙的問題,思路就會更加的清晰,由於在宇宙邊沿,早期擴散的物質在哪裡的極度虛無的空間中開始出現一種以太從物質溢出的現象,所以哪裡的熵在增加,而在宇宙的中心,由於宇宙開始爆炸後的冷卻,以太開始回歸到高密度的暗核心,比如黑洞之中,此時,黑洞周圍的空間的熵不斷的減少,這是宇宙中兩個不同的區域,一個中心,一個邊沿分別不同的位置發生的不同的情況,並非宇宙的熵一直在增加,而是我們只能觀察的到宇宙的邊緣而無法觀察到宇宙的中心而導致的錯覺。
正是宇宙的邊沿和在邊沿和中心的一些區域,比如我們太陽系所在的區域,會處於一種以太的膨脹或者塌陷的狀態,所以會有宇宙絕對時間的存在,這是一種與空間並存的一種運動的度量,這就是我們這個參考系的絕對時間,其他一切時間都是由此而衍生的子時間系統。
而宇宙整體目前應當是處於一種以太的絕對塌陷過程中,之所以我們會感到宇宙的整體上的膨脹,原因在於,我們是以太陽系的體系作為以太塌陷靜止的假設狀態在位參考而得出的結論,由於位於我們太陽系以外的宇宙的塌陷速度並沒有我們快,所以我們感到了宇宙邊沿的膨脹,以及熵的增加過程,這些都是相對的,這與相對論本身毫無矛盾。
所以,目前人類的物理學應當繼續進行以太的探索,如果存在上帝微粒,那一定是以太。
星系的旋轉具有手性。為什麼具有手性貌似目前無解?希望有高人解答。
這問題得借個太陽系外的參照物體才好描述清楚,比如「為何地球公轉的角動量(約偏23.5度)指向北極星,而不是別的其他方向」。我認為題主想問的是這個角動量(矢量)的指向是由什麼決定的。
最高票專業人士@史瓦西半徑已經答得足夠好了。此外他指出有人根據統計資料合理猜測宇宙總角動量為零。這就好比我們擲硬幣一樣,正反面的總體分布我們尚可以靠統計得到,但具體分析某一次擲硬幣結果為何是正面而不是反面則過於複雜了,會影響結果的因素實在太多。我不是天文或相近專業的,但我猜想要完整分析曾影響過地球角動量的各個因素,怕是現在的人們還做不到吧?而且在擲硬幣的例子里,我們可以將硬幣還在手上時作為初始狀態,來往後分析,但要確定一個地球角動量形成的初始狀態,這個就已經很困難了吧?
我覺得僅僅將一些較為重要的影響因素寫出來,定性地分析其影響程度,或者把地球(甚至是太陽系)形成之初是個什麼情況寫寫,也都算是部分解答了題主心中的疑惑。而糾結於正反之分的回答,有一兩個就足夠了,當然,首先題主自己就問得不太清楚明白。本來這段文字是打算寫在問題評論里的,但講得太繁太多,還是以回答的形式貼了出來。恕我直言 樓上所有抬杠正反的 都...
其實這個問題還是蠻深刻的。坐等大神來解答。
這個問題的本質就是對稱性的破缺是如何形成的。角動量向上或者向下,天真地想,並沒有分別。但最後我們得到的觀測結果是偏向了一邊。
公轉自轉方向和太陽系形成之初的角動量有關。很多答主認為角動量方向是隨機形成的。那麼是否有觀測證據表明,宇宙中星系的總角動量,1.是隨機分布的,2.保證全宇宙的角動量為零呢?
還有其他兩個問題:為什麼所有的行星都是同一方向公轉呢?
為什麼自轉和公轉的方向基本一致呢?
你所謂的「這個方向」是哪個個方向?順時針嗎?可是在宇宙中是沒有上下左右前後的,你從另一面看,它不就是逆時針了么?
那麼你要問的是它為什麼不能反著轉?
那麼即使它反著轉了,你也會問它為什麼不能「正」著轉吧?
那麼。。。
不管怎麼說,反著轉也好,正著轉也罷,它終歸只能有一個方向,總不能今年正著轉明年反著轉吧。
所以,你這個問題本身就有問題。
或者說,你應該問,是什麼力量促使地球是按現在這種方向繞太陽旋轉的。
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既然題主的問題糾正了,那麼就有答案了。
轉動方向的起源最高票回答已經回答過了。
如果你看過很多星系,你就會發現,沿各種方向轉的恆星系都有(當然,前提是同一坐標系),有立著的,有斜躺著的。在這種雜亂無章的情況下,定義正反已經沒有意義了。而至於是否有一個跟太陽系完全一樣的但是行星公轉方向相反的星系那我就不知道了,但是理論上是允許存在的。
或者也可以這麼說,行星的公轉從統計上來說,其角動量方向是全方位隨機分布的,而太陽系剛好隨到了現在這個方向。。。
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至於偶然還是必然。。。馬克思主義哲學告訴我們,許許多多的偶然就成了必然,這不是抖機靈,也不是和稀泥,事實也確實如此。
就最終結果來看,這個公轉方向是必然的。但是從形成過程來看,這個方向純屬偶然,也就是說,在太陽系還未開始形成時,誰也不知道以後的地球會怎麼轉。
這就像你拋了硬幣,正面朝上了,你問這是偶然還是必然一樣。在你拋之前,正面反面都是有可能的,但是在你拋的一瞬間的狀態(力度,角度等)和下落過程中的各種因素下,它就只會是一種結果。如果可以保證所有條件都一樣,那麼不管你拋多少次,它的結果都將是一樣的,這時你會說這個結果是必然結果嗎?
那麼再深入一點,這個世界有真正的隨機嗎?或者說,有真正的偶然嗎?
愛因斯坦說,上帝不擲骰子。
量子力學說,上帝確實會擲骰子。
也許以後會出現一種新理論來解釋量子隨機,然後就又變成了,上帝不擲骰子。
愚見,太陽繞這個方向轉的看法來自北半球文化優勢。
其實你整個翻轉過來看它就反著轉了呀
你把南半球放在上面他不就反著轉了么
首先呢,不轉的都進了太陽了,留下來的一定是在轉的。
那麼轉的就總得有個方向,所以地球就湊巧在這個方向上轉了。
你非要問為什麼,只能說因為地球是這樣轉的,所以我們今天才能觀測到地球是這樣轉的。
本質上……你是想問太陽系的上和下是怎麼界定的吧?
啊,這是人為定的。以地球北極方向為上,地球南極方向為下。而這個界定的來源是地圖,地圖的方向通常是上北下南。地圖的源頭則是因為大多數文明的發源都在北半球,北半球的人們希望自己的位置顯得更靠中上方一些。
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