天王星為何90°傾斜自轉?它到底遭到了怎樣的撞擊?

cnBeta


答:很有可能是在太陽系形成之初,一顆地球質量的天體撞擊天王星,把天王星的自轉軸撞歪了。


太陽系八大行星,每一顆行星都有自己標誌性的特點,比如木星是一個“氣體巨人”,金星表面平均溫度可以融化鉛;而天王星最令人矚目的特點,就是自轉軸和公轉軌道幾乎垂直,差不多是橫躺著公轉的。

在太陽系形成之初,行星形成時自轉角動量方向,基本與太陽系整體角動量方向一致,也就是說自轉軸和公轉軌道趨向於垂直;隨著大質量行星之間的相互影響,以及自身衛星的影響,行星自轉軸的方向發生變化,比如地球的黃赤交角就是23°26’。

但是天王星的自轉軸和公轉軌道夾角高達97.77°(空間角),天王星幾乎是橫躺著自轉,然後再圍繞太陽公轉,在所有行星中顯得非常特殊。


而且天王星還擁有特殊的磁場,在1986年旅行者二號經過天王星時,測量了天王星的磁場分佈,它的磁場方向和自轉軸的夾角高達59°,整體分佈非常不均勻,磁場就好像被擠壓了一樣,而且還擁有多個極點。

關於天王星自轉軸偏移嚴重的原因,天文學界最普遍的說法,就是在太陽系形成之初,一顆地球質量大小的天體,撞擊天王星後導致自轉軸偏移,天王星目前的質量大約為14.5倍地球質量。

天王星表面呈藍色,是因為天王星大氣中含有2.3%的甲烷,甲烷吸收了紅色光譜;目前近距離探測天王星的只有旅行者二號,所以關於天王星的更多信息還未知。


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俗話說龍生九子,各有不同,太陽爸爸生的這八個孩子,也是一樣,每一個都有自己不同的氣質。

天王星,就是其中最為奇葩的一個!體積大約是地球的65 倍,是一顆肉眼就能看到的冰藍色,由水冰(不是水)組成的冰凍星球,溫度常年-200℃以下。

如果你生活在天王星,那你會被臭雞蛋(硫化氫)、氨水的強烈刺激味道包圍。

但是天王星最讓人不可思議的就是它的自轉。

八大行星都有自己的自轉軸,這個自轉軸會與太陽系的黃道面有一個夾角,這是季節變化的根本原因。如下圖:

可以看到,天王星的夾角竟然接近98°。

什麼概念?

地球的自轉週期是23時56分,天王星為15小時。但是因為它的自轉軸是“躺著”的,所以,太陽會在21年的時間中,只照射到天王星的一個極點,也就是說天王星晝夜交替一次就要42年。

如果是一個天王星出生的寶寶,那麼在最長21歲之前,他都沒有親眼見到過太陽。

旅行者2號於1986年拍攝的天王星,圖:NASA/JPL-Caltech

為什麼會出現這麼神奇的事情?

被廣為接受的觀點是,天王星在太陽系之初,被一顆相當於地球大小的行星正面撞上,隨後兩者便融為了一體。因為撞擊力巨大,天王星的自轉軸也被撞“躺”,所幸不起來了。

所以,太陽系第一碰瓷星球,天王星無疑了!

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科學重口味


天王星是太陽系由內至外的第七顆行星,與木星、土星和海王星組成太陽系四大金剛。

1986年,NASA的旅行者2號飛掠天王星,這是人類迄今為止對天王星的唯一一次近距離探測。從旅行者2號傳回的照片來看,天王星美得很純粹。

眾所周知,天王星最顯著的特徵就是躺著打滾。要知道,天王星的自轉軸幾乎與其公轉軌道所在平面重合,使其看上去就像一個躺著打滾的大胖子。這一點是太陽系中其他行星望塵莫及的。




那麼天王星究竟是如何實現躺著打滾的高難度動作的呢?不少天文學家認為這是天王星遭遇大撞擊的結果。


在一項研究中,一支國際研究小組利用複雜的計算機模擬為我們還原了這場驚天大碰撞。在模擬了50種碰撞場景後,研究人員得出結論——在太陽系早期,大約40億年前,一顆質量相當於地球兩倍的行星撞上了天王星。就是這麼一撞,把天王星撞翻了,從此躺著打滾。



研究人員還指出,除了被撞翻,天王星還受到其他影響。比如,撞擊後殘留在天王星內的碎片起到了熱屏蔽的作用,隔絕了來自行星內部的熱量,使天王星外部大氣異常寒冷。

再者,天王星的環狀系統以及衛星群可能也是這場大碰撞的傑作。


三體迷


天王星為何90°傾斜自轉?它到底遭到了怎樣的撞擊?

八大行星中每一顆都是那麼有性格,但即使再有性格也不如天王星那樣的高高在上的姿態,居然躺著公轉,是否刻意保持天王星的威嚴?當然我們無需用這種語氣來調侃天王星,還是用科學的角度來簡單解釋下天王星這種特立獨行的自轉方式!

當然除了躺著轉的天王星還有一顆金星也是個奇葩,居然倒著轉!不過我們今天是來討論天王星的,金星這顆熱行星先靠邊站!天王星距離太陽達到了19個天文單位 !

它是太陽系四顆氣態天體中的其中一顆,不過它的質量並不是特別大,大約為14.5倍的地球質量!

天王星如此的體量在形成之後應該是沒有天體可以將其撞擊到如此效果,而且假如在後期撞擊的話也許天王星的光環會更明顯一些!天王星這種絕無僅有的自轉方式,在天文界比較通行的觀點是它在形成早期即遭受了撞擊,那時天王星尚未成型,質量也並沒有達到很大的程度,因此這個時候改變了自轉傾角一直影響天王星的未來!


當然這種理論並沒有切實的證據,畢竟太陽系形成早期到現在已經過去了數十億年,收集這方面的證據是一件極為困難的事情,比如天王星的衛星成分等也是一個考慮的方向!

另外有一個有趣的事實要告訴各位,因為天王星的大氣頂層充斥這硫化氫氣體,因此天王星是一顆臭不可聞的行星,即使它是天王星也沒有辦法,確實臭到沒有朋友!


星辰大海路上的種花家


這是太陽系的體系所需,或許它是作為監督反省自查的結構存在。


吃飽飯幹大事


兩極對調地球也有


中天岐瑞


撒潑打滾不就是這樣的嗎?


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