为什么太阳系行星运动具有同向性、共面性和近圆性?

为什么太阳系行星运动具有同向性、共面性和近圆性?
这是一个当前世界天文学界待解之谜,本提问属于自问自答,提出了中国人剖解该难题的新思路,供大家讨论.

太阳系行星运动同向性、共面性和近圆性剖析
作者：王树然
　　
　　太阳系几大行星的起源,是人类一直力图破解的谜团,尽管有星云说、撞击说等多种假设,但都存在一定瑕疵.特别是太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性,至今科学界还没有令人信服的合理解释.
　　
　　所谓同向性,就是太阳系的几大行星公转方向与太阳自转方向相同.所谓共面性,就是几大行星公转轨道平面,非常接近同一平面,并且这个平面与太阳自转赤道平面夹角不到6度.所谓近圆性,就是除水星和冥王星外,其它所有行星公转轨道都很接近圆形.
　　
　　对此,本人以一名中国人的全新视角,进行大胆探究,剖析不对之处,敬请专家学者斧正.
　　
　　我认为：行星大量存在是宇宙中的普遍规律,并不是太阳或少数恒星特有的现象.人类目前发现的行星数量远远少于恒星,是由于行星相对较小,又不发光,很难被现有科学仪器探知而已.目前,人类连太阳系内的较大行星,只是探知了冥王星轨道以内,对冥王星轨道以外是否存在较大行星?并不清楚.其实,任何一个恒星周围都存在许多行星,现有科技能够发现的系外行星,仅仅是沧海一粟.
　　
　　为什么说行星大量存在是宇宙中的普遍规律?首先必须搞清行星是怎么形成的?否则,无法解释已知行星的存在,到底是偶然还是必然?更无法解释太阳系几大行星的同向性、共面性和近圆性问题.
　　
　　我们知道,所有恒星都向外辐射带电高能粒子流（即离子流、也称“恒星风”、对太阳来说俗称“太阳风”）,这些粒子以百万度高温,从恒星冕层出发,不断加速降温地向外辐射,平均速度超过每秒上千公里.最终,这些粒子都到哪儿去了?由于组成这些粒子的是离子态物质,根据物质不灭定律,这些粒子不会消失.那又会不会归附到另外的恒星?也不可能.因为所有恒星都在向外辐射带电高能粒子流,且带有相同电荷,在恒星系边缘相遇时,必然互相排斥.因此,所有粒子都逃不脱母体恒星的引力范围.
　　
　　大量接锺而至的高能粒子,在恒星系边缘聚集和碰撞,像滚雪球一样越滚越大,在恒星引力作用下,向着恒星螺旋式下降回归,沿途不断俘获其它小型天体物质,逐渐聚合成一个个大小不一的行星.最终,这些行星都将依次落回到母体恒星中,完成一轮长达几十亿年的物质循环过程.类似于地球上的水循环,地表（包括海洋）水上升到天空,冷凝成雨水、雪花或冰雹后,又回落到地表,行星很像是恒星天空中回落的“冰雹”.尽管高能粒子的密度很低,但对于体积巨大的恒星,经过数亿年的辐射,才汇聚成一颗相对很小的行星,应该无可置疑.就像倾盆而泻的暴雨,却是来自无形挥发的地表水；若将数亿年挥发的地表水汇集到一起,总量同样十分惊人.
　　
　　恒星向外辐射的高能粒子流,从恒星冕层出发时温度高（百万度）、势能低（接近零）,到达恒星边缘时温度低（接近绝对零度）、势能高（最大值）.根据能量守恒定律,行星回归过程正好相反,势能由高变低、温度由低升高（不可能恢复到百万度高温）.由于高能粒子流向外辐射时,物质分散,大部分热能散发到太空,仅有少量热能转变为势能（如果势能的增加不是来源于热能的减少,难道是能量的无中生有?）；而行星回落时,物质集中,热能不易散发,势能转变为行星的内部热能（如果势能的降低不是转变为内部热能,难道是能量的无行消失?）.由于引力与距离的平方成反比,行星越靠近恒星,下降同等距离势能降幅越大,升温也就越快.特别是接近恒星的内层行星,成为一个内核逐渐升温、融核逐渐膨胀,外壳逐渐融薄,壳体不断破裂的“活体”星球.我们人类居住的地球,就是这样一个内部能量非常活跃的星球.
　　
　　以上只是行星形成的探源,但太阳系的几大行星为什么会具有同向性、共面性和近圆性呢?
　　
　　我们知道,太阳的高能粒子流是向四面八方辐射的,似乎到达太阳系边缘时应该是球面分布.但事实并非如此,由于这些高能粒子从太阳日冕层出发时,就已经具备随太阳自转的旋转动能.如果以太阳为坐标,其运行轨迹并不是太阳半径的延伸,而是在旋转离心力的作用下,所有高能粒子都会逐渐向太阳赤道平面靠拢,最终在太阳系边缘的赤道平面形成一个巨大的环状粒子雾.这时的高能粒子,虽然径向速度为零,但与太阳自转同向的旋转状态依然保持.可见,这些组成行星的初始物质,既具有与太阳旋转方向的同向性,又具有与太阳赤道平面的共面性,当然太阳系的几大行星也具有同向性和共面性了.正因为汇聚到太阳系边缘的粒子雾,是相对集中的圆环状,而不是非常分散的球面状,故为行星的孕育提供了十分有利的条件.
　　
　　行星从太阳系边缘螺旋式降落回归的过程,初始呈抛物线轨道,接着是偏心率很大的椭圆轨道,后来演变成偏心率逐渐收小的椭圆道,进入冥王星轨道内,就变成了偏心率非常小的近圆轨道.至于水星轨道偏心率,为何大于另外几大行星?由于水星轨道靠太阳太近,太阳内部气态物质的循环对流、黑子大暴发、日冕大喷发等,不仅会引发太阳的瞬间颤动或质心微移,而且喷发物质也会对靠近行星产生较大冲击,这对水星轨道偏心率造成的影响,必然远远大于其它行星.
　　
　　随着行星向太阳的逐步靠近,其旋转速度加快,公转周期缩短,下降速度变慢.事实也是如此,太阳系中水星离太阳最近、旋转速度最快、公转周期最短、星龄最长；海王星离太阳最远、旋转速度最慢、公转周期最长、星龄最短；另外六大行星,都是依此规律类推.这也从多角度证明,行星应该是诞生在太阳系的边缘.
　　
　　那么太阳系的边缘究竟有多远?尽管太阳系总质量的99.85%集中在太阳自身,但太阳系的范围却非常大.我们知道离太阳最近的恒星是相距4.2光年的南门二丙星,据此估算,到太阳系边缘的距离大约是2光年左右.如果按太阳高能粒子流每秒1000公里速度计算,则需要600年才能到达.看来,上述巨大环状粒子雾的半径,也应该是2光年左右.目前已知冥王星到太阳的距离,光速需要5.5小时.直观比较,到太阳系边缘比到冥王星距离远3185倍.可见,目前已知的太阳系几大行星,都是离太阳非常近的行星.那些远远超过冥王星距离的大行星,还有待人类去探索.
　　
　　目前几大行星运行轨道平面,与太阳的自转赤道平面有不到6度的夹角,则表明大约在80亿年（近似水星年龄）前到10亿年（近似海王星年龄）前之间,太阳的自转赤道平面曾经有过多次微小变动.尽管其改变的角度很小,但对于相距2光年之遥的巨大环状粒子雾来说,不同周期的位置之差,即使用“差之毫厘,失之千里”也难以形容了.可以说,每个大行星轨道平面,都曾经是太阳的自转赤道平面；也可以说,太阳的自转赤道平面每次改变,都在太空中留下了印痕.
　　
　　太阳系几大行星的体积和质量,为何相差如此巨大?只能表明在不同周期,太阳的亮度和辐射强度存在巨大差异.根据太阳系现有几大行星的质量和体积大小,明显看出,当组成木星的物质向外辐射前,太阳的亮度和辐射强度变化不大；到组成木星的物质向外辐射时（约22亿年前）,太阳的亮度和辐射强度突然暴发,变得非常强烈（约增强320倍）,以后逐渐缓慢减弱.以此推测,太阳系的第九大行星不可能是冥王星,应该是体积和质量仅次于海王星的较大行星.该行星具有比冥王星偏心率更大的椭圆轨道,公转周期大约350年左右.由于其运行的椭圆轨道更加扁而长,其近日点距离不低于冥王星,而远日点距离可能是冥王星的数倍.冥王星只是一个迟早将被其俘获的卫星而已,故将冥王星踢出九大行星之列,是非常正确的.
　　
　　综上所述,尽管行星在宇宙中大量存在具有必然性,但并不是所有行星都能够承载生命繁衍,这与行星的大小,以及运行轨道离恒星的距离远近相关.行星太大,重力也大,不适合生命繁衍；行星太小,留不住大气,同样无法繁衍生命.运行轨道离恒星太远,表面温度低,缺乏液态水,生命无法繁衍；运行轨道离恒星太近,表面温度高,液态水全部蒸发,生命依然不能繁衍.只有大小适中的行星,当其运行轨道离恒星距离合适的条件下,才有可能繁衍出生命.
　　
　　虽然能够繁衍出生命的行星,条件十分苛刻,数量极少；而能够繁衍出高级智慧生命的行星,又是数量极少中的特例.为什么这样说?因为智慧生命的演化需要相当长的周期和很多偶然因素的配合.通常情况下,适合行星生命繁衍的轨道周期并不太长,即使能够繁衍出低级生命,也未必来得及繁衍出高级生命.由于恒星温度并非始终如一的保持不变,只有当恒星温度由高向低变化时,才能为行星提供更长的生命演化轨道周期.反之,当恒星温度由低向高变化时,为行星生命繁衍提供的轨道周期就非常短,甚至连低级生命也来不及演化.
　　
　　真正幸运是,承载人类的地球成为数量极少中的特例.感谢太阳能量的缓慢衰减,为地球生命的演化提供了很长的轨道周期!也感谢有了月球这样的伴星,对地球生命的演化起到了一定的促进作用!所以,我们要珍惜生命繁衍环境,关爱地球,保护好地球这个人类的共同家园!
　　
　　
　　（注：该文是对现有科技知识的综合归纳,全为推理,无法实际验证；引用数据全部来自网络搜索和个人推算,欢迎讨论或批判.）
　　
　　
　　　写于2014年3月5日