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衛星是怎麽形成的?為什麽有的行星有,有的沒有?

2024-08-18科學

為什麽有些行星,如土星,有不止一百個衛星,而其他行星,如金星,卻一個也沒有?

為什麽一些行星有衛星?一個物理學家解釋了為什麽地球只有一個衛星而有些行星有數百個衛星

木星和它最大的4個衛星的概念圖。從左到右依次是木衛一,木衛四, 木星(上面有一塊陰影),木衛三和木衛二。從木衛四的軌域上看,這些星體均根據正確的尺寸在圖中展示。(圖源:Getty圖片/羅拔)

在地球上,晚上你擡頭向上看,能看到數百萬公裏外的月球在閃閃發光。但如果你想看到金星,情況就不是這樣了。不是每個行星都有一個衛星的-所以為什麽有些行星有好幾個衛星,有些卻一個也沒有呢?

我是一個認同當前主流理論的物理老師,這個理論解釋了為什麽有些行星有衛星,有些沒有。

首先,月球被稱為天然衛星。天文學家把太空中圍繞更大天體執行的天體稱為衛星。月球不是人造的,它是個天然衛星。

目前,有兩種理論解釋為什麽有些行星有衛星。衛星如果位於一個行星半徑以內,將會被其重力給捕捉,或者它們是與太陽系一起形成的。

希爾球半徑

天體會透過重力吸引附近其他天體。天體越大,吸重力越強。

這種重力就是我們還好好待在地球上而不是滑走的原因。

太陽系由太陽強大的重力主導,使所有的行星都繞軌執行。太陽是我們太陽系質素最大的天體,這意味這它對行星這樣的天體有強大的重力影響。

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若要形成繞行星轉的衛星,它必須離行星足夠的近,以至於行星有足夠的力使它繞軌執行。行星促使衛星繞軌執行的最小距離被稱為希爾球半徑。

希爾球半徑取決於更大和更小天體的質素。月球繞地球執行就是一個希爾球半徑如何工作的好例子。地球繞太陽執行,但月球離地球更近以致於地球的重力吸引可以捕捉到它。月球繞地球執行而不是繞太陽,是因為它在地球的希爾球半徑內。

更小的行星如水星只有一個很小的希爾球半徑,因此他們不足以形成一個比較大的重力吸引。任何有可能產生的衛星都會被太陽吸引。

很多科學家依然在探尋這些行星在過去是否存在小衛星,回到太陽系形成期間,它們也許有衛星,只是在其他太空天體的碰撞之下被踢走了。

火星有2個衛星,火衛一和火衛二。它們是靠近火星的希爾球半徑後被其捕捉的小行星形成的還是和太陽系一起形成的,科學家們對此仍有爭論。更多的證據支持前者,因為火星就挨著小行星帶。

木星、土星、天王星和海王星有更大的希爾球半徑,因為他們比地球、火星、水星和進行更大,而且也離太陽更遠。它們的重力能吸引和持有更多的天然衛星繞其執行。例如,木星有95個衛星,土星有146個衛星。

地球比水星有一個更大的希爾球半徑(圖源:尼古拉)

太陽系中衛星的形成

另一個理論說明有些衛星是和太陽系同時形成的。

太陽系形成始於繞太陽旋轉的一大片氣體。隨著氣體繞太陽旋轉,逐漸匯聚形成行星和繞它們旋轉的衛星。隨後行星和衛星都繞著同樣的方向旋轉。

但我們的太陽系中只有一少部份衛星可能是透過這種方式形成的。科學家們推測木星和土星的內環衛星是在太陽系產生時形成的,因為它們形成已久。我們太陽系中剩余的其他衛星,包括木星和土星的外環衛星,更可能是由它們的行星透過重力捕捉而來。

地球的衛星很特殊,因為它可能是透過一種不同的方式形成的。科學家認為在很久以前,一個大的,火星大小的天體和地球相撞,在撞擊期間,一個大的碎塊從脫離地球,進入地球軌域形成了月球。

科學家們之所以猜測這種形成方式是因為他們在月球表面的土壤中發現了一種叫做玄武巖的隕石。月球上的玄武巖看起來和在地球內部發現的玄武巖一樣。

最後,為何只有一些行星有衛星的問題仍然在廣泛爭論中,但像一個行星的大小,重力作用,希爾球半徑以及它怎麽在太陽系中形成的這些因素也許對解決問題有一些作用。

BY:Nicole Granucci

FY: 雜七八糟嘿

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