第二章 重力論文
第五節
近些年來,人們開始注意到在冥王星的周圍有不少這種體積級別的小行星,倘若假以時日,在這些小行星逐一得到確認后,圍繞在冥王星周圍的也是一片酷似火星和木星之間的環狀小行星群這一事實將會逐漸地浮出水面。因此,我們似可不必將冥王星與其他的八顆行星相提並論。
關於「角動量守恆定律」有一個易於理解的例子:溜冰運動員在冰面上翩翩旋轉,雙臂展開時速度悠然,而一旦身體蜷縮起來,旋轉的速度就會加快。這一現象便是「角動量守恆定律」的寫照。
木星和土星這一組,它們的一天大致相當於十小時。而天王星和海王星這一組,一天則不到二十小時。這兩組的自轉速度都快于地球。就像地球和火星那樣,行星們兩兩相配,結成一對兒這裏面是有著某種意義呢,還是僅僅出於偶然,誰也說不清。
除了金星的逆向自轉以外,行星們的旋轉速度也都各不相同。這是一個很大的謎,而迄今為止,天文學家們還沒有誰能夠給出令人信服的猜想。各個行星的旋轉速度快慢不一,毫無規則可言,這並非是一種正常的現象。考慮到太陽系的誕生和形成的過程,各個行星大可以朝著同一個方向、按照大致相同的速度旋轉。
按照這個定律,體積越小的行星,自轉的速度就越快。當然,由於行星匯聚的物質千差萬別,並不是非要一成不變地恪守這個定律不可,允許有例外,但是要有說得過去的理由。再者說,只要總體的趨勢與這個定律大致吻合,我們也就無須多加解釋。也就是說,拋開冥王星不談,水星的自轉速度最快,火星次之,金星和地球這一組位居其後,再往後是海王星和天王星這一對兒,木星和土星組合可以是最慢的。
從地質學家們的調查報告中就可以讀到,這樣的大事件在過去的地球上的的確確發生過。地質學家只關心事件的痕迹,並不考慮是怎麼發生的,但一般都認為,這種驚天動地的大事件很有可能就是源於小行星的撞擊。
但是,正如前文多次提到的那樣,要說起到了更為直接的剎車效果的,還要算小行星的碰撞。撞過來的其他天體的個頭越大,所帶來的影響就越強烈,就像金星的下場那樣,地球會停止自轉,並開始反轉。地球也是在槍林彈雨中走到了今天的,它承受著無數僥倖突破了木星
九-九-藏-書引力場的其他天體的撞擊。大小如同月球的行星的撞擊也曾經歷了好幾次,個頭不亞於珠峰的小行星的從天而降,也已多達幾十次。
比這哥倆還要小的就是火星了,它的赤道半徑為三千三百公里。而水星還要小一些,赤道半徑有兩千四百公里。冥王星則更小,成了最小的太陽系成員。
太陽系的各個行星,如果剔除離太陽最近的水星、第二近的金星以及最遠的冥王星這三顆行星,它們在自轉速度方面都有著某種程度的統一性。
更外側的天王星自轉一圈需要十七點九個小時,而再遠一些的海王星自轉一圈的時間為十九點一個小時,無論它們的哪一個,一天的時間都要短於地球上的一天。也就是說,自轉的速度比地球要來得快。
直徑約等於它們三分之一的中等級別的行星是天王星和海王星,天王星的赤道半徑是兩萬五千四百公里,海王星則為兩萬四千三百公里。
我們再回過頭來看看剛才被剔除在外的那三顆行星。還是先拿數字說話。水星自轉一圈需要五十八點六天,耗時近兩個月;金星則需要兩百四十三天,約等於八個月。就是說,它們兩個的自轉速度都很慢。而金星更是慢得出奇,幾乎讓人感覺不出它在自轉。而且,金星的自轉方向與其他的八個行星都是相反的。
這一特徵是其他的行星所不具備的,再加上這顆行星的尺寸要小了幾號,我們也可以把它看作是包括哈雷彗星在內的眾多具有橢圓形軌道的衛星中,軌道碰巧接近圓形的大型的小行星。
假如撞擊是與自轉方向相反的小角度,那麼,這一事件使得地球的自轉速度在瞬間放慢的可能性就是充分存在的。於是,比起高溫、岩石墜落、氧氣不足、持續低溫這一系列的可怕事件還要駭人的悲劇,應該很快就降臨到了生物們的頭上。這就是離心力的銳減所帶來的引力的增加。
接著,從墜落地點激起的大量塵埃混入大氣,將地球包裹得嚴嚴實實,徹底遮住了陽光,使地球驟然變冷。地表的溫度很快降到適宜生存的溫度點以下,冰層開始從兩極蔓延開來。低溫成了壓在由於食物缺乏、氧氣不足而虛弱不堪的生物身上的最後一根稻草,最終,曾僥倖存活下來的生物都被活活凍死了。
拿地球和火星來說,火星上的一天基本上相當地球上的一天九九藏書。就是說,地球上過了一天,火星也就自轉了一圈。說得精確點,地球自轉一圈所需要的時間是二十三點九三個小時,而火星則為一點零二六天,非常接近。我們不清楚兩顆行星的這一共性是刻意安排的結果,還是純屬偶然。
這一現象會造成自身體重的增加。假如地球此前的自轉速度跟木星一樣的話,那麼此時,地球上的生物的體重就會猛漲一倍。這樣一來,就像前面不厭其煩地闡述的那樣,食草的巨型恐龍將再也抬不起它那長長的脖子,霸王龍將轟然倒地,長卧不起。
位於火星外側的木星雖然體積是地球的一千倍,可自轉速度卻快得多,它的一天,即自轉一圈所需的時間為九點八個小時。因此,木星的赤道部分便由於離心力的作用而膨脹。這也是因為這顆行星至少外廓部分是由氣體構成的。木星外側的土星,自轉周期是十點二個小時,在這兩顆行星上,一天的時間都不及地球的一半。
試想和地球差不多大小的金星這會兒衝著地球一頭撞過來。如果撞擊的角度很大,比如接近於正面相撞,地球大概就會粉身碎骨;可如果是以很小的角度撞在赤道附近,而且還和地球的自轉的方向相反,那麼地球肯定會停止自轉,不僅如此,我們甚至可以想象,它還會開始朝著相反的方向旋轉。但是,如果金星的撞擊對象不是地球,而是體積相當於它一千倍的木星,無論這種撞擊與其自轉方向相反還是一致,金星都應該不會對木星造成什麼影響的。它既不會阻止住木星的自轉,或者逼得它反轉,也不太可能加快或放慢它的自轉速度。
設想在此類天文學事件發生的那一刻,地球上的生物已經進化到了恐龍時期,那麼,我們將會看到怎樣的情景呢?小行星的撞擊在陸地上引發了大面積的森林火災,一連數月燃燒不息的烈焰將地面變成了一個大火爐。
冥王星自轉一圈耗時六點四天,花了將近一個星期。這幾顆行星的自轉速度千差萬別,它們彼此間結不成同盟。
我們至少可以說,木星一土星這一組面對小行星的撞擊最能「面不改色」,天王星-海王星組次之,水星-火星組所遭受的影響最大,地球-金星組所受到的影響次大。
高溫使得海水的溫度逐漸升高,冰封在海底的甲烷氣從沉睡中被催醒,跑到了大氣里https://read.99csw•com。甲烷氣體的溫室效應是碳酸氣體的二十倍。由於這種氣體的肆虐,整個地表都處於高溫之下。
它們躺倒在地時,重量倍增了的內臟器官將會將心臟壓迫得停止跳動。由於離心力的減小,曾經隨心所欲地起飛、在天空翱翔的始祖鳥和巨大的翼龍都再也飛不起來了。它們這些大個子全都一隻不落地蜷在了地上,小行星碰撞的那一天就是它們的末日。
對於我們人類來說,由於進化的時間實在太短,遭遇到這種天體事件的概率是很低的。但是,說起進化的時間跨度長達兩億三千萬年的恐龍們,他們遭遇到這種天體現象的概率就足夠大了。
很快,情況變得雪上加霜,彈到平流層里的不計其數的岩石紛紛回落,早已奄奄一息的動物們被徹底打入死牢。
因此,地球的自轉周期每天都會延長一秒鐘。據說地球的自轉每十年會慢七秒鐘,八百年後就要慢上半天。這種點剎的作用不可小覷。
個頭相當於它倆四分之一的也有兩顆,這就是我們地球和自轉形態與眾不同的金星。這一對兒的赤道半徑均略低於六千公里。從個頭上說,地球和金星是一對哥倆,而不是和火星。
假如這些小行星撞過來的方向恰好與地球自轉的方向相反,就算自轉還不至於停止,可它的速度也一定會在瞬間慢下來。雖然這聽上去有些危言聳聽,可是,火星或金星的地表上那清晰可見的巨大環形山卻告訴了我們,這可不是科幻性質的杜撰。
關於這八大行星,我們先來看看他們的大小。在體積上拔得頭籌的當屬木星和土星這一對兒。拿赤道半徑來說,木星約為七萬公里,土星則是六萬公里。
在這樣的低引力地區,龐大的雷龍挺著十三米長的脖子度過它的一生,它漫步于林間,將長長的脖子從林間縫隙里探進去,以攫取森林深處的葉子當作自己的美餐;霸王龍憑藉它的兩條腿在地面上疾步如飛,一旦追上了獵物,它便用袋鼠跳的姿勢向對方發動空襲,一擊致命;始祖鳥以及巨大的翼龍也都是一躍衝天,在天空翱翔。
然而事實卻恰恰相反,個頭最大的木星和土星,自轉的速度最快。天王星和海王星這第二大的組合擁有第二快的自轉速度。「角動量守恆定律」在現實中遭到了顛覆。
不過,本人並不贊成將冥王星算作太陽系裡的一員。雖然行星https://read.99csw.com並不是一定要沿著一個完美的圓形軌道圍著太陽旋轉,可這個冥王星的軌道卻癟得實在不成樣子。這個離太陽最遠的星球,它的軌道與比它更接近太陽一個「身位」的海王星的軌道相交叉,定期地比海王星更加深入到太陽系的內側。
如果「角動量守恆定律」可靠,那就是說,地球和火星都曾經擁有過比木星還快的自轉速度。它們現在的速度是在各式各樣的宇宙事件的影響下逐步衰減的結果。
各個行星在經歷過屬於旋轉的塵埃和氣體的聚合體的時期,逐漸冷卻、凝固下來后,它們的旋轉速度就會由於種種的原因而拉開差距。這一點很容易理解。
森林大批死亡,樹木每天釋放的氧氣銳減,而剩餘的氧氣與甲烷的化合又不斷地加劇了氧氣量的降低。在高溫和缺氧的雙重打擊之下,正處於進化過程之中的地球上的生物們一批接一批地走到了生命的盡頭。
金星不僅自轉速度緩慢,自轉的方向還與其他的行星相反。假如這種逆向自轉是和大的行星相撞后的產物的話,那麼,它那長達八個月之久的奇慢無比的自轉就可以理解了。想必是與之相撞的其他天體使金星的自轉停了下來,繼而使其自轉方向發生了顛倒,但是旋轉的速度低得可憐,始終跟原先的自轉速度不在一個檔次。既然這種旋轉肇始於撞擊,旋轉的勢頭自然是大不到哪兒去的。
總體而言,旋轉體都是要遵循「角動量守恆定律」的。太陽本身也在自轉,被吸引到它周圍的塵埃和氣體的聚合體也同樣是自轉得不亦樂乎,同時,它們也開始圍著太陽進行公轉。這就是太陽系的誕生,公轉的塵埃和氣體所形成的旋轉體便是行星的坯胎,它逐漸凝固,向中心點不斷地收縮形成比原先的體積小得多的球體,爾後傾向於以更快的速度進行自轉。
假若地球以前的自轉速度和木星一樣快,離心力將會抵消掉地球的引力,越是臨近赤道,它們的體重就越輕。除了這一假說以外,再也沒有其他的途徑能使前面提到的恐龍這種重得出奇的龐然大物君臨大地、繁衍生息。大量出土巨型恐龍化石的地區很可能就是兩億年前的赤道一帶。
木星的大部分都是氫氣和氦氣的聚合體,時至今日沒有人能夠知道,在常年引發風暴的熾熱的雲層之下,它的地表是一番怎樣的景象。我們可以想象出那上面幾乎沒有九_九_藏_書堅硬的地面,這就等於是說,它的準確赤道半徑仍然是個未知數,同時也意味著,「角動量守恆定律」無法在這個地方適用。雖然這顆行星的引力極強,但是地核部分的大小可能還趕不上天王星。關於這一點,我們只能寄望于未來的研究成果。
有些自然現象可以對自轉起到剎車的作用,其中,「潮汐作用」最廣為人知。可以說明這一作用的最容易理解的例子就是水。地球的表面存在著大量的水,這些水在太陽以及它的近鄰月球的引力作用下,無休止地潮起潮落。通過這樣的干擾作用,水使得地表向著與自轉不同的方向發生移動,這種移動就對地球的自轉起到了點剎的作用。
由於小行星的撞擊,地球的自轉速度急速放慢,在這一刻,強大的離心力消失,地球的引力激增。它們的體重劇增,龐大的身軀倒伏在野,恐龍的天下就此休矣。
總而言之,有一個方法最容易闡釋為什麼我們太陽系的各大行星的運動表現得與「角動量守恆定律」相悖,那就是將其歸結于其他天體的撞擊所帶來的干擾。宇宙是動態變化的,可宇宙裏面除了星星這種物質以外,就是無窮無盡的空間,此外再無他物。至少我們憑藉當今的科學手段所能觀察到的宇宙里的角色就是它們了。在這裏,光的速度是恆定的,可以作為標尺,時間也是空間的一個側面,它們無一例外地都要受到重力的影響。這就是二十世紀三十年代為止,身為萬物靈長的地球上的最高級智慧生物所達到的對於宇宙的理解。
如果這一思路正確的話,是不是就可以說,木星和土星現在所表現出來的自轉速度與太陽系的行星們最初所擁有的自轉速度很接近?這兩個星星很有可能保留了在太陽系誕生時期的自轉速度,這會兒正在向我們昭示呢。而這兩顆大行星之外的其他行星們,由於某種後天的事件或來自於其他星體的重力干擾,自轉的速度被放緩了。這樣的假設應該是站得住腳的。
假如這種理解還算靠譜,那麼從小行星碰撞中尋找,是何種根本性的原因導致在角動量守恆定律的支配下才出現的單純的常規性運動演變到了今天這般地步,這種想法並非就是異想天開。從這個思路考慮的話,我們似乎可以在某種程度上認為,大型的行星最為保守,它傾向於保留初始的運動狀態,換言之,它最不易受到小行星碰撞的影響。