天體系統(tǒng)趨向平面性的原因

我們知道太陽系總體上處于一個(gè)平面附近，這稱為太陽系的共面性。在八大行星區(qū)域，共面性是比較明顯的。在柯依伯帶區(qū)域，共面性就不太好了。在奧爾特云區(qū)域，幾乎沒有了共面性。因此，天體系統(tǒng)的共面性是天體系統(tǒng)發(fā)育程度的重要標(biāo)志。共面性越好，天體系統(tǒng)發(fā)育就越成熟。

太陽系內(nèi)部的木星、土星、等巨行星，都有自己的天體系統(tǒng)，天體系統(tǒng)的共面性都較好。比太陽系高一級(jí)的銀河系，呈圓餅狀，這也是一種共面性的體現(xiàn)或趨勢。由于銀河系的共面性就不太好了，比銀河系高一級(jí)的天體系統(tǒng)，幾乎就很難表現(xiàn)出共面性了。因此，天體系統(tǒng)的共面性主要表現(xiàn)在行星系統(tǒng)、恒星系統(tǒng)和星系系統(tǒng)，其中行星系統(tǒng)和恒星系統(tǒng)表現(xiàn)尤為明顯。

天體系統(tǒng)的共面性是怎樣形成的？之前，我以為主要應(yīng)該是為了天體之間的相互隔離，各行其道，避免碰撞而進(jìn)化出來的。平面性確實(shí)是天體系統(tǒng)形成過程中，天體長期的相互碰撞干擾后逐漸形成的。不過，對(duì)于立體的空間來說，各行其道并不需要在同一個(gè)平面上。立體空間實(shí)際上比平面上擁有更多的互不干擾的軌道。因此，如果僅僅是為了避免碰撞，完全可以在立體空間內(nèi)各行其道，這樣的軌道數(shù)量更多。天體各行其道，軌道之間可以相距更為遙遠(yuǎn)，天體之間接近的機(jī)會(huì)可以更少，相互的引力干擾可以更小。但實(shí)際上，天體系統(tǒng)沒有向這個(gè)方向進(jìn)化。這又為何呢？

原因是，天體之間趨向平面性，可以實(shí)現(xiàn)天體之間最小的引力勢能，是一種天體系統(tǒng)引力勢能最小化的體現(xiàn)。因此，天體系統(tǒng)平面性是天體系統(tǒng)質(zhì)量趨向集中性的另一種體現(xiàn)。天體系統(tǒng)物質(zhì)趨向集中性的核心體現(xiàn)是物質(zhì)向中心匯集，或物質(zhì)分布趨向中心性。因此，我們說天體系統(tǒng)物質(zhì)趨向中心性，既包括向中心匯集，還包括向公轉(zhuǎn)平面匯集。

現(xiàn)在我們清楚，天體系統(tǒng)趨向平面性，是天體物質(zhì)趨向集中性的一種體現(xiàn)。是非中心天體之間的相互引力作用所致。非中心區(qū)域的天體相互引力，猶如同一個(gè)籃子中的螃蟹，相互拉扯，只能都處在籃子底部。如果沒有天體系統(tǒng)趨向平面性這個(gè)趨勢，那么，天體可以分布在更為廣闊的空間中。這樣的天體系統(tǒng)可以容納更多天體，被迫集中于中心的質(zhì)量就會(huì)少許多?？梢?，在奧爾特云區(qū)域，共面性非常弱，這里保存了無數(shù)的天體，巨大的質(zhì)量。

我們的八大行星，相互之間引力作用，大行星每次相互接近的時(shí)候，都是一次進(jìn)一步的趨向平面性的拉扯。軌道平面與黃道平面夾角會(huì)略微下降。因此，太陽系八大行星的軌道傾角是逐漸縮小的。初期太陽系的軌道夾角是比現(xiàn)在大的。而海王星軌道之外的太陽系天體，由于軌道進(jìn)化水平不如八大行星軌道進(jìn)化水平，因此，軌道傾角會(huì)較大。比如，著名的冥王星軌道傾角就明顯比八大行星軌道傾角大。