题目

为什么太阳系的行星基本处于同一平面?
他们为什么不各有各的轨道平面呢?

提问时间：2020-08-07

答案

太阳系最初可能是球状的,由于某种原因(例如原始星云凝聚)而具有一定的角动量.正是由于这个角动量的存在,使球状太阳系不会在引力作用下凝聚（坍缩）成一团,而只能成具有一定半径的盘状.因为在凝聚过程中,角动量守恒要求转速增大,从而使离心力增大,它往往比引力增大的更快.从能量角度看,角动量守恒所要求的转速增大将使动能增大,虽然这时引力势能减小,但当半径小到某一值后,动能的增大量将比引力势能的减小量大.但角动量守恒却并不妨碍星系沿着转轴方向的坍缩,因为对这种坍缩,角动量守恒不要求增加转速.这就是说,角动量守恒限制了星系在垂直于转轴方向的进一步坍缩,但不妨碍星系沿着转轴方向的坍缩,因而星系最终坍缩成盘状.在沿轴坍缩过程中减少的引力势能将以辐射的形式释放掉.