为什么都是扁的？_风闻

原创：牧夫天文

原作：雷丰图

校对：赵琨

我们知道，自然界的事物有趋向于球体的特性，小到真空中的水珠，大到行星、恒星，无不是近似球体的形状。此外，太阳系的行星都在各自的椭圆轨道上，围绕太阳旋转。可是你可曾想过，为什么它们都排列在同一个平面上（黄道平面），且同向旋转，就像被“二向箔”降维打击了一样？

而不是像曾经著名的原子模型那样，

行星沿着不同的角度环绕太阳，就像这样

事实上我们的太阳系并不是异类，

其他的行星系统也大多是扁平的，

下图是开普勒任务观测到部分行星系统轨道分布情况

我们所处的银河系也是一个直径高达十万光年

平均厚度才仅仅1000光年的“碟子”

更多银河系知识，参见“人类如何得知自己身在何处”

甚至连黑洞吸积盘都是扁平的

下面我们就先说说太阳系。张开想象的翅膀，让我们回到太阳形成之初。

太阳系形成于一颗远古的恒星遗骸 —— 一个浓稠的星云（地球上存在金、银等重金属元素，证明其不是初代恒星。详见《是谁填满了门捷列夫的元素周期表》）。

混沌的星云中，各种微小粒子在引力的作用下彼此靠近，最终不免彼此碰撞在一起。这些碰撞行为是完全随机且不可预测，而且其中总会有一些“淘气”的小物体要么多了一些质量，要么多了一些速度。这多出来的一点点动量打破了原本的平衡，使得星云的总角动量向着某一个方向多了一些。而在一个孤立的系统中，总角动量是守恒的。

由于我们所处在三维世界，这种旋转的轴心必然是一条直线，而所有物体都绕轴旋转。虽然粒子们仍然在继续无序相撞，但上下方向的力量彼此抵消，水平方向总角动量保持不变。

随着引力作用下粒子彼此碰撞，星云直径减少，转速越来越快（就像下图花样滑冰的舞者）。而这种旋转，又进一步将众多的粒子挤压在一起，最终形成太阳、地球，我们赖以生存的家园。此外，现在的轨道排布，使得我们有幸高频率的观测到日食、月食。

虽然我们无法让时光倒流，去观察太阳系形成之初的样子，但是最近的天文观测，却给我们提供了足够的证据。如下图，形成之初的一颗年轻恒星HD 163296，周围正在形成两颗大小如土星的行星。

推而广之，由千亿颗恒星组成的银河系也在高速旋转，绝大多数物质都被甩到了扁扁的银盘范围内。

当然，太阳系内天体排布还不完美，比如遥远而不受约束的冥王星，轨道就是倾斜的。而小行星带，更是撒欢似的，跟黄道平面最大有20度夹角。

而可观测宇宙中的千亿个星系，也并不都是银河一样的旋涡星系。如上图所示，不同年龄的星系有着不同的形态。

『天文时刻』 牧夫出品

微信号：astronomycn

2019年3月8日，中国星明天文台发现的位于小熊座（NGC3074）的超新星候选体AT2019bqe，正在等待光谱验证

版权：星明天文台