自然与人-11.6   影响各天体自转速度的大小及变化的因素

李开乐

    摘要：行星自转角速度的大小，应该与行星距离太阳远近、行星的质量大小、直径大小、密度大小等多因素都有一定关系。但是，因各行星情况不同而使自转动能的消耗速率各异，就会使那些密切的关系随着时间的延长而逐渐遭到破坏。

    在“自然与人-11.3”中曾经提到天体现有自转角速度的大小，不仅仅与天体当初飞出来的远近有关系。在此我们从较全面的角度出发，具体讨论一下天体自转的快慢究竟应该与哪些因素有关系。

    根据所翻阅的不同资料并经过一些综合和计算，得到表11.6-1。表中各种数据来源不一，笔者只用于定性讨论问题。若需要精确值，请以天文部门的资料为准。

    从“自然与人-11.3”的讨论可知，被喷射而离开核球的天体如果跑得越远，自转角速度就会越大。一般地说，现在距离太阳较远的行星，当初就是被喷射得较远的液态球，所以当时的自转角速度也会较大。虽然经过漫长的岁月之后，行星与太阳的距离会发生变化，各行星的自转角速度就更是各自发生了不少变化，而且由于不同行星的质量、密度、大小、物态、内动等情况的不同，使各行星的自转角速度的变化速率参差不齐，但是从表11.6-1的情况看依然可粗略见到，相对于太阳平均距离较大的行星，自转角速度仍然有较大的趋势（天王星除外）。

    从表11.6-1还可以明显看到，除了行星对太阳的平均距离之外，行星的质量、行星的赤道直径（或半径）以及行星的密度等，都与行星的自转角速度有一定的相关关系。实际上，在行星把公转动能转换为自转动能的过程中，直径较大的行星就会有较大的力矩，这对于转换作用就较有利。当然，体积大的行星，既有大的直径，又有大的质量，所以一般地说，体积较大或者质量较大的行星，就可得到较大的自转角速度。总之，自转角速度的大小必然与多因素有关，而多因素本身也彼此相关。

    然而，由于各个行星表面的状况不同，内部熔液的状态又有差异，球面之外的气层也各不一样，各个层次的不同流体的环流情况还有差别，所以，主要由这些环流所引起的，各个行星自转动能的消耗速率就肯定不一样，这便会使自转角速度与各因素的密切关系，随着时间的推移而逐渐遭到了破坏。

    表11.6-2给出了行星自转角速度与各因素的相关系数ｒ。ｒ由如下公式进行计算：

其中，Yi是表11.6-1中自转角速度的资料， 是Yi的平均值，Xi是各项相关因素资料， 是各组Xi值的平均值。

    虽然从表11.6-1仍然可以见到距离太阳较远的行星，其自转角速度依然有较大的趋势，但也许由于天王星的特殊情况使自转角速度出现了很大负值，所以表11.6-2所反映出来的计算结果却显示了“行星对太阳的平均距离”与行星自转角速度之间，实际上已经不存在相关关系了。当然，除了天王星这个特殊因素影响了计算结果之外，由于各行星的各自影响自转角速度变化率的因素不同，已经明显地使各自的自转角速度发生了不同的变化。可以预料，随着时间的推移，哪怕剔除了天王星这个特殊因素依然不会有好的相关关系。关于这个问题，在后面还会再做些具体分析。