自然与人-12.2   关于有些行星逆向自转的问题

李开乐

    摘要：天体自转由最初脱离母体后的升空自然减速过程所形成。虽然天体没再飞回母体而令自转重新停止，却因各种摩擦作用会先较快消耗完了自转动能，随后再度缩小公转半径时，就会因公、自转动能的相互转换而使天体形成逆向自转了。

    从“自然与人-11.3”中可知，天体的自转由天体最初脱离母体后的整个升空过程中的自然减速飞行过程所逐渐形成。假如天体在飞达最远点之后，又能立即逐渐加速并不损失任何能量地重新飞回母体，那么，当天体再回到母体时，由于动能的逆转换，自转运动大概会正好重新停止。然而，实际的情况是，天体既不能马上再飞回母体，又因各种摩擦作用会在长年的公转运行过程中，先较快地消耗掉自转动能。由于天体各种能量可以相互转换（从“自然与人-11.3”已可略知，后面会详细阐述），所以天体能量中的势能这个最大项也必定会因自转动能的较快消耗而伴随着逐渐减小。势能为mgh，因此可知天体公转半径也会有缓慢缩小的趋势（尽管很难被观测出来），而这种趋势本身也一定会自动促使天体自转速度的逐渐减慢。但是，由于其它原因所造成的自转的实际减慢速率显然要比此大得多，这就必然使天体在远未被撞回母体之前就停止了自转。随后，当天体再度缩小公转半径时，由于公转动能和自转动能的相互转换，就必然会使天体得到一个逆向自转的角速度了。金星逆向自转或许就是这样子造成的。其实，金星逆向自转的速度很慢，每243个地球日才自转一周，说明了它也是刚刚从正向自转变化过来还没多久。当然，也或许由于在公转动能缓慢转换为逆向自转动能的同时，又因存在着消耗掉自转动能的摩擦和碰撞等因素，这就可能使得天体的逆向自转永远都达不到较快的速度。

    另外必须注意，天王星的所谓“逆向自转”又是另有原因的，在“自然与人—11.10”已经讨论过了。其实，天王星那种转动角度也并非真正的“逆向”。

    诚然，由于各个行星表层的空气或其它流体性质各不相同，而且这些表层流体的环流，以及行星内部熔液的环流运动情况也各不一样，各个行星表面的隔热层情况又有差异，这就造成了各个行星的自转动能的消耗速率彼此各不相同。因此，也不能绝对地说，凡是逆向自转，或者顺向自转很慢的行星，就一定是年龄较大的行星。

   在“自然与人—12.1⑶”中说到了离太阳越远的行星一般就ω/R比值越小，但为什么水星和金星离太阳最近，ω/R比值却反而很小，甚至金星出现了负值呢？主要原因可能是由于水星和金星距离太阳太近，各种影响因素与远处的行星不同。例如，距离太阳近就造成潮汐力大，从而行星内、外流体的内摩擦能量消耗就大；距离太阳近就会遭遇到更多太阳粒子的碰撞而消耗掉自转能量……。当然，也或许由于水星和金星含金属多，又表面隔热层也很差而难以防止热能的快速流失等情况才是更重要原因。总之，各种复杂的影响因素，就是造成我们难于用ω/R比值作为衡量水星、金星年龄大小的判据的原因。