太阳系中行星轨道半径的为什么会大致按提丢斯-波得定则排列?

以下复制自维基百科提丢斯-波得定则

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提丢斯-波得定则(Titius-Bode law)是关于太阳系中行星轨道半径的一个简单的几何学规则。
它是在1766年时,由德国的一位中学教师戴维·提丢斯(Johann Daniel Titius)所提出,后来被柏林天文台的台长约翰·波得归纳成了一个经验公式来表示。
这个公式可以表述为:

其中
n = 0, 3, 6, 12, 24, 48...(n≥3时,后一个数字为前一个数字的2倍)
现代的公式把a作为行星到太阳的平均距离(天文单位):

()
天体 n 定律解 实际距离(AU) 误差%
水星 -∞ 0.4 0.3871 3.3325
金星 0 0.7 0.7233 3.2213
地球 1 1 1.0000 0.0000
火星 2 1.6 1.5237 5.0075
(小行星带) 3 2.8 (2.77) (1.083)
木星 4 5.2 5.2026 0.4998
土星 5 10 9.5549 4.6583
天王星 6 19.6 19.2184 1.9856
海王星 7 38.8 30.1104 28.8591
(柯伊伯带) (39.5~48) (1.772~19.167)


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我想问是什么原因导致行星这样分布,或者只是巧合?
ps:纯个人胡思乱想,行星轨道半径和电子轨道半径有没有什么联系?(本人外行,勿喷)

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7个答案
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Steed专业级业余天文爱好者

2012-03-21 15:23

太阳系里行星的轨道并非一成不变。太阳系早期经历过一段相当动荡的岁月,大大小小类似行星的天体在太阳系里横冲直撞,其中许多碰撞聚集成行星,也有许多受到行星之间引力的影响,被永远甩出了太阳系,或者投入了熊熊烈日之中。现有的几大行星都是那场引力战争的幸存者,它们是在其他位置上形成,后来才逐渐迁移到现有轨道,最终稳定下来的。

点击访问视频

八大行星现有的公转轨道,也并非彼此独立,而是互有关联。几乎每一对行星,都存在某种程度的所谓轨道共振现象,比如金星和地球就处于8:13轨道共振状态,即地球每公转8圈,金星就公转13圈。所以,如果把金星和地球连上一条直线,这条直线就会画出美丽的5叶花瓣状图形,如上面那段视频所示。这种轨道共振都是各大行星经过漫长的岁月之后达到某种稳定平衡状态的结果。

有天文学家认为,提丢斯-波得定则就是行星之间达到引力平衡的结果。他们在计算机中模拟了太阳系中行星之间的相互影响,发现如果某个恒星系统中行星的大小和顺序都与太阳系类似,那么这个系统最终稳定下来之后,行星到恒星的距离有很大的可能性会符合某种类似于提丢斯-波得定则的“规律”。

在太阳系中,木星、土星和海王星都拥有众多卫星,那些卫星系统中个头较大的一些卫星的分布似乎也满足某些定则,但与提丢斯-波得定则并不相符。而在太阳系以外的行星系统当中,距离地球约41光年、已知拥有5颗行星的巨蟹座55,行星的分布似乎满足类似于提丢斯-波得定则的规律,但在距离地球约2000光年的开普勒11中,已知的5颗行星似乎不满足任何提丢斯-波得定则。

因此,提丢斯-波得定很可能不是一个普适的定律,但也不是纯粹的巧合,而是行星之间引力相互作用达到某种平衡的结果。

参考文献:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103598959991
http://scielo.unam.mx/pdf/rmaa/v44n1/v44n1a18.pdf
http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1035/eso1035.pdf

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支持者: Drink-Me D.F.L.T.

行星为嘛那样排列不知道,但其实到海王星那里其实不是很准了。
不过电子是没有固定的轨道的,科学家拿星系结构和原子结构类比是一个很不严谨的例子。

2 0

Ekoms数学/化学爱好者

2012-03-21 14:56
支持者: Maigo-_- D.F.L.T.

说了是经验公式

也就是先有测量数据再有公式的,当然吻合了……

你看海王星跟柯伊伯带的误差就相当大。。


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几用来包生命科学专业,天函地方小组长

2012-03-21 23:07
支持者: 问题少年

怎么看怎么不靠谱,其他星系有这么回事么?木星的卫星有么?

1 1
支持者: Louise_Chen

这是毕达哥拉斯派数字宇宙的最好的诠释。宇宙是完美的数字!发现者本身就是毕达哥拉斯的信徒,不解的是为什么能够如此接近!其实很简单,数学是真实世界的表现,而逻辑却不是真实世界的表现!所以n=7以后是逻辑推算就出差错了,n=7之前,误差几乎是0,。
说明,数字宇宙其实只是对了一部分,不可能全部对!真实的世界是复杂的!人类的所谓逻辑是有局限的!简单的级数不是数学的全部,所以级数的数学模型不能描述全部真实是世界,用残缺的模型推演出最后的结果只能是错误的。

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人择原理吧,我路过。。。铜球正解。

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