自轉軸一直變化的行星理論上可能存在麼?

時間 2021-05-30 03:02:33

1樓:劉添億

這是乙個非常高階的問題,大家不要看淺顯了。

(一)提到自轉穩定性,必須要提到賈尼別科夫定理。(如果是考試,這就是關鍵採分點)

乙個剛體繞著它轉動慣量最大的主軸(第一主軸),或轉動慣量最小的主軸(第三主軸)旋轉時是穩定的,而繞著中間軸(第二主軸)旋轉時則是不穩定的。

如果不是繞著第一或第三主軸自轉,自轉可能會變成這個樣子:

(二)理論上,剛體有2個穩定的自轉軸:轉動慣量最大的軸和轉動慣量最小的軸。

但是,很多現實的物體不是嚴格的剛體。經典案例是美國的Explorer1號人造衛星。Explorer1號是個長圓柱體。

本來的設計是讓Explorer1號繞圓柱體的中心軸旋轉,即沿著最小轉動慣量軸旋轉。但是衛星在幾個小時之內自轉軸就發生了變化,變為沿著最大轉動慣量軸了。這是因為Explorer1號不是理想剛體,特別是天線等結構。

阻尼、耗散等非理想因素破壞了Explorer1號的自轉穩定性。

(三)對於乙個岩石小行星,可以看作剛體,如果繞第二主軸旋轉,可能發生自轉不穩定的情況。

對於比較大的行星,不能看作剛體,那麼最終應該會收斂到繞最大轉動慣量軸的自轉。此外,由於引力和自轉的作用,大行星都會變成橢球形。所以大行星最終都會穩定的,類似於地球的情況。

2樓:

假設撞擊會改變行星的質量分布並給行星轉動乙個擾動,假設行星內部沒有耗散,假設行星在撞擊後是絕對的剛體。那麼根據中間軸定理,題主設想的情況便可能發生。

按照上面的假設行星也可能這樣

當然,實際行星內部有耗散,自轉還是會逐漸趨於穩定的。

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