地球围绕太阳转,为何地轴与公转平面不垂直?

自转轴和公转平面不垂直的现象,几乎所有天体都是这样的,因为在角动量守恒的前提下,没有任何力量会让天体的自转轴和公转平面趋向于垂直。

地球围绕太阳公转的平面叫做黄道平面,地球自转轴和黄道平面存在一个66°34'的夹角,互补角就是黄赤交角23°26',这是地球产生周期性四季变化的原因,正是有了黄赤交角,地球接受太阳辐射更均匀,对地球生命来说有着极其重要的意义。

八大行星都和公转平面存在一定的非垂直夹角,其中天王星的赤道和公转轨道夹角高达97.77°(平面角),于是天王星看起来几乎是横躺着围绕太阳公转。

根据太阳系的形成模型和角动量守恒,行星在恒星周围刚形成时,自转轴和公转轨道应该趋向于垂直的,但是形成后的行星,会与其他天体发生侧面碰撞,在碰撞过程中,就有可能使自身的倾角发生变化。

比如有关地球倾角的说法,就与月球形成有关,该说法猜测大约在45亿年前,太阳系环境比较混乱,刚形成的地球遭受到一颗外来巨型天体的撞击,碰撞抛出的物质形成了如今的月球,并让地球的自转轴发生较大的偏移,于是地球有了明显的四季之分。

在角动量守恒的前提下,地球倾角一直得以保持,但也不是完全固定的,实际上地球倾角也存在周期性的变换,这是由于地球进动引起的,一个循环周期叫做一个柏拉图年,大约是26000年,也就是说地球的南北回归线实际上在缓慢地周期性移动。

像自转轴和公转平面不垂直的现象,不止是卫星和行星如此,恒星也还是一样的,我们太阳围绕银河系公转,公转周期大约是2.2亿年,太阳平均自转周期为25.38天,太阳自转轴和公转平面也不垂直,这是天文学上的普遍现象;就像你随机转动一个陀螺,陀螺不可能刚好完全垂直于地面一样。