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一、核心思想
行星轨道并非完全随机分布。在行星系统中,行星轨道按整数层级排列,而恒星自转周期给出了这个系统的天然空间标尺。
这可称为:
自转定律
英文可称:
Spin Calibration Law, SCL
一句话:
恒星自转标定行星轨道层级。
更简洁地说:
自转定标,轨道分层。
二、基本公式
设恒星自转周期为 Prot,某行星轨道周期为 P。
若同步轨道对应整数层级 ns,则该行星的量子数为:
n=ns(P/Prot)1/3
这是自转定律的核心公式。
它来自两个关系。
第一,轨道平方层级:
an=a1 n2
第二,开普勒第三定律:
P2∝ a3
因此:
P∝ n^3
所以两个行星之间有:
n/m=(Pn/Pm)1/3
也就是说:
行星周期比的立方根,给出轨道量子数比。
而恒星自转周期,则把这种相对层级变成绝对层级。
三、同步轨道
恒星自转周期 Prot 对应一个同步轨道:
async
=[GM(Prot/2π)2]1/3
如果同步轨道属于第 ns 层,则:
async=a1 ns2
因此基础半径为:
a1=async/ns2
于是所有轨道层满足:
an=a1n2
这说明:恒星自转不是孤立参数,而是整个行星系统的尺度标尺。
四、Kepler-444 例子
Kepler-444 是一个古老而紧凑的多行星系统。
其恒星自转周期约为:
Prot=49.40d
五颗行星周期约为:
3.600, 4.546, 6.189, 7.743, 9.740d
取同步量子数:
ns=24
代入:
n=24(P/49.40)1/3
得到:
| 行星 | 周期 / d | 量子数 (n) | 取整 |
|---|---|---|---|
| Kepler-444 b | 3.600 | 10.02 | 10 |
| Kepler-444 c | 4.546 | 10.83 | 11 |
| Kepler-444 d | 6.189 | 12.01 | 12 |
| Kepler-444 e | 7.743 | 12.94 | 13 |
| Kepler-444 f | 9.740 | 13.97 | 14 |
于是得到一条连续整数链:
10:11:12:13:14
这非常漂亮。
它说明 Kepler-444 的五颗行星不是随意散布,而是近似落在连续五个轨道层上。
五、物理含义
自转定律表明:
{恒星自转}→{同步轨道}→{基础尺度}→{行星整数层级}
也就是说,恒星自转可能在行星系统形成早期就留下了尺度烙印。
传统理论强调行星迁移、共振捕获和盘演化。自转定律并不否定这些机制,而是指出:这些过程背后可能还有一个更简单的定标关系。
共振描述行星之间的相互锁定;自转定律描述恒星与整个行星系统之间的尺度关系。
六、最简表达
自转定律可压缩为三行:
an=a1n2
async=a1ns2
n=ns(P/Prot)1/3
一句话:
恒星怎样自转,行星便怎样分层。
Kepler-444 的
10:11:12:13:14
正是自转定律的一个强例。
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