第135章 角动量（2/2）

-开普勒第二定律：行星在近日点（\(r\)小）运动更快（\(v\)大），\(L=vr\)守恒。

③星系形成

-原始气体云坍缩时，角动量守恒导致旋转加速，形成盘状结构（如银河系）。

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3.角动量在天体物理中的关键作用

(1)行星系统形成

-原行星盘：星际云坍缩时，角动量阻止物质全部落入中心，形成旋转盘，行星由此诞生。

-太阳系的角动量分布：

-太阳占系统总质量的99.8%，但角动量仅占0.5%（因磁场转移角动量至行星）。

(2)星系动力学

-银河系自转曲线：

外围恒星速度不随距离下降，暗示暗物质提供额外引力以平衡角动量。

-棒旋星系的形成：

角动量重新分布导致星系中心形成棒状结构。

(3)致密天体的极端角动量

-中子星：

高速自转（如脉冲星PSRJ1748-2446ad，716Hz），角动量极大。

-黑洞：

克尔黑洞的角动量可接近理论极限（(L\leqGM^2/c)）。

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4.角动量的量子化

在量子尺度上，角动量也是离散的：

-轨道角动量：电子绕原子核运动，(L=\hbar\sqrt{l(l+1)})（(l)为角量子数）。

-自旋角动量：基本粒子的内禀属性（如电子自旋(\hbar/2)）。

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5.常见问题

Q1：角动量会消失吗？

-不会！除非外力矩作用（如潮汐力、碰撞），角动量只能转移或重新分布。

-例：月球通过潮汐力转移地球自转角动量，导致地球日变长（每年≈1.7毫秒）。

Q2：为什么太阳系行星轨道几乎共面？

-原始星云的角动量方向决定了旋转盘平面，行星在此盘中形成。

Q3：宇宙的总角动量是否为零？

-目前观测支持宇宙整体无净角动量（各向同性），但局部结构（如星系）角动量显着。

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总结

角动量是旋转宇宙的“隐形建筑师”，从微观粒子到星系团，它的守恒性塑造了天体的运动规律。理解角动量，就能解码：

-为什么行星不会坠入恒星？

-为什么星系呈盘状而非球状？

-为什么脉冲星能精确计时？

正如物理学家理查德·费曼所言：

＞“角动量守恒是大自然最固执的法则之一。”