科学小马三千问：小马世界的天体结构探究（下）

         欢迎回到小辐的科学小马三千问！今天咱书接上回，继续讨论小马世界观中天体结构到底是一种怎样的存在。

        在天体结构探究（上）篇中，我们已经通过分析力学的计算得出，一个双重引力锁定的恒星-行星-卫星系统仅能在维持三星连珠运转的星系结构中实现。而这在小马的世界观里是不可能的：小马国白天看不见月亮，而且还有一定的月相变化。因此，双锁定模型是不成立的，小马世界相对于太阳必须有自转，不能被引力锁定住。

       那有没有可能大公主是通过操控小马世界自转的方式达到升起太阳的效果呢？正如我们们之前的设想，小马世界充斥着很多魔力水晶，因此拥有魔力场可以与魔法生物交互。也许大公主能够利用这颗魔力星球地壳内的魔力能量——就像地热能一样，也许小马国也有地魔能——对星球的自转进行操控。

       更进一步来讲，利用魔力场对整颗星球进行自转操控，可以不仅仅对地壳进行加减速，通过利用魔力场对整个近地范围内的所有物质给予相同的角加速度，即可保证所有物体之间不会出现较大的位移——自然也不会引起全球风暴。

       这个理论似乎是可以自洽的，至少不会出现什么巨大的马员伤亡。至于调整行星转速所需要的巨量能量，与操控恒星相比已经是一个小的不能再小的能级了，我们完全可以默许这个能量消耗的。但更大的问题是，直接操纵星球自转是难以实现的。

       不论是什么物体，都无法未被动量守恒和角动量守恒。一个物体在没有外力矩作用的情况下，角动量是不可能凭空增加或减少的。角动量的计算公式为：

       L=jω

其中j为物体的转动惯量，ω为角速度。形式上和动量的计算公式

      P=mv

类似。

        对于外力矩改变角动量，有计算公式：

     △L =Mt

其中M为外力力矩，t为力矩作用时间。

        因此，如果要调整小马世界的自转角速度，就必须提供外力矩、改变小马世界的转动惯量或转移部分角动量。

        如果要提供外力矩，意味着大公主要利用外力对小马世界形成力矩。最简单的办法就是通过往宇宙空间里发射物质以获得反推力——类似于行星发动机。也就是说每次调节太阳升降大公主都必须往天上丢石头。。。。。。先不说这件事很蠢，大公主也没必要主动去调节昼夜时间——小马世界的自转不会自己改变，大公主又何必白费力气往天上扔石头呢？

         再一个，如果利用改变转动惯量的方式调节角速度，我们首先要知道转动惯量是由什么决定的。转动惯量的计算公式为

如果物体的质量是连续分布的，那么可以写作

说白了，就是和物质的质量分布以及形状有关。假如大公主要调整小马世界的转动惯量，那么她要么像捏橡皮泥一样捏小马世界的形状，要么调整小马世界的质量分布。前者怎么想怎么怪，故不纳入考虑。改变质量分布倒是个不错的思路。我们可以假设小马世界的地壳下有一种高密度物质，在魔力场的斥力作用下会慢慢远离地心，导致小马世界的转动惯量逐渐增大，从而使得小马世界的自转速度降低，最后可能会带来慢慢的长夜，因此需要大公主把这些物质“压回去”从而“升起”太阳——是不是非常的合理？似乎一切都是如此的逻辑自洽！可是，这个理论还是忽略了一点——正如小辐在最开始所说的，如果不想因为改变自转速度而导致全球风暴，在改变小马世界所在星球地壳的自转速度的同时，还得对地面上的生物、大气、建筑等存在同时进行加速。如果只是简单地通过调节地壳内部的质量分布来改变自转速度，那么结果就是大地加速了，大气还因为惯性没有加速，最后形成巨大的风暴。

        最后，转移角动量的方案也是难以实现的。该方案也无法做到保证地表上的一切都同步获得相应的加速度。

        因此，我们不得不放弃“改变自转速度”的猜想。或者，咱们更大胆一些，也许咱们可以一步到位，把“小马世界所在的星系是日心系统”这个方案给抛弃掉。说不定小马国并非是一个日心系统，而是一个地心系统？也就是说，所谓的“太阳”不过是小马世界的一颗卫星，大公主通过操控那颗发光卫星的轨道，来调节白天和黑夜的长度——这可比操控大地旋转更为简单了。

        的确，假如小马世界是地心系统，那么所有的问题都变得简单了。只需操控日月运行的轨道高度即可操控二者的运行速度。但唯一的问题就是，究竟能否存在一个袖珍恒星，能够围绕行星旋转？

        大家都知道，恒星之所以能够发光，是因为其具有极大的质量，能够利用重力催发并约束其体内的氢元素聚变为重元素。如果一颗气态行星质量够大，就有可能发生聚变，变成一颗恒星。对于质量介于13至75或80倍木星质量的气态星球，我们称之为“褐矮星”，或者说“差一点就成功的恒星”。这种星球是气态巨星和恒星的分界点，超过褐矮星质量的气态星球就有较大的可能成功利用重力引发核聚变并约束进行，成为一颗恒星。也就是说，如果小马世界真的要拥有一颗恒星卫星，那么该星球就必须有13倍木星质量以上的质量，或者说4100倍地球质量——这将是一颗巨大的行星！而这么大的固态行星几乎不可能存在——它无法约束住外围的物质，在自转中就会自行解体。

         但是，假如有魔力场的存在，也许不依靠重力约束而是改为魔力约束聚变，小质量的聚变星体可能真的可以存在。同样是两年前，小辐曾经设想过一种通过魔力场约束核聚变的小型核堆：

也就是说，可能在小马世界轨道上运行的发光星体，是一块巨大的魔力水晶。该水晶内部富含聚变物质——如氢、氦等，在水晶内部魔力场的作用下发生聚变，发光发热，为小马国提供光照。

        这种模型似乎非常合理！因为我们既然假设在小马世界上存在魔法水晶，那么与该世界同属一个星系的其他星体也拥有类似物质也是相当合理的。而且我们可以认为，大公主之所以需要不断调整太阳的运行速率，是因为该卫星和小马世界上的魔力水晶产生的排斥力，正不断将该卫星推离轨道，运行半径变大，运行周期增长，因此需要不断对其轨道进行修正——也就是“拉回来”，才能保证每天的日升日落的正常运行。

        终于，我们似乎找到了一个最为自洽的模型。在这个地心模型里，我们不但找到了大公主升降太阳的原理，还找到了她之所以要这么做的理由。但小辐依旧觉得这个模型不太完善——一个没有大质量中心星体的流浪行星系统，很难在宇宙中稳定存在：没有大质量星体吸引小行星，也没有其他行星为其挡枪，这样的世界很难诞生生命。

        因此，小辐对这个模型进行了最后的修正——加上了一颗大质量的褐矮星作为小马世界的重心星体，褐矮星质量足够大，同时也不发光，完全可以承担起这个中心天体的职责。

        以上就是小马世界天文系统的示意图。棕色部分为褐矮星，蓝色球体是小马世界，红色菱形代表聚变魔法晶体“太阳”，灰色球体为月球（比例均未按真实比例绘制）。我觉得在我能设想的所有模型中，此模型为最可行的一种方案。

        终于，对小马世界天文系统的讨论可以暂时告一段落了。这只是小辐的一家之言，阅读的各位小马们有什么自己的想法或者改进的意见，都欢迎在评论区与小辐交流！谢谢大家的阅读，我们下期再见=w=！