太阳系容纳行星数量的上限是多少？来看看这个模拟计算

太阳系包含八颗行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
由于太阳的强大引力，它们都围绕着太阳运行。
但这是能够围绕太阳运行的行星最大数量吗？
还是会有更多的空间？
与其他已知的行星系统相比，太阳系包含的行星数量异常之多。
但其他系统中可能有很多我们无法探测到的小型内行星，所以太阳系实际上不太可能是宇宙邻域中行星数量最多的系统。
为了计算出围绕太阳运行的行星的最大容量，我们需要进入理论领域，忽略一些可能限制行星形成数量的自然因素。

当谈论一个行星系统中可能有多少颗行星时，需要考虑很多不同的方面。
一个行星系统的结构是非常复杂的，包括恒星的大小、行星的大小、行星的类型（例如，岩质行星或气态巨行星）、围绕每个行星运行的卫星数量。
大型小行星和彗星的位置（如木星和火星之间的小行星带和海王星以外的柯伊伯带中的小行星），行星轨道的方向以及太阳形成时留下的创造行星的物质数量。
一个系统也需要经过数亿年的激烈碰撞和行星间的引力拉锯战，才能稳定地形成一个稳定的配置。
假如，我们是一个超级先进的文明，其技术和资源远远超过我们目前的能力，就有可能绕过许多这些限制，设计出一个挤满最大数量行星的太阳系。
假设我们可以构造一个全新的太阳系，我们甚至可以假设可用于制造行星的材料没有限制，它们可以人工生产并随意定位。
那么，在一个设计好的太阳系中，行星的最大数量受限于行星轨道的数量。
当一个行星系统变得不稳定时，行星的轨道开始相互交叉，这意味着它们可能会相互碰撞，或者只是引力散开。
在这种情况下，行星会以弹弓的方式绕过其他行星，被弹出系统。
如果系统是稳定的，不同行星的轨道之间的最小安全距离取决于每个行星的大小，或者更准确地说，它的希尔半径。
一颗行星的希尔半径是该行星与其影响范围边缘之间的距离，在这个范围内，质量较小的物体将受到其引力的影响，例如绕地球运行的月球。
质量更大的行星会施加更强的引力，这意味着它们有更大的希尔半径。
这就是为什么地球和火星轨道之间的距离约为7830万公里，比火星和木星轨道之间的距离小七倍左右的原因。
由于这个原因，太阳系内可以容纳的轨道数量主要取决于行星的大小。
例如，木星的质量大约是地球的300倍，这意味着其希尔半径大约大10倍。
这意味着10个独立的地球轨道可以融入木星当前轨道所占用的相同空间。
因此，为了使一个系统中的行星数量最大化，你必须使行星尽可能地小。

除此之外，我们可以不受行星大小的限制，来增加一些额外的轨道，那就是改变它们围绕太阳运动的方向。
在目前的太阳系中，每颗行星都以相同的方向围绕太阳运行。
这是因为行星是由一大团尘埃形成的，它们以相同的方向围绕太阳旋转。
然而，在我们假设的太阳系中，我们可以让行星反向运行。
但是，这只是一个遐想。
如果两颗行星以相反的方向围绕太阳运行，它们之间的引力就会略微减弱，它们轨道之间的最小安全距离就会缩小。
如果把系统中的每一个其他轨道都变成逆行轨道，就像一个旋转木马，相邻的人向相反的方向移动，我们就可以把每个轨道之间需要的空间降到最低，这样做，就可以挤进额外的行星。
还有一个增加行星数量的方法，共享轨道。
木星有两个小行星群，被称为希腊人和特洛伊人，它们共享木星的轨道。
如果想在太阳系中最大限度地增加行星的数量，需要尽可能多地拥有这些共享轨道的行星。
前提是，被共享的轨道有足够的间隔以保持行星数量的稳定。
天文学家利用希尔半径来计算出有多少颗行星可以共享一个轨道。
他们发现，有可能有多达42颗地球大小的行星共享一个轨道。
就像一个系统中的轨道数量一样，行星越小，你就可以在同一个轨道上容纳更多的行星。

接下来，我们开始计算数字，看看假设中的太阳系，能够最大限度的容纳多少颗行星呢？
为了最大限度地增加行星的数量，科学家将模拟系统延伸到离太阳1000个天文单位（AU）。
(一个AU是指从太阳到地球轨道的平均距离，约为1.5亿公里）。
考虑到所有这些，如果你使用地球大小的行星，你可以装入57个轨道，每个轨道包含42颗行星，这样就有了2394颗行星。
然而，如果你使用较小的行星，即地球的十分之一大小（大约与火星的质量相同），你可以装入121个轨道，每个轨道包含89颗行星，这样就有了10,769颗行星。
而如果行星的大小与月球差不多（地球质量的百分之一），你可以有341个轨道，每个轨道包含193个行星，这样就有65,813个行星。
显然，这些数字是极端的，而且设计如此复杂的系统的能力远远超出了人类的能力。
但是这个有趣的思想实验确实强调了太阳系中的行星空间比我们今天看到的微不足道的八个行星要大得多。