Почему все планеты находятся в одной плоскости?
Это один из наиболее часто задаваемых мне вопросов. Давайте разбираться вместе в том, какие процессы к этому приводят.
Вообще утверждение, что все планеты находятся в одной плоскости не до конца верно – к примеру наклон Меркурия к плоскости эклиптики равен почти 7 градусам.
Наклон Венеры — чуть больше 2 градусов, Марса и Земли — по полтора градуса и т.д. Но если не придираться к этим деталям, то действительно сложно не удивиться этой закономерности. Ведь действительно, вселенная очень не любит порядок, в ней все стремится к беспорядку, к хаосу. Поэтому было бы логично предположить, что планеты должны были бы вращаться хаотично вокруг звезды как рой пчел вокруг цветка.
Более того, если мы рассмотрим то, как вращается Солнце мы заметим, что орбитальная плоскость практически совпадает с экватором Солнца. Ось вращения Солнца вокруг собственной оси пересекает плоскость эклиптики почти под прямым углом.
Как формируются планетарные системы?
Для того, чтобы понять почему все планеты находятся в одной плоскости давайте рассмотрим то, как формируются звездные системы. Все без исключения звездные системы формируются путем коллапса газопылевых облаков в межзвездном пространстве. Когда потенциальная энергия всех частиц облака начинает преобладать над кинетической энергией движения частиц облако начинает сжиматься.
В процессе сжатия частицы приходят во вращение вокруг центра масс. Причины этого точно такие же как и то, например почему вода в раковине образует водоворот вокруг слива. Существует заблуждение, что образование водоворота в раковине происходит из-за силы Кориолиса и что якобы в южном полушарии вода вращается в раковинах в другом направлении. Однако это полная чепуха.
Причина образования водоворотов – закон сохранения углового момента. В раковине молекулы воды движутся хаотично в разные стороны, однако при сливе под действием силы тяжести воду начинает притягивать к отверстию слива. Под действием закона сохранения момента импульса и направление вращения водоворота зависит от того, в какую сторону двигалось большинство молекул воды в момент начала слива.
Точно также частички газопылевого облака коллапсируя к центру масс приходят во вращение вокруг него. Придя во вращение они неизбежно вытягиваются в узкий диск в плоскости экватора вращающегося газопылевого облака. Видели как в итальянских ресторанах раскручивают тесто для пиццы, чтобы сделать его тоньше?
Точно также и газопылевое облако вращаясь вокруг протозвезды вытягивается и превращается в протопланетный диск.
Со временем в протопланетарном диске начинается формирование планет: частички вещества сцепляются друг с другом и образуют планетезимали — будущие планеты, которые вращаются в протопланетном диске и захватывают все больше и больше и больше вещества из диска.
Таким образом все планеты находятся в одной плоскости потому, что они формируются из очень узкого протопланетного диска вращающегося вокруг звезды в плоскости ее экватора.
При этом стоит заметить, что нам известны примеры звездных систем, где угол наклона планеты к плоскости экватора звезды значителен. Так например в системе Ипсилон Андромеды есть планета, угол наклона которой к экваториальной плоскости звезды составляет почти 30 градусов! Подобные аномалии объясняются либо последствиями космических столкновений при одном из которых планета существенно меняет свою орбиту, либо тем, что планета была захвачена звездой, а не формировалась вместе с ней.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
Почему все планеты вращаются в одной плоскости?
Какая картинка всплывает перед глазами, когда мы представляем солнечную систему? Ровный диск из планет, обращающихся вокруг Солнца в том же направлении, что и Солнце вокруг своей оси.
Эта картинка настолько идеальна, что невольно возникает вопрос: действительно ли все так просто? Как и почему в трехмерном пространстве образовалась практически идеально плоская планетная система с единым направлением вращения? И можно ли называть Солнечную систему в этом плане особенной?
Сейчас Солнечная система действительно выглядит примерно так, как ее изображают на схемах: в центре – Солнце, а вокруг – ряд планет, орбиты которых лежат в одной плоскости (Почти. Об этом чуть позже). Но, как известно, так было не всегда. Для того, чтобы объяснить нынешнюю геометрию Солнечной системы, придется обратиться к процессам ее формирования.
Солнечная система образовалась около 4.6 млрд лет назад из облака космической пыли и газа. Изначально облако, удерживаемое взаимными силами гравитации частиц, имело произвольную форму, предположительно близкую к шару, а его содержимое было примерно равномерно распределено по всем трем плоскостям пространства. Частицы пыли и газа в облаке хаотично двигались и сталкивались друг с другом, не имея упорядоченного направления. И все-таки огромное облако «эволюционировало» к строгому виду системы, которую мы имеем сейчас. Как это произошло?
Во-первых, дело в законе сохранения момента импульса. Как было сказано выше, частицы пыли и газа постоянно находятся в хаотическом движении. Однако чисто математически крайне маловероятно, что общий момент импульса облака будет нулевым. А значит есть некоторое направление, в котором частиц движется больше, чем в любом другом. Общий момент импульса, представляет собой векторную сумму всех моментов импульсов отдельных частиц, и задает направление и скорость вращения замкнутой системы вокруг ее центра масс.
В процессе развития протопланетного диска направление и скорость могли изменяться за счет влияния внешних сил и факторов: это могло быть влияние гравитационной силы близлежащих звездных систем или попадание в систему инородных объектов. Но сейчас для нас это не имеет значения, поэтому влиянием внешних сил можно пренебречь.
При движении «вверх» и «вниз» относительно общего направления вращения системы частицы пыли и газа сталкиваются: импульсы частиц движущихся во всех направлениях кроме основного со временем нивелируются и остаются только частицы движущиеся в том самом основном направлении. То есть общее движение частиц в «вертикальной» плоскости компенсируется и стремится к нулю. При этом устанавливается такое распределение частиц в пространстве и по скоростям, при котором вероятность столкновений наименьшая. Такое состояние соответствует движению в плоскости по круговым орбитам.
Этому процессу помогает центробежная сила, «раскручивающая» протопланетное облако Солнечной системы в тонкий диск. Этот процесс не противоречит вышесказанному, а лишь дополняет его. Итогом станет «сплющивание» облака без изменения скорости и направления вращения системы.
И да, замкнутая система – научная модель. Ни одну систему в нашей Вселенной нельзя называть абсолютно замкнутой: каждое тело, имеющее массу или скорость, в той или иной степени влияет на все другие тела. Вследствие взаимного влияния сил гравитации, угол наклона орбит планет незначительно отклоняется от плоскости эклиптики, но в целом этот разброс невелик.
Можно ли считать плоскую солнечную систему особенной? Однозначно нет. Точно такую картину мы наблюдаем буквально в любой другой звёздной системе, что говорит о том, что везде при формировании звёзд и планетных систем происходили схожие процессы.
Подведем краткий итог:
Почему все-таки все планеты находятся в одной плоскости? Планеты формируются из газопылевого облака, коллапсирующего в кратчайшем направлении. Затем частицы «склеиваются» между собой, после чего сжимаются по направлению к центру. Но вместо того, чтобы упасть на уже сколлапсировавшуюся звезду, они начинают вращаться вокруг нее. Как итог, под действием сил гравитации и центробежной силы, в соответствии с законом сохранения момента импульса, образуются космические тела и планеты, которые продолжают вращаться в той же плоскости.
Источник
Почему орбиты планет лежат в одной плоскости?
По модели Солнечной системы можно понять, что орбиты всех ее планет находятся как будто в одной плоскости. Если космическое пространство настолько необъятное, то возникает вопрос: почему планеты двигаются именно по таким траекториям, а не вращаются вокруг Солнца хаотично?
Формирование Солнечной системы
Собранные за много лет знания дают возможность ученым лишь строить предположения о том, как сформировалась Солнечная система. Существует общепризнанная небулярная теория, согласно которой Солнце и планеты возникли из молекулярного облака. Плотное облако при этом подверглось резкому сжатию под действием гравитации.
Предполагаемый возраст Солнечной системы – 4,6 миллиардов лет. В первую очередь, в центральной части газопылевого облака образовалось Солнце. Вокруг него, из вещества, оказавшегося за пределами центра, сформировался протопланетный диск. Позже из него возникли планеты, спутники и прочие космические тела.
Само же облако, по предположению ученых, могло образоваться после взрыва сверхновой звезды. Ее масса, должно быть, соответствовала массе 30 Солнц. Сверхновая звезда заполучила название Коатликуэ. Впоследствии Солнечная система эволюционировала.
Этапы формирования Солнечной системы
Небулярная гипотеза появилась в 18 веке. Ее выдвинули ученые Сведенборг и Лаплас вместе с философом Кантом. По сегодняшний день данная теория проверяется и улучшается на основании новых данных.
В начале 21 века ученые резко изменили мнение о том, как выглядела Солнечная система в начале своего существования. Прежде считалось, что за миллиарды лет ничего не изменилось. Однако, согласно новым представлениям, сейчас она стала более громоздкой.
Из чего состоит Солнечная система?
В современном представлении Солнечная система включает центральную звезду, а также естественные космические тела, которые вращаются вокруг нее. Масса системы – 1,0014 M☉(специальная единица измерения, использующаяся в астрономии).
Большую часть данной массы составляет Солнце, все остальное – планеты системы. В нее входит восемь планет. При этом Солнечная система состоит из внутренней и внешней области. Внутренняя область представлена близлежащими планетами: Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Внешнюю область образуют Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Планеты Солнечной системы в масштабе
Как движутся планеты и Солнце?
Планеты Солнечной системы отдалены друг от друга. Движутся они по специальным траекториям – орбитам. Планетные орбиты имеют форму вытянутого круга. При этом орбиты располагаются почти в одной плоскости, которая называется плоскостью эклиптики.
Именно по эклиптике, большому кругу небесной сферы, движется Солнце. Это движение можно наблюдать с Земли в течение года. Полный оборот Солнце совершает за сидерический год, который равен 365,2564 дням.
Проблема расположения планет напрямую связана с теорией формирования Солнечной системы. Это достаточно сложный вопрос, тем более что ученым остается лишь моделировать и устраивать симуляции данного процесса. Стоит отметить, что фактически орбиты лежат почти в одной плоскости, поскольку им свойственно небольшое отклонение.
Вероятная причина такого расположения заключается в том, что планеты Солнечной системы образовались в пределах единого протопланетного диска. Другими словами – они сформировались из одной и той же материи. В процессе образования центральной звезды частицы за ее пределами продолжали двигаться и вращаться хаотично, но при этом на них действовал общий центр масс. Таким образом, вращение Солнца образовало единую плоскость вращения планет.
Орбита, по которой Земля вращается вокруг Солнца вместе с Луной
В соответствии с Законом всемирного тяготения, планеты вращаются вокруг Солнца, так как оно обладает значительно большей массой. Поэтому Солнечная система остается относительно стабильной и планеты не улетают в космос.
Ученым удалось обнаружить молодую звезду HL Тельца, возраст которой – около 100 000 лет. Она располагается на расстоянии 450 световых лет от Земли. Вокруг звезды обнаружен протопланетный диск, а также одна сформировавшаяся планета возрастом не более 2000 лет. В пределах данного диска отчетливо видны скопления газов, которые впоследствии могут стать планетами.
Эта находка предоставляет возможность ученым наблюдать за формированием новой звездной системы и на основании полученных данных расширять сведения о появлении Солнечной системы.
Расположение орбит планет почти в одной плоскости объясняется небулярной теорией формирования Солнечной системы. В соответствии с ней, Солнце образовалось из-за резкого сжатия газопылевого облака. В центре облака образовалась звезда, а вокруг нее – протопланетный диск. В дальнейшем из него возникли планеты – проще говоря, они сформировались из одной и той же материи. Планеты не улетают в космос, а вращаются по орбитам вытянутой формы вокруг Солнца из-за силы притяжения (Солнце занимает 99% массы всей системы).
Интересное видео об орбитах планет
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Почему все планеты вращаются в одной плоскости?
Как известно, планеты нашей солнечной системы вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости. Если мы посмотрим на другие системы, то увидим такую же картину. Более того, галактики тоже имеют дисковидную форму? Почему так? Почему галактики и планетные системы не имеют форму, например, сферы?
Вы можете также просмотреть или прослушать эту статью на нашем канале на youtube!
Вращение материи в одной плоскости обусловлено двумя причинами. Во-первых это постоянные столкновения между частицами, во вторых это то, что действие происходит в трёхмерном пространстве. Космические объекты образуются из гигантских газопылевых облаков самой разнообразной формы. Эти облака сжимаются под действием собственной гравитации, а частицы пыли сталкиваются между собой и слипаются в единое целое. Движение каждой отдельной частицы предсказать невозможно, но если посмотреть на них на всех в целом, то окажется, что у них есть общий момент импульса относительно центра масс облака, который и задаёт плоскость в которой всё будет вращаться.
В облаке трудно увидеть это общее направление вращения, но математика говорит, что оно есть, и как обычно оказывается права.
Направление общего момента импульса зависит от множества случайностей, таких как форма облака, его размер, столкновения облака с другими облаками и звёздами. В результате, какой плоскости повезет изначально иметь чуть больший импульс, та со временем, после множества столкновений сгонит к себе всю остальную материю и определит общую ось вращения объекта.
Источник