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?
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 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
Движение планет вокруг Солнца
Главным образом, движение планет Солнечной системы имеет два направления. Во-первых, происходит вращение планет вокруг Солнца. Во-вторых, одновременно с ним они обращаются вокруг галактического центра.
В глубокой древности верили, что наша планета является центром всего мира. Но со временем люди узнали, что это не так.
Согласно гелиоцентрической системе мира , созданной Николаем Коперником, все планетные тела, в том числе и Земля, совершают оборот по орбитам вокруг Солнца.
Затем большой вклад в развитие астрономии внёс Тихо Браге, наблюдавший за небесными телами.
На основании полученных им результатов, математик Иоганн Кеплер вывел свои знаменитые законы. К тому же, Ньютоном был открыт закон всемирного тяготения. Собственно говоря, эти знания значительно повлияли на представление об эллиптических орбитах космических объектов.
Законы движения планет Иоганна Кеплера
Как известно, всего есть три основных постулата астронома для каждой планеты:
- Она совершает обороты по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
- Небесное тело осуществляет движение в плоскости, которая проходит сквозь солнечный центр. Причем радиус — вектор, соединяющий планету и Солнце, за одинаковые промежутки времени заметает собой равные площади.
- Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет. Что, соответственно, позволяет вычислить скорость планеты и промежуток времени, затрачиваемый на полный оборот вокруг Солнца.
Что важно, периоды обращения по окружности главного светила у каждого планетного тела индивидуальный. Например, Земля совершает его за 365 дней (год), хотя Меркурию на это требуется всего 88 земных дней. В то же время, Юпитер затрачивает 11,9 лет, а Плутон вообще 247,7 лет.
Вдобавок, при этом каждая отдельная планета вращается вокруг своей оси также со своей скоростью.
Движение нижних планет
По характеру перемещения и положения к земной орбите различают нижние или внутренние (Меркурий, Венера) и верхние или внешние (все оставшиеся) планеты.
Между прочим, нижние движутся недалеко от Солнца, и могут располагаться на востоке или западе от него.
Существует, так называемая, элонгация , то есть максимальная угловая отдалённость от центрального светила. Когда планета имеет наибольшую удалённость к востоку — это восточная (вечерняя) элонгация, а к западу — это уже западная (утренняя) элонгация.
Движение планет в направлении с востока на запад называется попятным . При нём происходит сближение с Солнцем. Однако добираясь к западной элонгации, небесное тело замирает и начинает двигаться в обратную сторону. Такое перемещение, как бы догоняющее Солнце, называют прямым.
Собственно, достигнув его, планета оказывается невидимой — верхнее соединение . Проще говоря, в это время между ней и Землёй лежит Солнце, которое закрывает обзор.
Затем небесное тело снова добирается до момента восточной элонгации, опять останавливается и пускается в попятное движение. Таким образом цикл возобновляется.
Движение верхних планет
На самом деле, оно осуществляется по аналогии с внутренними объектами нашей системы. У них соответственно сменяется прямое и попятное перемещение по небесной сфере. Во время нахождения на западе вслед за солнечным заходом, они двигаются прямо, так же как и Солнце. Правда, скорость движения внешних планет меньше его. Но догнав светило — соединяется с ним. После чего, Солнце обгоняет планетный объект и мы наблюдаем его на востоке.
Как итог, планета замедляется и останавливается, а потом начинается попятный процесс. В какой-то момент она попадает в точку на небе, противоположную солнечному расположению. К слову, это называют противостоянием . То есть в это время между центральной звездой и планетой находится Земля.
Между тем, спустя некоторый промежуток времени планета останавливается и вновь меняет своё направление. В принципе, цикл повторяется.
Стоит отметить, что положения планетных тел никак не связаны с земным суточным вращением.
Конечно, очень любопытно как небесные тела взаимодействуют между собой, как они перемещаются. Вообще всё, что с ними связано вызывает интерес. Прежде всего потому что наша Земля принимает непосредственное участие в этом. Она также подчиняется законам Вселенной, которые люди пытаются постичь.главное слово-движение планет.
Источник