почему все планеты находятся в одной плоскости? / Habr
Надежда – это не убеждение в том, что всё закончится хорошо, но уверенность в наличии у происходящего смысла, вне зависимости от результата.
— Вацлав Гавел
На этой неделе мне прислали много прекрасных вопросов, и выбор у меня был большой. Но, вдогонку к двум недавним вопросам про то, почему все планеты вращаются в одну и ту же сторону и почему наша Солнечная система необычна, я выбрал вопрос от Ника Хэма, который спрашивает:
Почему все планеты вращаются примерно в одной плоскости?
Если подумать обо всех возможностях, это действительно кажется маловероятным.
Сегодня мы разметили орбиты всех планет с невероятной точностью, и нашли, что все они обращаются вокруг Солнца в одной и той же двумерной плоскости с разницей не более 7°.
А если убрать Меркурий, самую внутреннюю планету с самой наклонной плоскостью вращения, всё остальное окажется очень хорошо выровненным: отклонение от средней плоскости орбиты составит около двух градусов.
Также все они достаточно хорошо выровнены по отношению к оси вращения Солнца: как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг своей оси. И, как можно было ожидать, ось вращения Солнца находится в пределах 7° отклонения от [осей] орбит планет.
И всё-таки такое положение дел выглядит маловероятным, если только какая-то сила не сдавила орбиты планет в одну плоскость. Можно было бы ожидать, что орбиты планет сориентировались бы случайным образом, поскольку гравитация – сила, удерживающая планеты на постоянных орбитах – одинаково работает по всем трём измерениям.
Можно было бы ожидать некую толпу вместо аккуратного и последовательного набора из почти идеальных кругов. Интересно, что если отдалиться от Солнца достаточно далеко, за планеты с астероидами, за орбиты комет типа Галлея и за пояс Койпера – именно такую картину вы и обнаружите.
Так что же принудило наши планеты оказаться в одном диске? В одной плоскости орбит вокруг Солнца, вместо роя вокруг него?
Чтобы разобраться в этом, давайте перенесёмся во времена формирования Солнца: из молекулярного облака газа, из той материи, из которой рождаются все новые звёзды во Вселенной.
Когда молекулярное облако вырастает достаточно массивным, и становится гравитационно связанным и достаточно холодным, чтобы сжаться и сколлапсировать под собственной тяжестью, как туманность Труба (вверху, слева), она сформирует достаточно плотные районы, в которых будут образовываться новые звёздные кластеры (вверху, справа).
Можно заметить, что эта туманность – и любая другая, похожая на неё – не будет идеальной сферой. Она имеет неровную вытянутую форму. Гравитация не прощает несовершенств, и из-за того, что гравитация – сила ускоряющаяся, которая увеличивается вчетверо каждый раз при уменьшении дистанции вдвое, она берёт даже небольшие неровности в изначальной форме и очень быстро их увеличивает.
В результате получается формирующая звёзды туманность сильно асимметричной формы, и звёзды образуются там, где газ плотнее всего. Если заглянуть внутрь, на отдельные присутствующие там звёзды, они представляют собой почти идеальные сферы, как наше Солнце.
Но так же, как туманность стала асимметричной, так и отдельные звёзды, сформировавшиеся внутри, появились из неидеальных, чрезмерно плотных асимметричных комков материи внутри туманности.
В первую очередь они сколлапсируют в каком-то одном (из трёх) измерении, и поскольку материя – вы, я, атомы, состоящие из ядер и электронов – собирается вместе и взаимодействует, если швырнуть её в другую материю, у вас в результате получится вытянутый диск материи. Да, гравитация притянет большую часть материи к центру, где и сформируется звезда, но вокруг неё вы получите то, что называется протопланетарным диском. Благодаря телескопу им. Хаббла мы видели такие диски непосредственно!
Вот вам первая подсказка, почему у вас получится нечто выровненное в плоскость вместо сферы со случайно летающими планетами. Далее нам нужно обратиться к результатам симуляций, поскольку мы не присутствовали в молодой солнечной системе так долго, чтобы наблюдать это формирование воочию – оно занимает порядка миллиона лет.
И вот что нам говорят симуляции.
Протопланетарный диск, сплющившись в одном измерении, продолжит сжиматься по мере того, как всё больше газа будет притягиваться к центру. Но пока большое количество материала затягивается внутрь, приличная его доля окажется на стабильной орбите где-то на этом диске.
Почему?
Из-за необходимости сохранения такой физической величины, как момент импульса, который показывает количество вращения всей системы – газа, пыли, звезды и прочего. Из-за того, как работает момент импульса, и как он примерно равномерно распределяется между разными частицами внутри, следует, что всё внутри диска должно двигаться, грубо говоря, в одном направлении (по часовой или против часовой). Со временем диск достигает стабильных размеров и толщины, а затем небольшие гравитационные отклонения начинают вырастать в планеты.
Конечно, по объёму диска существуют небольшие различия между его частями (и гравитационные эффекты между взаимодействующими планетами), а также играют роль и небольшие различия начальных условий. Формирующаяся в центре звезда представляет собой не математическую точку, а большой объект диаметром порядка миллиона километров. И когда вы собираете всё это вместе, это приводит к распределению материи не в идеальной плоскости, но в форме, близкой к ней.
Вообще, мы только довольно недавно обнаружили первую планетную систему, находящуюся в процессе формирования планет, и их орбиты расположены в одной плоскости.
Молодая звезда слева вверху, на задворках туманности – HL Тельца, расположенная в 450 световых годах от нас – окружена протопланетарным диском. Самой звезде всего миллион лет. Благодаря ALMA, массиву с длинной базой, улавливающему свет на довольно длинных волнах (миллиметровых), длина которых более чем в тысячу раз превышает длину видимого света, мы и получили это изображение.
Это явно диск, со всей материей в одной плоскости, при этом в нём есть тёмные пропуски. Эти пропуски соответствуют молодым планетам, собравшим близлежащую материю! Мы не знаем, какие из них сольются вместе, какие будут вышвырнуты, и какие подойдут поближе к звезде и будут ею проглочены, но мы наблюдаем критический этап формирования молодой солнечной системы.
Так почему же все планеты находятся в одной плоскости? Потому, что они формируются из асимметричного облака газа, коллапсирующего сначала в самом коротком из направлений; материя сплющивается и держится вместе; она сокращается внутрь, но оказывается вращающейся вокруг центра. Планеты формируются благодаря неровностям в материи диска, и в результате все их орбиты оказываются в одной плоскости, различающиеся друг от друга максимум несколькими градусами.
Потрясающая история, и благодаря не только симуляциям, но и наблюдениям Вселенной, показывающая потрясающее согласие наших лучших научных теорий и реального состояния Вселенной.
Спасибо за прекрасный вопрос! Присылайте мне ваши вопросы и предложения для следующих статей.
habr.com
Почему все планеты вращаются в одной плоскости?
Если вы взглянете на карту Солнечной системы, то сразу же заметите, что все планеты вращаются в одной плоскости вокруг находящейся в центре звезды. И мы не можем обвинять в этом издателя карты, который решил сэкономить на бумаге. Нет, небесные тела здесь действительно выстроены в своеобразную шеренгу.
Орбиты планет Солнечной системы
Люди заметили это ещё до изобретения телескопов, банально фиксируя положение Солнца и планет на небосклоне. Чтобы понять, почему они оказались в одной плоскости, нужно вернуться ко времени формирования Солнечной системы. Когда-то здесь располагалось огромное сферическое облако газа и пыли, которое медленно вращалось. Затем по какой-то причине оно начало коллапсировать. Говоря более простым языком, сжиматься. Учёные не могут с уверенностью назвать причину, инициировавшую такое развитие событий, но, вероятнее всего, это был не очень далёкий взрыв сверхновой.
Как бы то ни было, гравитация заставила газопылевое облако сгущаться – всё сильнее и сильнее. По мере того как эта сфера уменьшалась в размерах, она вращалась быстрее. Это один из основных физических законов, относящихся к вращающимся системам. Он называется “сохранение момента импульса”. Количество этого момента у того или иного объекта зависит от двух факторов – распределения массы и скорости вращения. Если один меняется, второй должен быть компенсирован – общий момент импульса остаётся неизменным, он сохраняется.
Очередность и траектории планет солнечной системы
Это значит, что по мере того как гигантское газопылевое облако ужималось в размерах, оно быстрее вращалось. В конце концов это вращение создало силу, достаточную, чтобы расплющить облако в диск. Наглядно представьте себе это так – у вас есть круглый комок теста, вы начинаете быстро вращать его вокруг собственной оси, и он превращается в лепёшку для пиццы. Это, кстати, не чисто теоретическая модель. Мы визуально наблюдаем формирование этих дисков вокруг молодых звезд, в том числе и в нашей галактике.
Вернёмся, однако, на миллиарды лет назад к своему родному светилу. Внутри образовавшегося диска частички пыли и газа постоянно сталкивались между собой и слипались, в результате чего формировались всё более объёмные небесные тела. Подавляющее их большинство не выросло крупнее картофелеобразных астероидов, однако нашлись и такие, которые превратились в Землю и семь других планет Солнечной системы. В той связи, что все они образовались внутри одного вращающегося диска материи, который может быть только плоским, объекты эти оказались внутри одной плоскости. Более того, они и вращаются в одном и том же направлении вокруг Солнца.
Планеты Солнечной системы
Имеется множество объектов меньшего размера, движущихся вокруг Солнца по наклонным орбитам – это и Плутон, и кометы, и некоторые астероиды. Все они, вероятно, изначально располагались в описываемой плоскости, но были вытолкнуты из неё Юпитером или Нептуном в тот период, когда эти планеты добирались до нынешних мест своей дислокации. Но им ещё повезло – эти гиганты, как считается, выкинули множество небольших небесных тел вообще за пределы Солнечной системы.
Кому-то это покажется странным, но тот факт, что все планеты вращаются в одной плоскости – это обычное явление, оно наблюдается и в других известных нам звёздных системах. Расстраиваться из-за этой ординарности, конечно же, не стоит. Вспомните, что у нас есть нечто такое, чего мы не смогли пока обнаружить нигде во Вселенной. Разумная жизнь. Люди. В этом плане мы пока весьма уникальны.
Посмотрите уникальное видео.
Поделиться ссылкой:
Вконтакте
Google+
hikosmos.ru
Как располагаются орбиты планет Солнечной системы относительно плоскости вращения Млечного пути?
я как-то тоже задавался подобным вопросом и потратил на поиск примерно час) Ориентация плоскости орбиты Земли в млечном пути <a rel=»nofollow» href=»https://cloud.mail.ru/public/3M1x/Qk16mSbm2″ target=»_blank»>https://cloud.mail.ru/public/3M1x/Qk16mSbm2</a> Учитывая что все орбиты планет лежат почти в одной плоскости, то картинка описывает их все Угол составляет 60 градусов.
вот держи <a rel=»nofollow» href=»http://spacegid.com/wp-content/uploads/2013/10/Stroenie-Solnechnoy-sistemyi1.jpg» target=»_blank»>http://spacegid.com/wp-content/uploads/2013/10/Stroenie-Solnechnoy-sistemyi1.jpg</a>
Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу и планетная система Солнца скорее катится, чем плывет, совершая оборот вокруг центра Галактики. Большая часть нашей Солнечной системы всё ещё неизвестна. По оценкам, гравитационное поле Солнца преобладает над гравитационными силами окружающих звёзд на расстоянии приблизительно двух световых лет. <a rel=»nofollow» href=»http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2013/C22/116.pdf» target=»_blank»>http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2013/C22/116.pdf</a>
А на каком возвышении мы видим Галактику (если с заглавной, то имеется в виду Млечный Путь)? «Возвышение» — это астрономический термин. Это угол над горизонтом под которым виден объект. Так, Полярная Звезда с точностью в 1° имеет возвышение 90°. Ну-ка, возьмите астролябию и сами определите видимый угол возвышения Галактики — это и будет искомый угол. Ну, а тем, у кого нет астролябии, сообщу его — 62°. С учётом того, что ось собственного вращения Земли в плоскости Солнечной Системы составляет 23,6°. Если сложить эти две величины, то получим почти 90° — Земля-то вращается перпендикулярно плоскости Галактики! Не здешние мы, залётные. Вот пролетим по её окраине — и дальше…
Боже, Влад, да точно так же, как… Как и относительно клэо (плоскости эклиптики: для краткости). То есть, по — разному. Я мог бы, конечно, вывалить на тебя целую корзину цифр: поднатужившись, да только… надо ли? Да и, по — моему, уже. Так что и тужиться не надо. Может, оно и к лучшему?
touch.otvet.mail.ru
Доброго времени суток, уважаемые члены сообщества и не только. В последнее время мучает один вопрос. извините, если вопрос не по адресу… Post A Comment | 27 Comments | Поделиться | Ссылка
Почему пыль сбилась в диск? В одной из книг я встречал аналогию с балериной. Когда она крутится, её платье поднимается. Стремясь стать горизонтально. Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылка
Источник: http://www.astrogalaxy.ru/043.html Ответить | Ветвь дискуссии | Ссылкаа. все. понял. так сложилось при формировании системы.
Ну, учитывая, что по разным оценкам возраст Солнца около 4,5 — 4,6 (иногда называют около 5) млрд. лет, то за это время скорее всего все что уже должно было сместиться и столкнуться в большинстве своем уже сместилось и столкнулось, и в данный момент орбиты планет уже «устаканились». Кстати тот факт, что раньше действительно могли происходить столкновения планетного масштаба, косвенно подтверждает некоторый разброс углов наклонения орбит планет к плоскости эклиптики. Ну и про пояс астероидов между Марсом и Юпитером забывать нельзя — откуда-то он же взялся?… 🙂 Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Столкновение крупных небесных тел вещь очень маловероятная. Наибольшее влияние на орбиты оказывает тяготение Солнца и планет гигантов (в основном Юпитера). Но поскольку изначально все это было в одной плоскости (в первом приближении, конечно, плоскости) то и тяготение действует в этой же плоскости, не сильно меняя наклонение орбиты к эклиптике. Хотя мелкий объект, например астероид, может быть выброшен из плоскости эклиптики при сближении с планетой-гигантом, но такие случаи не очень часты. Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылкапомимо галактики и орбит планет я так понимаю, орбиты 4 больших спутников юпитера тоже находятся в одной плоскости (во всяком случае они были на одной линии, когда я смотрел на них телескоп), а также кольца сатурна. видимо это все должно иметь одинаковую природу? Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Насколько я помню Солнечная система совсем не в плоскости галактики лежит. Там довольно большой угол. А Галилеевы спутники Юпитера действительно в одной плоскости, хотя у мелких спутников довольно большой разброс. Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылкаэто как? просто это все кажется не простым совпадением(орбиты планет, спутников, кольца юпитера и урана, галактика и много мне кажеться еще чего), а объянения этому кроме экватора солнца и дискового облака я так и не нашел.
Если оставить Галактику в покое, поскольку я там никаких совпадений не вижу, все остальные «совпадения» вполне хорошо обьясняются происхождением системы из газо-пылевого диска, так что других объяснений специально и не ищут. я так понимаю, что и кольца сатурна,урана, и спутники юпитера тоже не в одних плоскостях лежат. но все это действительно объясняет эта теория. да и галактику тоже. Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Эклиптику (плоскость нашей Системы) любой планетарий выводит. Её можно приблизительно наблюдать по тому, как движется Луна и планеты по звёздному небу. Они пересекаются, но не перпендикулярны. P.S. Это расфренженный Арви, зобаненому guestworld’у. 🙂 Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Эклиптику (плоскость нашей Системы) любой планетарий выводит. Её можно приблизительно наблюдать по тому, как движется Луна и планеты по звёздному небу. Они пересекаются, но не перпендикулярны. Спутники Сатурна (регулярные) в плоскости кольца. Но Уран вращается на боку, поэтому его слабое кольцо перпендикулярно эклиптике. Но совпадает с его экватором, разумеется. P.S. Это расфренженный Арви, зобаненому guestworld’у. 🙂 Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Спутники Сатурна (регулярные) в плоскости кольца. Но Уран вращается на боку, поэтому его слабое кольцо перпендикулярно эклиптике. Но совпадает с его экватором, разумеется. Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка
Плутон недавно был разжалован из числа планет С.с. И по одной из гипотез изначально находился в так называемом поясе Койпера, и уже потом был захвачен тяготением Солнца. Отсюда и наклон его орбиты. Ответить | Уровень выше | Ветвь дискуссии | Ссылка |
ru-cosmos.livejournal.com
Орбиты планет солнечной системы лежат в одной плоскости?
нет. Если считать Плутон планетой.
Почти. Их отклонение от «общей» (хоть средней, хоть плоскости эклиптики) не превышает нескольких градусов.
Думаю да, но может быть есть некоторые небольшие отклонения относительно центров планет
Ну вы что, ужастики и мистику не смотрите. Парад планет — это когда все планеты выстраиваются в одну линию, а если несколько точек лежат на одной прямой, то они лежат и в одной и той же плоскости.
touch.otvet.mail.ru
Вопрос дилетанта. Все планеты Солнечной системы движутся в одной плоскости?
Нет, все планеты Солнечной системы движутся в разных плоскостях. Эти плоскости наклонены одна к другой под разными углами. Та плоскость, в которой движется Земля, называется плоскостью эклиптики и условно считается как имеющая нулевой наклон. Плоскости вращения остальных планет отсчитываются от эклиптики. Углы наклона следующие: Уран — 0.8 град, Юпитер — 1.3 град, Нептун 1.8.град, Марс — 1.9 град, Сатурн — 2.5 град, Венера — 3.4 гроад, Меркурий — 7 град, Плутон — 17,2 град. Как видите, никакой закономерности здесь нет. При этом надо отличать наклон плоскости орбиты планеты от наклона самой планеты. А то многие это путают. Например, для нашей Земли наклон составляет сегодня 23.45 град и медленно меняется на несколько градусов в ту или иную сторону за время несколько десятков тысяч лет (точнее не помню) . А наклон плоскости орбиты не меняется.
Почти, но если точнее то не совсем….во бля ответ замутил
по космическому пространству.
относительно да! но только если за эту полскость принять нев»»»енный коридор размером с солнце.
вроде как плоскость какой то далекой планеты наклонена на 30 градусов….это является одним из аргументов что это не планета…
Каждая планета имеет, строго говоря, собственную плоскость вращения, причем — согласно общей теории относительности — имеет место вращение самих плоскостей, причем скорость этого вращения определяется массой планеты и расстоянием от солнца
нет плоскость орбиты плутона наклонена
Планеты описывают петли, а не просто движутся туда-сюда по одной линии исключительно из-за того, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью эклиптики (эклиптика — путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звёзд ). Т.е. они вообще движутся не в плоскостях.
Нет,почти все планеты движутся в разных плоскостях,только не значительный,самый большой наклон орбиты у плутона-17.3градуса,остальные планеты,друг от друга, отличаются несколькими градусами.
Угол между плоскостью вращения планеты и плоскостью эклиптики называется наклонением. У Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна наклонение не превышает 3 градусов, можно сказать, что эти планеты вращаются почти в одной плоскости. Заметный наклон у близких к Солнцу Меркурия и Венеры, а также у карликовой планеты Плутон. У другой карликовой планеты из пояса Койпера наклонение составляет 44 градуса. Считается, что Солнечная система сформировалась из газово-пылевого облака. На первоначальном этапе небольшие космические тела вращались под разными углами, однако со временем за счет сил притяжения, действующих между планетами, постепенно сформировалась общая плоскость вращения. Ближайшие планеты подстраивались под планеты гиганты Юпитер и Сатурн. Венера и Меркурий далеко от них, поэтому наклонение у этих планет больше. Эрида прилетела из невидимых глубин Солнечной системы, поэтому у нее аномально большой угол. Большие наклонения у многих комет, которые прилетают к нам из пояса Оорта. Постулирует, что пояс Орта сферический и там как в начале формирования Солнечной системы отдельные космические тела вращаются под самыми разнообразными углами.
9 лет назад мне был 1 год
touch.otvet.mail.ru
Орбиты планет солнечной системы лежат в одной плоскости? Или нет?
Строго математически — нет, но приблизительно в одной, расхождение 2-3 градуса. Мелочь по сравнению с размерами Солнца.
Если брать все вместе — то нет.
Приблизительно в одной плоскости (что является доказательством общности их происхождения) кроме Плутона, который в частности из-за этой своей особенности был недавно изгнан из числа планет.
настоящих планет — примерно в одной плоскости с небольшими отклонениями. Называется плоскость эклиптикой. У Меркурия отклонение 7 градусов (ну мелкий, и орбита вытянутая — значит бился сильно) , у Марса отклонение 1.8 градуса (тоже бился — на нем видны следы чудовищной катастрофы) , Венера — 3 градуса и т. д.
touch.otvet.mail.ru