Почему планеты в нашей солнечной системе вращаются в одной плоскости?

27

(Да, я исключаю Плутон из этого так же, как это было исключено за то, что он не был планетой)

При наблюдении планет на орбите Солнца все они кажутся относительно плоскими и примерно все орбиты вдоль одной плоскости.

Это связано с тем, как сформировалась наша Солнечная система, или это физические явления, наблюдаемые в других системах?

введите описание изображения здесь

RhysW
источник
2
Чтобы понять лучше, посмотрите это .
Яшбхатт
В дополнение к видео Яшбхатта, вы также можете найти это полезным.
Коди

Ответы:

21

На протозвездной стадии Солнца оно было окружено (вращающимся) газовым облаком. Это облако вело себя как жидкость (ну, газ - это жидкость), поэтому оно расплющилось в аккреционный диск благодаря сохранению момента импульса. Планеты в конечном итоге образовались из пыли / газа в диске в результате сжатия пыли в диске. Этот процесс не приведет к перемещению пыли из плоскости (все вертикальные силы тяжести направлены к диску), поэтому последняя планета тоже находится в плоскости.

Почему аккреционный диск должен быть плоским? Ну, во-первых, давайте представим протозвезду и газовое облако до образования аккреционного диска. Обычно в такой установке частицы вращаются в основном в одном направлении. Те, что вращаются на ретроградных орбитах, в итоге столкнутся из-за столкновений.

В этой газовой сфере будет одинаковое количество частиц с положительными и отрицательными вертикальными скоростями (в данный момент времени; из-за вращения знаки скорости будут переворачиваться). В результате столкновений в конечном итоге все они станут равны нулю.

Частица, вращающаяся вокруг планеты, всегда вращается так, что проекция на планету представляет собой большой круг. Таким образом, мы не можем иметь частицу с вертикальной скоростью, равной нулю, но с вертикальным положением, отличным от нуля (поскольку это подразумевало бы орбиту, которая не является большим кругом). Таким образом, по мере уменьшения вертикальной скорости наклон орбиты также уменьшается. В конечном итоге приводит к аккреционному диску с очень небольшим вертикальным разбросом.

Manishearth
источник
Под «поведением как жидкостью» ты имел в виду весь этот газ, как правило, склеивающийся? (ковалентное соединение)
Йода
Но чтобы ответить на часть вопроса о том, является ли это особым явлением, этот ответ подразумевает, что все солнечные системы образованы вращающимися газовыми облаками. Почему это должно быть очевидно? Не вращающиеся тела имеют гравитацию. Но они не могут создавать солнечные системы, потому что нет противодействия, чтобы уравновесить орбиту? Неужели галактики крутятся, вращают вещи? Это не может быть правдой, потому что системы вращаются в самых разных направлениях ... что я не получу?
Дейв Г
2
Что определяет направление, в котором вращается аккреционный диск?
новый ребенок
1
@ new-kid, что бы сделать отличный новый вопрос, мне очень интересно об этом!
Нико
@Nico опубликовал здесь
новый ребенок
5

Простой аргумент, почему газовое облако, вращающееся вокруг Протосуна, образовало диск, заключается в следующем.

У этого газового облака есть два характерных свойства: полная энергия и полный момент импульса. В то время как момент импульса сохраняется, энергии нет: радиация снижает температуру жидкости и, следовательно, энергию. Таким образом, в конечном итоге облако при минимальном энергетическом состоянии оседает до заданного момента импульса, и это круговой вращающийся диск (так что большая часть кинетической энергии (включая тепло) находится в компонентах скорости, вносящих вклад в общий момент импульса).

Перераспределение углового момента между газовыми элементами в диске приводит к переносу углового момента вовне и переносу газа внутрь, что приводит к аккреции на Протосан.

Вальтер
источник
1

Представьте себе частицу, которая пошла против зерна, так как она стала ретроградной по отношению к остальным. Весьма вероятно, что в течение миллионов лет он столкнется с вещами, идущими в противоположном направлении, и изменит свое собственное направление, чтобы соответствовать большинству.

То же самое относится и к неплоским орбитам: частица, которая путешествовала по полярной орбите относительно «экватора» аккреционного диска, в конечном итоге врезалась бы в достаточно вещей, чтобы изменить свой путь, чтобы соответствовать большинству.

Аарон Франке
источник
Этот ответ состоит из 5 строк и объясняет это ненаучным способом. Ни у одного из других ответов также нет цитат, так зачем мне цитаты?
Аарон Франке