Почему планеты не сталкиваются с Солнцем?
С незапамятных времен планеты нашей звездной системы вращаются вокруг своей единственной звезды. И мы называем это Солнечной системой. Солнце, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. А еще спутники миллионы лет стабильно вращаются вокруг своих планет. Вроде бы полный порядок, гармония и полная музыка небесных сфер…
Но… Почему все эти спутники не разбиваются о своих хозяев?
Солнце всегда притягивает Землю
Движение Земли вокруг Солнца можно довольно легко проиллюстрировать. Просто привяжите тяжелый предмет к одному концу веревки. И раскрутите его вокруг себя. Перемещайте его по кругу, удерживая веревку с грузом на другом конце. Если Вы будете вращаться слишком быстро, то заметите, что объект на конце веревки попытается покинуть Вас. Потому что на него будет действовать центробежная сила. Однако, если Вы будете вращаться слишком медленно, объект не сможет долго оставаться в воздухе. А непременно захочет закопаться в придорожную пыль. Но если Вы наберете правильную скорость, то заметите, что объект вращается на натянутой веревке без ощущения очень сильной центробежной силы.
Точно так же и наша планета (как и все объекты, которые вращаются вокруг нашей звезды) постоянно притягиваются к Солнцу. Если бы наша планета была неподвижна по отношению к своей звезде, она бы просто столкнулась с ней под действием силы тяжести. Но, на самом деле, она движется по почти круговой орбите со скоростью около 30 км/с по отношению к его центру. Наша планета движется недостаточно быстро, чтобы преодолеть гравитацию нашей звезды. Но при этом она движется достаточно быстро, чтобы Солнце могло просто притянуть ее.
Однако все планеты падают
Однако, на самом деле, с точки зрения обыкновенной физики, все планеты постоянно «падают» на Солнце. На самом деле и Международная космическая станция постоянно падает на Землю. Спутники, которые вращаются вокруг нашей планеты, тоже непрерывно на нее падают. Даже Луна падает на нашу планету. Точно так же Солнце падает в центр Галактики. И так далее. До бесконечности. Просто траектория этого падения замкнута.
На самом деле не только Солнце притягивает Землю. Но и Земля — Солнце. Но поскольку масса Земли ничтожна по сравнению с массой нашего светила, центр масс этой системы находится где-то рядом с центром Солнца. Ту же картину можно наблюдать и при анализе системы Земля — Луна.
Если бы гравитация Солнца внезапно стала больше, это привело бы к тому, что Земля (как и остальные планеты) резко приблизилась бы к Солнцу. Однако тут вмешалось бы правило сохранения углового момента. Оно увеличило бы скорость движения Земли. И она продолжила бы вращаться вокруг Солнца. Но гораздо быстрее.
Как появилось первоначальное движение?
Как же так получилось, что Земля движется по очень стабильной орбите? И никогда не приближается к Солнцу, и не удаляется от него?
На само деле это не совсем так. В течение года мы приближаемся немного ближе к нашей звезде, или оказываемся чуть дальше от него. Но в сумме это расстояние всегда примерно одинаково. И так происходит на протяжении миллиардов лет. Да, орбита Земли, — это не идеальный круг. Этот же принцип применим и к движению Солнца вокруг центра нашей Галактики. Если бы мы могли остановить Землю (относительно Солнца), а затем позволить ей свободно двигаться, наша планета непременно столкнулась бы со своей звездой.
Земля (как и планеты, астероиды и т.д.) родилась из материала, который изначально вращался вокруг Солнца. Мы называем этот материал, который имел форму гигантского кольца, окружающего звезду, аккреционным или протопланетным диском. И это обычное явление у молодых звезд. Этот аккреционный диск имел стабильное спокойное вращение. Таким образом, первоначальное движение является не чем иным, как следствием поддержания начальной орбитальной энергии планетезималей, которые объединялись и сталкивались, пока не сформировали Землю. Также образовались и все остальные планеты Солнечной системы.
Источник
Почему планеты не сталкиваются
Прежде всего, необходимо уточнить, что любая планета в нашей солнечной системе это спутник Солнца.
Этот факт подтверждён всеми нашими знаниями, которые получили с давних пор. Безусловно, существуют и другие планеты в нашей галактике, которые вращаются вокруг своих звёзд. Такие планеты называются экзо планеты. Определяется наличие таких планет простым способом, но технически выполнить довольно сложно. Когда планеты проходят на фоне звезды, она образует небольшую тень, и на основе этого мерцания ученые определяют наличие планеты. На 8 марта 2016 года достоверно подтверждено существование 2086 экзопланет в 1330 планетных системах, из которых в 509 имеется более одной планеты. Вокруг нашего солнца вращается 9 планет, но сейчас рассматривается вопрос о присвоении звания планеты ещё нескольким большим небесным телам, которые также имеют свои орбиты вращения вокруг нашего Солнца.
Все планеты вращаются в таком порядке и не падают на Солнце и не сталкиваются между собой вот уже несколько миллионов лет на основе закона, притягивание и отталкивание.
В далёком прошлом известный учёный астроном Кеплер открыл и описал орбиты законов движения планет. Согласно этим законам такое положение вещей будет сохраняться до тех пор пока будет светить Солнце. Движение планет также в не скором будущем может нарушиться, если наша солнечная система приблизится к массивной чёрной дыре. Черная дыра не только нарушит движение планет, но и полностью уничтожит нашу солнечную систему путём поглощения абсолютно всей материи.
Источник
Почему планеты не сталкиваются, а астероиды сталкиваются регулярно?
Какие силы в Солнечной системе влияют на астероиды и почему астероиды сталкиваются друг с другом, а не вращаются по своим орбитам как планеты.
Солнечная система сейчас, т.е. по прошествии 4,5 миллиардов лет с момента появления Солнца, представляет собой довольно стабильную и предсказуемую упорядоченную систему. Орбиты планет, их вращение вокруг оси, их положение – все это действительно легко рассчитать на много лет вперед (или назад), причем практически без погрешности.
Однако, в прошлом Солнечная система представляла собой настоящее “поле боя” – многочисленные столкновения различных тел были в порядке вещей, но если со временем, в отношении по-настоящему больших небесных тел, все более-менее пришло в норму, то в области “малых” небесных тел, то есть комет, астероидов и т.п., до сих пор царит первобытный хаос. Почему же мы до сих пор не можем предсказать когда Земля столкнется с метеоритом размером в “жалкие” 15 метров и почему вообще происходят такие столкновения, спустя огромное количество времени прошедшее с начала процесса “упорядочивания” Солнечной системы? Об этом и поговорим сегодня.
Основная масса астероидов Солнечной системы сосредоточена в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, однако несколько достаточно больших групп (семейств) астероидов существуют обособлено. В первую очередь это «Троянцы» и «Греки» – две группы астероидов, одна из которых «догоняет» Юпитер, а другая, напротив – «убегает» от него
Как оказывается, если посмотреть на орбиты “малых” планет солнечной системы – астероидов, то о чинности и размеренности движения “больших” планет не останется и следа. В более-менее длительном срезе наблюдений, астероиды мечутся туда-сюда как сумасшедшие. Если поглядеть на главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером, то условно можно разделать его на несколько зон – внутреннюю (обращенную к Солнцу), среднюю и внешнюю (обращенную к Юпитеру). Так вот, если у “внутренних” астероидов эксцентриситет (то есть окружность) орбиты близкий к нормальному кругу составляет 60% от общего числа, то у “средних” астероидов он составляет уже 44%, а у “внешних” доходит до 36%.
Иными словами – чем “дальше” астероиды из пояса астероидов от Солнца (а точнее – чем ближе к Юпитеру), тем менее стабильными становятся их орбиты.
Объяснить такой процесс возможно тем, что Юпитер “очищает” свою орбиту, потому как все тела, которые приближаются к нему ощущают значительные возмущения и могут быть выброшены из основного астероидного кольца как внутрь, так и наружу Солнечной системы.
По сути, относительно нетронутыми остаются только те астероиды, чьи орбиты были заведомо более правильными (т.е. круговыми) и недостижимыми для Юпитера. Юпитер здесь выступает в роли настоящего “космического хулигана”. Наибольшая планета Солнечной системы влияет на орбиты меньших небесных тел непрерывно, они постоянно ощущают возмущения, и в результате их орбиты заметно меняются.
4 самых больших астероида из главного пояса: Церера, Веста, Паллада и Гигия. Их орбиты неплохо известны, да и вообще – за этими здоровяками всегда ведется непрерывное наблюдение. Угрозы для Земли они не представляют
Конечно же взаимное притяжение планет влияет не только на астероиды, но и на другие планеты, но эти возмущения слишком слабы, чтобы изменить Солнечную систему и потому не становятся причиной столкновения планет. Астероиды же меняют траекторию своего движения даже тогда, когда не сближаются с планетами непосредственно.
Вообще, все без исключения планеты воздействуют на астероиды, притягивая их к своим орбитам, но наиболее сильное влияние на данные небесные тела имеет именно “здоровяк” Юпитер (кроме всего, ещё и находящийся к поясу астероидов гораздо ближе, чем тот же Сатурн).
Таким образом, неизмеримо более легкие по массе, чем планеты, астероиды становятся “заложниками” массивных планет, оказывающих на них свое влияние даже тогда, когда реальное расстояние между объектами так велико, что по логике своей исключает любое влияние. Орбиты астероидов, таким образом, имеют свойство к непрерывной эволюции – их смещение хоть и небольшое, но все же имеет свойство быть постоянным, к тому же, за многие тысячи и даже миллионы лет, имеющее кумулятивный эффект.
Теоретические обоснования можно представить так: средний период “колебания” астероида от внешнего воздействия составляет от нескольких десятков и вплоть до сотен лет. За этот период происходит изменение полуоси эксцентриситета и наклона. Афелий и перигелий астероида непрерывно сближаются и отдаляются от Солнца.
Колебания такого типа относятся к колебаниям длительного периода от одной тысячи до десятков тысяч лет. При этом изменения амплитуды эксцентриситета и наклона изменяются постоянно, то есть орбита каждого астероида как бы постоянно пульсирует.
Памятный «челябинский метеорит» 2013 года. По сравнению с Вестой или Палладой – крошка, диаметром 20 метров… но весящий при этом почти 13 тысяч тонн. Именно «космические горы» такого относительно небольшого размера и представляют для нас настоящую опасность. И, по иронии судьбы, обнаружить их до столкновения с нашей планетой, практически невозможно
Именно такие постоянные возмущения планет, и приводят к регулярному отклонению движения астероида от оси движения, и как следствия – столкновению астероидов из-за смешивания их орбит друг с другом и с планетами солнечной системы.
Учитывая, что астероиды существуют с условного “начала времен”, т.е. времени образования Солнечной системы 4,5 млрд. лет назад, а их скорость относительно друг друга составляет приблизительно 5 км/с, легко представить насколько более частыми и мощными были такие столкновения в прошлом, и насколько отличался в большую сторону, размер самих астероидов и остатков протопланет в далеком прошлом и сейчас.
Это же объясняет и практически полную невозможность современной науки предсказать столкновение нашей планеты с любым не слишком крупным астероидом – подобных небесных тел слишком много, а их движение так хаотично, что отследить каждый из них в реальном времени и тем более точно спрогнозировать его дальнейшее направления движения, пока достаточно затруднительно.
Источник
Почему планеты не падают и вращаются вокруг Солнца?
Потому что планеты движутся вокруг Солнца с достаточной горизонтальной скоростью, чтобы как бы падать на неё, но при этом промахиваться и улетать в сторону. Причем промахиваться настолько, что планета пролетает мимо звезды почти на том же расстоянии, на каком она находилась изначально. А Солнце в свою очередь не отпускает планету и держит её в своих цепких гравитационных «лапах». Этот «танец» приводит к тому, что планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Если бы планеты двигались достаточно медленно, то их траектория стала бы баллистической и планеты бы упали на Солнце.
Так, конечно, объяснять не совсем принято, но я считаю, что всё познаётся в упрощении. Одно из таких знаменитых упрощений — «пушечное ядро Ньютона» — мысленный эксперимент, описанный Сэром Исааком Ньютоном в «Трактате о системе мироздания». В нём великий учёный просит представить пушку, стоящую на высокой горе. Для простоты скажем, что на планете отсутствует атмосфера, ведь она будет только мешать. Также представим, что эта пушка может регулировать силу выстрела. И вот мы выстреливаем первый раз — пушечное ядро пролетает некоторое расстояние и падает на землю. Выстреливаем второй раз, уже с большой силой, — ядро так же падает на землю, но уже на большем расстоянии, чем первое. Логика, я думаю, понятна. Мы можем выстрелить с такой силой, что ядро упадёт на обратной стороне планеты. А можем выстрелить так, что снаряд вылетит с такой скоростью (первой космической¹), что он просто не сможет упасть на поверхность Земли и пролетит мимо неё, вернувшись обратно к пушке. Всё, что нам нужно — вовремя убрать артиллерийское орудие. И ядро так и будет бесконечно вращаться вокруг Земли, то есть двигаться по орбите. Выстрелим ещё сильнее — ядро так же будет вращаться по орбите, но эта орбита уже будет вытянутой (с большим эксцентриситетом²). А если выстрелить слишком сильно, то ядро вылетит уже со второй космической скоростью³, преодолеет гравитационное притяжение Земли и улетит в далёкий космос (будет, как планеты, вращаться вокруг Солнца).
В этом мысленном эксперименте пушка лишь придаёт импульс, выстреливая снаряд с необходимой скоростью. В реальности эту скорость нужному грузу сообщает ракета-носитель, которая по-началу летит вверх, преодолевая плотные слои атмосферы, а потом начинает наклоняться, увеличивая горизонтальную составляющую своей скорости, чтобы выйти на необходимую орбиту.
Кто «выстреливал» планеты? Никто. Планеты образованы из протопланетного диска — остаточного материала формирования нашего Солнца. Этот остаточный материал был частью облака молекулярного газа и в силу определённых причин начал распределяться в экваториальной плоскости молодой звезды, образовав диск. И из этого диска вещества, который изначально вращался вокруг звезды, начали появляться планеты.
Первая космическая скорость¹ — минимальная горизонтальная скорость, которую необходимо придать объекту, чтобы он совершал движение по круговой орбите вокруг планеты.
Эксцентриситет² — числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности.
Вторая космическая скорость³ — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту, масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.
Источник