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
Как Солнце движется по орбите Млечного Пути
Во все времена вопрос о том, как устроена наша Галактика, был одним из самых актуальных. Все мы знаем о том, что наша Солнечная система состоит из восьми планет, которые двигаются по орбите вокруг Солнца. Но в этой статье вы сможете также узнать, как двигается само Солнце. Для начала давайте разберем принцип движения планет.
Почему планеты движутся вокруг Солнца?
Сказать, что планеты вращаются вокруг Солнца, это просто еще один из способов озвучить, что они находятся на орбите вокруг Солнца. Двигаясь вокруг Солнца по орбите, планета похожа на Луну или спутник НАСА, вращающийся вокруг Земли. Давайте подумаем о том, почему планета вращается вокруг Солнца, а не Солнце вокруг планеты. Легкий объект вращается вокруг более тяжелого, поэтому любая планета — это небесное тело, движущееся вокруг Солнца, так как эта звезда, безусловно, является самым тяжелым объектом в нашей Солнечной системе. Солнце в 1000 раз тяжелее, чем самая большая планета Юпитер, более чем в 300000 раз тяжелее Земли. По такому же принципу Луна и спутники двигаются вокруг Земли.
Исаак Ньютон
Но и теперь у нас все еще остается вопрос, почему что-то вращается вокруг чего-то другого. Причины сложны, но первое толковое объяснение дал один из величайших ученых, когда-либо существовавших. Это был Исаак Ньютон, который жил в Англии около 300 лет назад. Ньютон приобрел известность еще при жизни; многие восхищались его ответами на самые сложные и увлекательные научные вопросы того времени.
Ньютон понял, что причина, по которой планеты вращаются вокруг Солнца, связана с тем, почему объекты падают на Землю, когда мы их бросаем. Гравитация Солнца притягивает планеты так же, как гравитация Земли сбрасывает все, что не удерживается какой-либо другой силой, и удерживает нас с вами на земле. Тяжелые объекты притягивают сильнее, чем легкие, поэтому будучи самым тяжелым в нашей солнечной системе, Солнце оказывает самое мощное гравитационное притяжение.
Принцип постоянного движения планет
Теперь возникает следующий вопрос: если Солнце притягивает планеты, почему бы им просто не упасть и не сгореть? В дополнение к падению к Солнцу планеты движутся еще и в стороны. Это так же, как если бы у вас был вес на конце струны. Если вы поворачиваете его, вы постоянно притягиваете его к своей руке. Так и гравитация Солнца притягивает планету, но движение в сторону удерживает шар, вращающийся вокруг. Без этого бокового движения оно упало бы к центру; и без тяги к центру он полетел бы по прямой линии, что, конечно же, именно то, что произойдет, если вы отпустите струну.
Как двигается Солнце?
Наша Галактика вращается вокруг ее центра, который называется Млечным Путем. По вычислениям ученых, скоростью движения Солнца по орбите составляет около 828000 км/ч. Но даже при такой высокой скорости один проход вокруг Млечного Пути будет составлять 228 млн лет!
Млечный Путь — это спиральная Галактика. Ученые считают, что в его состав входят 4 рукава. Солнце (и, конечно же, остальная часть нашей солнечной системы) расположено недалеко от рукава Ориона, между Персеем и Стрельцом. Солнце движется по орбите на расстоянии около 30000 км от Млечного Пути.
Интересно отметить, что недавние исследования астрономов дают возможность предположить, что Млечный Путь на самом деле является спиральной Галактикой с перемычкой, а не просто спиральной Галактикой.
Как двигаются Солнце и наша Галактика вокруг млечного пути?
- Солнце вращает Землю каждые 24 часа. Само Солнце же вращается, но не с одинаковой скоростью по всей его поверхности. Движения солнечных пятен показывают, что Солнце вращается один раз каждые 27 дней на своем экваторе, но при этом только один раз в 31 день на его полюсах.
- Как уже говорилось, все звезды в Галактике вращаются вокруг Галактического центра, но не с одинаковым периодом. Звезды в центре имеют более короткий период, чем те, которые находятся дальше. Солнце находится во внешней части Галактики. Основываясь на показаниях расстояния и скорости, период прохода Солнечной системы вокруг Млечного Пути называется космическим годом. За 5 миллиардов лет жизни Солнце вращалось вокруг Галактики более 20 раз.
- Солнце движется вверх и вниз во время своего галактического вращения как карусель.
- Млечный Путь и Андромеда находятся в Местной группе. Вся Местная группа движется к скоплению Девы. Это заключение было предложено Лопесом Луисом.
В древние времена все представления о сущности Галактики были основаны на философии, поиске и представлении того, как части соединяются вместе. Используя такой подход, именно Аристотель выдвинул предположение, что все планеты вращаются вокруг совершенных кругов, а звезды заключены в совершенную сферу, охватывающую планету Земля. Формальные представления о принципе притяжения частиц, начиная с атомов, дали возможность понять человеку, что познание границ или же безграничности Галактики является одним из самых насущных вопросов человечества. Это дало огромный толчок в изучении устройства космического пространства.
Источник
Пустота спасла планеты от уничтожения
Недавно астрофизикам удалось ответить на один из самых трудных вопросов теории возникновения планетных систем. Звучит он так — почему в самом начале образования звезды и планет, светило, формируясь быстрее, не поглощает планеты на ранних стадиях развития, когда они двигаются куда медленнее из-за скоплений пыли? Оказывается, их спасает… пустота!
Думаю, нет нужды объяснять, почему Луна при современном положении вещей не может упасть на более массивную Землю, а все планеты нашей системы — на огромное Солнце. Это известно каждому еще со школьных времен из курса физики. Однако для тех, кто подзабыл его (или проболел именно эти уроки), напомню ответ — потому что и Луна, и планеты находятся в постоянном движении вокруг звезды (или Земли, в случае Луны).
В самом деле, согласно закону всемирного тяготения в формулировке Ньютона, сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками, разделенными определенным расстоянием, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. А поскольку масса того же Солнца во много раз больше суммарной массы всех планет, то, если бы они не вращались, то оно бы «проглотило» их в одно мгновение (как древнегреческий бог Кронос глотал своих детей и не морщился).
В принципе, вполне логично сказать, что все планеты вот уже свыше четырех миллиардов лет падают на Солнце, но никак не могут упасть. А почему? Да потому, что они непрерывно движутся по своим орбитам, сочетая падение к светилу (благодаря его притяжению) с движением в поперечном направлении (унаследованным еще при самом их возникновении). В результате этого их среднее расстояние до Солнца почти не меняется (а сила притяжения Солнца также почти не меняется, поскольку не сильно-то уменьшилась масса звезды).
Проще говоря, все планеты до сих пор живы и здоровы лишь потому, что носятся как заведенные по своим орбитам с более или менее постоянной скоростью. Вот если бы они замедлили свой бег, тогда бы коварное Солнце сразу стало тянуть их к себе. Однако этого не происходит — отчасти потому, что мощный свет нашей звезды, а также солнечный ветер (заряженные частицы, испускаемые с большой скоростью по всем направлениям) «выдувают» из межпланетного пространства пыль, нейтральный и ионизированный газ. А эти скопления как раз и могут тормозить движения планет.
Однако это происходит уже сейчас, когда наша система имеет законченный вид. Но почему, спрашивают некоторые астрофизики, поглощение планет звездой не произошло раньше, на этапе формирования Солнечной системы? Напомню, что по традиционным представлениям, в начале было холодное разреженное облако, которое под действием собственного тяготения начинает сжиматься (и при этом вращаться). Постепенно плотность его растет, особенно в центральной части, из которой получается звезда. Когда сжатие достигает определенных пределов, энергия гравитации переходит в тепло, разогревающее это облако.
Когда же температура в его ядре не достигает миллионов градусов, то начинаются термоядерные реакции, звезда вспыхивает, но и сжатие прекращается, поскольку давление, создаваемое этими реакциями, противодействует гравитации. А оставшаяся часть облака, которую звезда не смогла втянуть до того, как зажглась, какое-то время продолжает вращаться вокруг нее, уплотняясь еще больше под давлением испускаемых излучения и частиц. Получается что-то вроде аккреционного диска, во внешней части которого со временем начинают формироваться планеты.
Однако, тем не менее, притяжение молодой звезды пока еще слишком велико, а планеты находятся достаточно близко. Кроме того, из-за большого количества космической пыли и газа, тормозящего их движение, они на этом этапе не могут нормально разогнаться. То есть скорости их вращения по орбите недостаточно для того, чтобы центробежные силы эффективно противостояли гравитации. Ну, а раз так, то теоретически звезда должна очень быстро притянуть и «проглотить» их. И, если исходить из этой схемы, то никаких планетных систем вообще не должно образовываться.
Но, как вы понимаете, на практике этого не происходит (или происходит очень редко). И хорошим доказательством тому служит существование не только нашей, но и других планетных систем. Так что перед астрофизиками долгое время стоял практически неразрешимый вопрос — почему планетные системы существуют, если этого, по идее, не должно было быть?
И вот недавно его попытались решить астрофизики Питер Плэвчен и Кристофер Билински. Они провели компьютерные симуляции на основе данных о 126-ти достоверно наблюдаемых экзопланетах, полученных наземными телескопами, а также 649-ти, найденных космическим зондом Kepler, чье существование еще не подтверждено окончательно. И в результате выяснилось, что формирование планетных систем не является принципиально невозможным с теоретической точки зрения.
Расчет показал, что притяжение звездой планет на раннем этапе останавливает… пустота (но, соответственно, не полный вакуум, а зона, где вещества просто гораздо меньше, примерно столько же, сколько сейчас между планетами). Модель показала, что в аккреционном газовом диске ближе к звезде на позднем этапе ее формирования всегда возникает область все более пустого пространства. Эта область образуется в тех местах, где все вещество было либо втянуто звездой, либо сдуто ее излучением.
В итоге получается, что когда новорожденная планета оказывается в этой пустой области, ее уже ничто не тормозит, поскольку сила трения, замедляющая полет планеты, в этой области резко падает. Соответственно, планета получает возможность разогнаться и приобрести скорость, достаточную для того, чтобы противостоять гравитации своего светила.
Кстати, по расчетам Плэвчена и Билински, таких зон может возникать несколько. Не исключено, что современные орбиты планет как раз и показывают те места, где давным-давно они располагались (по крайней мере, ближайших к звезде планет). Ну, а дальше уже могла пойти своеобразная цепная реакция — более близкие планеты отталкивали от светила более дальние своей собственной гравитацией, и им к тому же помогали планетезимали (недоформировавшиеся планеты), которые носились в новорожденной планетной системе и врезались во всех на своем пути.
Итак, ученые заключают, что процесс поглощения молодой звездой должен быть чрезвычайно редким явлением. Это произойдет лишь с теми планетами, которые не смогли вовремя оказаться в «пустой зоне». Получается, что нет ничего такого, что делало бы невозможным формирование планетной системы из протопланетного облака. Что же, еще одним неразрешимым вопросом в астрономии стало меньше.
Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника»
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник