¿Por qué Venus gira en sentido antihorario? Hipótesis. Movimiento de los planetas alrededor del sol.

El sistema solar es un sistema planetario que incluye la estrella central, el Sol, y todos los objetos naturales del espacio que giran a su alrededor. Se formó por compresión gravitacional de una nube de gas y polvo hace aproximadamente 4.570 millones de años. Descubriremos qué planetas forman parte del sistema solar, cómo se ubican en relación al Sol y sus breves características.

Breve información sobre los planetas del sistema solar.

El número de planetas del Sistema Solar es 8, y están clasificados por orden de distancia al Sol:

  • Planetas interiores o planetas terrestres- Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Se componen principalmente de silicatos y metales.
  • Planetas exteriores– Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son los llamados gigantes gaseosos. Son mucho más masivos que los planetas terrestres. Los planetas más grandes del sistema solar, Júpiter y Saturno, están compuestos principalmente de hidrógeno y helio; Los gigantes gaseosos más pequeños, Urano y Neptuno, contienen metano y monóxido de carbono en sus atmósferas, además de hidrógeno y helio.

Arroz. 1. Planetas del Sistema Solar.

La lista de planetas del Sistema Solar, en orden desde el Sol, es la siguiente: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Al enumerar los planetas de mayor a menor, este orden cambia. El planeta más grande es Júpiter, seguido de Saturno, Urano, Neptuno, la Tierra, Venus, Marte y finalmente Mercurio.

Todos los planetas giran alrededor del Sol en la misma dirección en la que gira el Sol (en el sentido contrario a las agujas del reloj cuando se ve desde el lado). Polo norte Sol).

Mercurio tiene la velocidad angular más alta: logra completar una revolución completa alrededor del Sol en solo 88 días terrestres. Y para el planeta más distante, Neptuno, el período orbital es de 165 años terrestres.

La mayoría de los planetas giran alrededor de su eje en la misma dirección que giran alrededor del Sol. Las excepciones son Venus y Urano, con Urano girando casi "acostado de lado" (la inclinación del eje es de unos 90 grados).

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Mesa. La secuencia de planetas en el sistema solar y sus características.

Planeta

Distancia del sol

Periodo de circulación

Periodo de rotación

Diámetro, kilómetros.

Número de satélites

Densidad g/cub. centímetro.

Mercurio

Planetas terrestres (planetas interiores)

Los cuatro planetas más cercanos al Sol están compuestos predominantemente de elementos pesados, tienen un pequeño número de satélites y no tienen anillos. Están compuestos en gran medida por minerales refractarios como los silicatos, que forman su manto y corteza, y metales, como el hierro y el níquel, que forman su núcleo. Tres de estos planetas (Venus, la Tierra y Marte) tienen atmósferas.

  • Mercurio- es el planeta más cercano al Sol y el planeta más pequeño del sistema. El planeta no tiene satélites.
  • Venus- tiene un tamaño similar al de la Tierra y, como la Tierra, tiene una gruesa capa de silicato alrededor de un núcleo de hierro y una atmósfera (debido a esto, a Venus a menudo se le llama la "hermana" de la Tierra). Sin embargo, la cantidad de agua en Venus es mucho menor que en la Tierra y su atmósfera es 90 veces más densa. Venus no tiene satélites.

Venus es el planeta más caliente de nuestro sistema, su temperatura superficial supera los 400 grados centígrados. Mayoría causa probable entonces temperatura alta Es un efecto invernadero que se produce debido a una atmósfera densa y rica en dióxido de carbono.

Arroz. 2. Venus es el planeta más caliente del sistema solar.

  • Tierra- es el más grande y denso de los planetas terrestres. La cuestión de si existe vida en otro lugar además de la Tierra sigue abierta. Entre los planetas terrestres, la Tierra es única (principalmente debido a su hidrosfera). La atmósfera de la Tierra es radicalmente diferente de las atmósferas de otros planetas: contiene oxígeno libre. la tierra tiene uno satélite natural— La Luna, el único gran satélite de los planetas terrestres del Sistema Solar.
  • Marte– más pequeño que la Tierra y Venus. Tiene una atmósfera compuesta principalmente por dióxido de carbono. En su superficie hay volcanes, el mayor de los cuales, el Olimpo, supera en tamaño a todos los volcanes terrestres, alcanzando una altura de 21,2 km.

Sistema Solar Exterior

La región exterior del Sistema Solar alberga gigantes gaseosos y sus satélites.

  • Júpiter- tiene una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y 2,5 veces más masiva que todos los demás planetas juntos. Se compone principalmente de hidrógeno y helio. Júpiter tiene 67 lunas.
  • Saturno- conocido por su extenso sistema de anillos, es el planeta menos denso del sistema solar (su densidad media menor que la densidad del agua). Saturno tiene 62 satélites.

Arroz. 3. Planeta Saturno.

  • Urano- El séptimo planeta desde el Sol es el más ligero de los planetas gigantes. Lo que lo hace único entre otros planetas es que gira “acostado de lado”: ​​la inclinación de su eje de rotación con respecto al plano de la eclíptica es de aproximadamente 98 grados. Urano tiene 27 lunas.
  • Neptuno- el último planeta del sistema solar. Aunque es un poco más pequeño que Urano, es más masivo y, por tanto, más denso. Neptuno tiene 14 lunas conocidas.

¿Qué hemos aprendido?

Uno de los temas interesantes en astronomía es la estructura del sistema solar. Aprendimos cómo se llaman los planetas del sistema solar, en qué secuencia se ubican en relación al Sol, cuáles son sus características distintivas Y breves características. Esta información es tan interesante y educativa que será útil incluso para niños de 4º grado.

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Uno de los más acertijos misteriosos nuestro sistema planetario: rotación retrógrada. Sus investigadores se hacen preguntas: ¿en qué planeta gira? dirección inversa¿Por qué surge este fenómeno? ¿Hay otros objetos astronómicos que se mueven en contra del plan general?

En nuestro sistema, este movimiento es típico de. Del mismo modo “atípico”, el enorme Urano y el planeta enano Plutón se envuelven sobre sí mismos. Si miras mentalmente el Sistema Solar desde arriba, "ascendiendo" hacia el Polo Norte del Mundo, puedes ver que casi todos sus planetas giran alrededor de sus ejes en sentido antihorario, excepto estos tres. Además, el satélite de Plutón, Caronte, y el satélite de Neptuno, Tritón, giran en dirección opuesta.

Niku, uno de los objetos transneptunianos del mismo cinturón de Kuiper, también se caracteriza por su movimiento inverso. Este asombroso objeto astronómico gira alrededor de un eje en dirección opuesta a la rotación de otros cuerpos celestes. Los científicos aún tienen que explicar por qué Niku se mueve de esta manera. En el Universo y en otros sistemas planetarios, esta torsión inversa no es infrecuente. Si “miras” más allá de nuestro sistema, las respuestas a la pregunta: “¿Qué planeta gira en la dirección opuesta?” habrá mucho más de uno.

¿Cómo se logra la rotación retrógrada?

  • Cambios en el campo gravitacional.
  • Una teoría explica la inusual circulación de las mareas solares.
  • La teoría de la colisión es la más aceptada. Ella explica el cambio repentino en la dirección del vuelo por colisiones de objetos astronómicos.

Para comprender qué planeta gira en la dirección opuesta y por qué sucede esto, los científicos utilizan diferentes metodos. Utilizan los radiotelescopios modernos más potentes y utilizan cálculos matemáticos precisos. Siempre que es posible, se llevan a cabo investigaciones espaciales. La respuesta correcta a la pregunta: "¿Qué planeta del sistema solar gira en la dirección opuesta?" ha sido confirmado más de una vez por numerosos aeronave quien exploró Venus.

En el Universo, la inclinación de sus ejes ayuda a saber qué planeta gira en la otra dirección. Se mide por el ángulo entre el eje de rotación y la perpendicular al plano en el que se encuentra la órbita. La torsión directa, coincidente con la dirección general, se sugiere mediante ejes que tienen una inclinación de -90 a 90 grados. Los cuerpos con una inclinación de 90 a 270 grados se perciben como retrógrados. La dirección también la sugiere la inclinación de las órbitas. En el caso de los satélites, se calcula en relación con el plano ecuatorial de su planeta.

¿Qué hace que Venus gire de manera diferente a otros planetas?

Venus, que se convirtió en la respuesta a la pregunta: "¿Qué planeta gira hacia el otro lado del sistema solar?", ha sido estudiado mejor que otros cuerpos con rotación atípica. Se han propuesto tres hipótesis diferentes sobre los motivos de su inusual trato.

  1. Se supone que cuando el sistema solar era un disco de gas y polvo que giraba en sentido antihorario, ese coágulo de energía y polvo que se convertiría en Venus giraba en la misma dirección que otros protoplanetas. La colisión con el proto-Mercurio "giró" a Venus, "lo hizo girar" en la dirección opuesta.
  2. Según otra hipótesis, la espesa y densa atmósfera venusina ralentiza el movimiento, lo hace girar reverso.
  3. Hay una versión interesante que dice que fuertes mareas gravitacionales provocadas por la influencia del Sol y la fricción del manto sobre el núcleo del planeta lo voltearon. El sentido de giro sigue siendo el mismo, pero se percibe de forma diferente debido al giro invertido.

¿Por qué Plutón está retrógrado?

Otra respuesta a la pregunta "¿Qué planeta del sistema solar gira en dirección opuesta?" - Plutón. Se supone que Neptuno estuvo involucrado en el movimiento retrógrado del planeta enano Plutón. Un objeto masivo expulsado de sus profundidades explotó y se dividió en dos fragmentos con masas similares pero ligeramente diferentes. El objeto más pequeño adquirió mayor velocidad y voló más allá de la influencia de Neptuno, convirtiéndose en un planeta enano independiente. El cuerpo restante, más masivo, se convirtió en la luna retrógrada Tritón que orbita alrededor de Neptuno.

Hoy en día, los científicos ya han encontrado en el Universo muchas respuestas a la pregunta: "¿Qué planeta gira en la dirección opuesta?". Muchos de estos descubrimientos todavía les esperan.

Dr. Alexander Vilshansky

Un enfoque para comprender el motivo del empuje de algunos cuerpos hacia otros (empujar [Amer.] - empujar) se basó en la idea de los gravitones (hipótesis del gravitón). Este enfoque permite comprender las razones del movimiento de rotación de los planetas del sistema solar. El motivo de la rotación del Sol no se analiza en este artículo.

Movimiento de planetas en órbitas.

El movimiento eterno y constante de los planetas en sus órbitas circunsolares parece algo misterioso. Es difícil imaginar que no haya absolutamente nada que impida que la Tierra se mueva en órbita a una velocidad de 30 km/s. Incluso suponiendo la ausencia de éter, hay una cantidad suficiente de polvo cósmico más o menos grueso y de pequeños meteoritos por los que pasa el planeta. Y si para los planetas grandes este factor es bastante pequeño, entonces con una disminución en el tamaño del cuerpo (a un asteroide) su masa disminuye mucho más rápido que sección transversal, que determina la resistencia dinámica al movimiento. Sin embargo, la mayoría de los asteroides giran en órbitas a velocidad constante, sin signos de frenado. Parece que la “atracción” newtoniana por sí sola no es suficiente para mantener el sistema en rotación eterna. Esta explicación puede proponerse en el marco de la hipótesis del gravitón expuesta en.

"Escoba espacial"

La figura 1 (imagen de la izquierda) muestra las trayectorias de los gravitones que participan en la creación de "empuje" (fuerza de empuje) si pasan a través de una masa grande que no gira. En este caso, el patrón de fuerzas que crean presión sobre la masa más pequeña es completamente simétrico. La Figura 2 (imagen de la derecha) muestra las trayectorias de los gravitones y la fuerza total ejercida sobre un cuerpo pequeño por una masa grande en rotación. Se puede observar que el sector del que provienen los gravitones, que forman la parte derecha (con respecto a la mitad) del flujo absorbido, compensando la parte izquierda del flujo libre, resulta ser ligeramente mayor que el número de gravitones que provienen de la izquierda. hemisferio. Por lo tanto, el vector total X es ligeramente mayor que el vector Y, lo que crea una desviación del vector resultante Z. Este vector, a su vez, se puede descomponer en dos vectores. Uno de ellos está dirigido exactamente al centro de gravedad O, y el otro es perpendicular a él y está dirigido tangente a la órbita. Es este componente de la fuerza de empuje el que hace que el planeta se mueva en órbita durante la rotación del cuerpo masivo S.

Así, alrededor de un cuerpo masivo en rotación aparece una especie de “escoba” o “hiladora”, que empuja cada masa elemental del planeta tangencialmente a la órbita en la dirección de rotación de la masa principal. Dado que el impacto se produce en cada parte elemental del planeta, la acción de la “escoba” es proporcional a la masa del cuerpo que lleva en órbita.

Pero si el asunto se limitara a esto, entonces las velocidades de los planetas aumentarían continuamente y las órbitas circulares no podrían ser estables. Evidentemente existe un factor de frenado y también debe ser proporcional a la masa. Lo más probable es que tal factor sea el propio gas gravitón, es decir, los propios gravitones, que penetran el cuerpo por todos lados. No importa cuán alta sea la velocidad de los gravitones, si influyen en las masas elementales, como se explicó anteriormente, las propias masas elementales experimentarán una cierta resistencia al moverse a través del gas gravitón.

Es interesante observar que R. Feynman en una de sus conferencias, considerando la posibilidad de explicar la gravedad mediante el "empuje", plantea como principal objeción a ella precisamente el efecto de frenado del gas gravitón, suponiendo su existencia. Por supuesto, Feynman tiene razón si limitamos nuestra consideración al hecho mismo de la presencia de tal "gas" y no comprendemos con más detalle las consecuencias de la hipótesis del gravitón, es decir, la existencia de la "escoba cósmica". A una cierta velocidad en una órbita determinada, surge la igualdad entre la fuerza de aceleración (del lado de la "escoba") y la fuerza de frenado (del lado del gas gravitón). Y así se elimina la principal objeción de Feynman.

La fuerza de la panícula disminuye en proporción al cuadrado del ángulo en el que el planeta es visible desde el Sol. La fuerza de resistencia al movimiento del gas gravitón prácticamente no depende de la distancia, sino que depende únicamente de la masa del cuerpo que se mueve en órbita. Por tanto, no importa qué masa haya en una órbita determinada. Al aumentar la masa, aumentamos la fuerza motriz y al mismo tiempo aumentamos la fuerza de frenado. Si la Tierra estuviera en la órbita de Júpiter, se movería constantemente a la velocidad de Júpiter (de hecho, Kepler habla de esto). Los parámetros orbitales no dependen de la masa del planeta (si su masa relativa es suficientemente pequeña). De todo esto se desprende una consecuencia importante: un planeta puede tener satélites sólo si no sólo tiene una determinada masa, sino también una determinada velocidad de rotación alrededor de su eje, lo que crea el efecto de "escoba espacial". Si el planeta gira lentamente, entonces no puede tener satélites; el batidor “no funciona”. Por eso Venus y Mercurio no tienen satélites. Las lunas de Júpiter tampoco tienen satélites, aunque algunas de ellas son comparables en tamaño a la Tierra.

Por eso Fobos, el satélite de Marte, se va acercando poco a poco a Marte. Lo más probable es que los parámetros de Fobos sean críticos. La “escoba” formada por Marte, con su velocidad de rotación de 24 horas y una masa de 0,107 la de la Tierra, crea precisamente la fuerza crítica para el semieje de 10.000 km. Al parecer, todos los cuerpos que tienen un producto de masa relativa y velocidad de rotación relativa inferior a 0,1 (como Marte) no pueden tener satélites. En teoría, Deimos debería comportarse de la misma manera. Por otro lado, dado que la Luna se aleja de la Tierra, se puede suponer que la Tierra tiene un exceso de energía de la Escoba y está acelerando la Luna.

Sobre la rotación inversa de los satélites distantes de Júpiter y Saturno.

La rotación inversa de los satélites exteriores de Saturno y Júpiter se debe al hecho de que la "escoba cósmica" a tales distancias deja de "vengarse" efectivamente. Sin embargo, se produce la atracción del cuerpo central. Pero esta atracción es bastante débil, por lo que la situación es algo diferente que en el caso de un satélite ordinario ("de vuelo rápido"). A medida que el satélite se acerca, el planeta parece eludirlo. Ver Fig.2A (imagen de la izquierda) Por la misma razón, los objetos ubicados en el Sistema Solar a una distancia muy grande del Sol pueden moverse por trayectorias diferentes a las calculadas sin tener en cuenta la acción de la “escoba espacial”.

Convertir órbitas elípticas en circulares

El ángulo en el que el planeta es visible desde el apogeo del satélite es significativamente menor que el ángulo en el que es visible desde el perigeo de la órbita. Esto lleva a más que solo eso. que (como ya se ha dicho) la fuerza de empuje (atracción) disminuye, pero en proporción a ella disminuye el flujo total de gravitones que crean sombra y, por tanto, su número relativo, que tiene un cambio de velocidad tangencial. Por lo tanto, en el apogeo el satélite es "empujado" hacia adelante por un número menor de gravitones y en el perigeo por un número mayor. Ver Fig.3 (imagen de la izquierda). De ello se deduce, en particular, que el perihelio de la órbita de cualquier cuerpo que gira alrededor de una estrella siempre debe desplazarse, siguiendo la dirección de rotación de la propia estrella. Por lo tanto, en presencia de frenado de gravitones (y cualquier otro), la órbita elíptica debería convertirse en circular; después de todo, el frenado máximo se producirá a alta velocidad (en el perigeo) y el mínimo en el apogeo. El equilibrio debe ocurrir en una órbita muy específica. En términos generales, primero la órbita elíptica se convierte en circular y luego el radio de la órbita circular se "lleva" gradualmente a uno estable. De hecho, estos procesos difícilmente pueden separarse físicamente.

asteroides

Cualquier cuerpo celeste de pequeño tamaño que caiga en el campo gravitacional (sombra de gravitón, ver arriba) de un cuerpo giratorio (estrella) suficientemente masivo, independientemente de la órbita que tuviera inicialmente, en la primera etapa se moverá a una órbita circular y luego será acelerado por una “escoba” » hasta alcanzar la velocidad lineal de equilibrio. Por lo tanto, cualquier estrella debería tener un “cinturón de asteroides”, incluso si no tiene un sistema planetario. Estos pequeños fragmentos forman una capa a cierta distancia de la Estrella, y esta capa puede fraccionarse (consistir en capas distintas más pequeñas).

Venus es el segundo planeta del sistema solar. Sus vecinos son Mercurio y la Tierra. El planeta lleva el nombre de la diosa romana del amor y la belleza: Venus. Sin embargo, pronto resultó que la superficie del planeta no tenía nada que ver con la belleza.

El conocimiento sobre este cuerpo celeste fue muy escaso hasta mediados del siglo XX debido a las densas nubes que ocultaban a Venus de la vista de los telescopios. Sin embargo, con el desarrollo de capacidades técnicas, la humanidad ha aprendido muchos datos nuevos e interesantes sobre esto. planeta asombroso. Muchos de ellos plantearon una serie de preguntas que aún quedan sin respuesta.

Hoy discutiremos hipótesis que explican por qué Venus gira en sentido antihorario y le diremos hechos interesantes Al respecto, la planetología conocida hoy en día.

¿Qué sabemos sobre Venus?

En los años 60, los científicos todavía tenían esperanzas de mejorar las condiciones de los organismos vivos. Estas esperanzas e ideas fueron plasmadas en sus obras por escritores de ciencia ficción que hablaban del planeta como un paraíso tropical.

Sin embargo, después de que las naves espaciales que proporcionaron los primeros conocimientos fueron enviadas al planeta, los científicos llegaron a conclusiones decepcionantes.

Venus no sólo es inhabitable, sino que tiene una atmósfera muy agresiva que destruyó las primeras naves espaciales enviado a su órbita. Pero a pesar de que se perdió el contacto con ellos, los investigadores lograron hacerse una idea de composición química atmósfera del planeta y su superficie.

Los investigadores también estaban interesados ​​en la cuestión de por qué Venus gira en sentido contrario a las agujas del reloj, al igual que Urano.

Planeta gemelo

Hoy se sabe que Venus y la Tierra son muy similares en características físicas. Ambos pertenecen al grupo de planetas terrestres, como Marte y Mercurio. Estos cuatro planetas tienen pocos o ningún satélite y tienen débiles campo magnético y carecen de un sistema de anillos.

Venus y la Tierra tienen masas similares y son sólo ligeramente más pequeñas que nuestra Tierra) y también giran en órbitas similares. Sin embargo, aquí es donde terminan las similitudes. Por lo demás, el planeta no se parece en nada a la Tierra.

La atmósfera de Venus es muy agresiva y está compuesta en un 95% de dióxido de carbono. La temperatura del planeta es absolutamente inadecuada para la vida, ya que alcanza los 475 °C. Además, el planeta es muy hipertensión(92 veces más alto que en la Tierra), que aplastará a una persona si de repente decide caminar sobre su superficie. Las nubes de dióxido de azufre que crean precipitaciones de ácido sulfúrico también destruirán todos los seres vivos. La capa de estas nubes alcanza los 20 km. A pesar de su poético nombre, el planeta es un lugar infernal.

¿Cuál es la velocidad de rotación de Venus alrededor de su eje? Como resultado de la investigación, un día venusiano equivale a 243 días terrestres. El planeta gira a una velocidad de sólo 6,5 km/h (en comparación, la velocidad de rotación de nuestra Tierra es de 1670 km/h). Además, un año venusiano tiene 224 días terrestres.

¿Por qué Venus gira en sentido antihorario?

Esta cuestión preocupa a los científicos desde hace décadas. Sin embargo, hasta el momento nadie ha podido responder. Ha habido muchas hipótesis, pero ninguna de ellas ha sido confirmada todavía. Sin embargo, veremos algunos de los más populares e interesantes.

El hecho es que si miras los planetas del sistema solar desde arriba, Venus gira en sentido antihorario, mientras que todos los demás cuerpos celestes(excepto Urano) giran en el sentido de las agujas del reloj. Estos incluyen no sólo planetas, sino también asteroides y cometas.

Vistos desde el polo norte, Urano y Venus giran en el sentido de las agujas del reloj, mientras que todos los demás cuerpos celestes giran en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Razones por las que Venus gira en sentido antihorario

Sin embargo, ¿cuál fue el motivo de tal desviación de la norma? ¿Por qué Venus gira en sentido antihorario? Hay varias hipótesis populares.

  1. Érase una vez, en los albores de la formación de nuestro sistema solar, no había planetas alrededor del Sol. Sólo había un disco de gas y polvo que giraba en el sentido de las agujas del reloj y que finalmente se transmitía a otros planetas. En Venus se observó una rotación similar. Sin embargo, es probable que el planeta pronto colisionara con un cuerpo enorme que se estrelló contra él en contra de su rotación. Así, el objeto espacial pareció “lanzar” el movimiento de Venus en dirección opuesta. Quizás Mercurio tenga la culpa de esto. Esta es una de las teorías más interesantes que explica varios hechos sorprendentes. Mercurio probablemente alguna vez fue un satélite de Venus. Sin embargo, posteriormente chocó tangencialmente con él, cediendo a Venus parte de su masa. Él mismo voló a una órbita más baja alrededor del Sol. Por eso su órbita tiene una línea curva y Venus gira en dirección opuesta.
  2. Venus puede rotar gracias a su atmósfera. El ancho de su capa alcanza los 20 km. Además, su masa es ligeramente menor que la de la Tierra. La densidad de la atmósfera de Venus es muy alta y literalmente aprieta al planeta. Quizás sea la densa atmósfera la que hace girar el planeta en otra dirección, lo que explica por qué gira tan lentamente: sólo 6,5 km/hora.
  3. Otros científicos, al observar cómo Venus gira sobre su eje, llegaron a la conclusión de que el planeta está al revés. Continúa moviéndose en la misma dirección que los demás planetas, pero debido a su posición gira en sentido contrario. Los científicos creen que tal fenómeno podría ser causado por la influencia del Sol, que provocó fuertes mareas gravitacionales en combinación con la fricción entre el manto y el núcleo de Venus.

Conclusión

Venus es un planeta terrestre, único en su naturaleza. La razón por la que gira en dirección opuesta sigue siendo un misterio para la humanidad. Quizás algún día lo solucionemos. Por ahora, sólo podemos hacer suposiciones e hipótesis.

  • Traducción

Las posibilidades son casi infinitas, pero ¿por qué todo coincide?

La esperanza no es la creencia de que todo terminará bien, sino la confianza en que lo que está sucediendo tiene significado, independientemente del resultado.
- Václav Havel

Esta semana me enviaron muchas preguntas interesantes y tenía mucho para elegir. Pero, siguiendo con dos preguntas recientes sobre por qué todos los planetas giran en la misma dirección y por qué nuestro sistema solar es inusual, elegí una pregunta de Nick Ham, quien pregunta:
¿Por qué todos los planetas giran aproximadamente en el mismo plano?

Cuando piensas en todas las posibilidades, parece realmente improbable.


Hoy hemos trazado las órbitas de todos los planetas con una precisión increíble y hemos descubierto que todos giran alrededor del Sol en el mismo plano bidimensional con una diferencia de no más de 7°.

Y si eliminamos a Mercurio, el planeta más interno del plano inclinado rotación, todo lo demás estará muy bien alineado: la desviación del plano medio de la órbita será de unos dos grados.

También están todos bastante bien alineados con el eje de rotación del Sol: así como los planetas giran alrededor del Sol, el Sol gira alrededor de su propio eje. Y, como era de esperar, el eje de rotación del Sol está a 7° de desviación de los [ejes de] las órbitas de los planetas.

Y, sin embargo, esta situación parece improbable, a menos que alguna fuerza comprima las órbitas de los planetas en un solo plano. Se esperaría que las órbitas de los planetas estuvieran orientadas al azar, ya que la gravedad (la fuerza que mantiene a los planetas en órbitas constantes) actúa por igual en las tres dimensiones.

Uno podría haber esperado una especie de multitud en lugar de un conjunto ordenado y consistente de círculos casi perfectos. Curiosamente, si te alejas lo suficiente del Sol, más allá de los planetas con asteroides, más allá de las órbitas de cometas como Halley y más allá del cinturón de Kuiper, esta es exactamente la imagen que encontrarás.

Entonces, ¿qué obligó a nuestros planetas a terminar en el mismo disco? ¿En un plano de órbita alrededor del Sol, en lugar de un enjambre a su alrededor?

Para entender esto, retrocedamos al momento de la formación del Sol: a partir de una nube molecular de gas, de la materia de la que nacen todas las nuevas estrellas del Universo.

Cuando una nube molecular se vuelve lo suficientemente masiva y se une gravitacionalmente y se enfría lo suficiente como para encogerse y colapsar bajo su propio peso, como la Nebulosa del Tubo (arriba, izquierda), formará regiones lo suficientemente densas en las que se formarán nuevos cúmulos de estrellas (arriba, derecha). ).

Notarás que esta nebulosa -y cualquier otra similar- no será una esfera perfecta. Tiene una forma alargada desigual. La gravedad no perdona las imperfecciones y, debido a que la gravedad es una fuerza aceleradora que se cuadruplica cada vez que la distancia se reduce a la mitad, toma incluso las pequeñas irregularidades de su forma original y las aumenta muy rápidamente.

El resultado es una nebulosa de formación estelar con una forma muy asimétrica, y las estrellas se forman donde el gas es más denso. Si miras en el interior, verás que las estrellas individuales que allí se encuentran son esferas casi perfectas, como nuestro Sol.

Pero así como la nebulosa se volvió asimétrica, las estrellas individuales que se formaron dentro de la nebulosa surgieron de grupos de materia imperfectos, demasiado densos y asimétricos dentro de la nebulosa.

En primer lugar, colapsan en una (de tres) dimensiones, y dado que la materia (tú, yo, átomos formados por núcleos y electrones) se junta e interactúa, si la arrojas a otra materia, obtendrás un disco alargado. de materia. Sí, la gravedad arrastrará la mayor parte de la materia hacia el centro donde se formará la estrella, pero a su alrededor se formará lo que se llama un disco protoplanetario. Gracias al telescopio. ¡Hubble vimos esos discos directamente!

Aquí está la primera pista de por qué terminarás con algo alineado con un plano en lugar de una esfera con planetas aleatorios flotando alrededor. A continuación debemos referirnos a los resultados de las simulaciones, ya que no estábamos presentes en los jóvenes. sistema solar Se necesita mucho tiempo para observar esta formación con tus propios ojos: alrededor de un millón de años.

Y eso es lo que nos dicen las simulaciones.

El disco protoplanetario, una vez aplanado en una dimensión, seguirá encogiéndose a medida que se atraiga más gas hacia el centro. Pero aunque se atraen grandes cantidades de material, una buena parte terminará en una órbita estable en algún lugar de este disco.

Debido a la necesidad de mantener tales cantidad fisica, como momento angular, que muestra la cantidad de rotación de todo el sistema: gas, polvo, estrella y otros. Debido a la forma en que funciona el momento angular y a cómo se distribuye aproximadamente uniformemente entre las diferentes partículas del interior, se deduce que todo lo que hay dentro del disco debe moverse, en términos generales, en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj). Con el tiempo, el disco alcanza un tamaño y un grosor estables, y luego pequeñas desviaciones gravitacionales comienzan a convertirse en planetas.

Por supuesto, existen pequeñas diferencias en el volumen del disco entre sus partes (y efectos gravitacionales entre planetas que interactúan), y también influyen pequeñas diferencias en las condiciones iniciales. La estrella que se forma en el centro no es un punto matemático, sino un objeto grande con un diámetro de aproximadamente un millón de kilómetros. Y cuando se junta todo esto, el resultado es que la materia no se distribuye en un plano perfecto, sino en una forma cercana a él.

En general, recientemente descubrimos el primer sistema planetario en proceso de formación de planetas y sus órbitas están ubicadas en el mismo plano.

La joven estrella situada arriba a la izquierda, en el borde de la nebulosa, HL Tauri, situada a 450 años luz de distancia, está rodeada por un disco protoplanetario. La estrella en sí tiene sólo un millón de años. Gracias a ALMA, un conjunto de línea de base larga que captura luz en longitudes de onda bastante largas (longitudes de onda milimétricas), más de mil veces más largas que luz visible, tenemos esta imagen.

Esto es claramente un disco, con toda la materia en un plano, y hay espacios oscuros en él. ¡Estas lagunas corresponden a planetas jóvenes que han acumulado materia cercana! No sabemos cuáles se fusionarán, cuáles serán expulsados ​​y cuáles se acercarán a la estrella y serán devorados por ella, pero estamos siendo testigos de una etapa crítica en la formación de un sistema solar joven.

¿Por qué entonces todos los planetas están en el mismo plano? Porque se forman a partir de una nube asimétrica de gas, colapsando primero en la dirección más corta; la materia se aplana y se mantiene unida; se contrae hacia adentro, pero se encuentra girando alrededor del centro. Los planetas se forman debido a irregularidades en la materia del disco y, como resultado, todas sus órbitas terminan en el mismo plano, diferenciándose entre sí en un máximo de unos pocos grados.