Почему планеты имеют тенденцию вращаться в одном направлении, хотя они сформировались из падающих астероидов?

9

Осевые наклоны астероидов, кажется, изменяются случайным образом (дайте мне знать, если это предположение неверно), в то время как планеты имеют сильную тенденцию вращаться таким же образом. Если планеты образовались в результате столкновения астероидов, разве сумма случайных наклонов не должна привести к случайному вращению планет? Конечно, важны и другие факторы, такие как угол и скорость ударов, эффект YORP, центробежное разрушение и тому подобное, но как это может иметь систематическое влияние на вращение?

Церера ведет себя с наклоном 4 °, но другие из первых обнаруженных астероидов имеют наклоны, такие как 84 °, 50 °, 42 °. Частицы пыли (и молекулы газа, если применимо) обязательно вращаются случайным образом. Солнечная туманность имела чистый спин, гравитация и трение которого проявились на орбитах планет. Но не должна ли сеть вращения быть индивидуальной для каждой планеты с некоррелированными наклонами, как орбитальная ориентация для каждой звезды?

— LocalFluff
источник

Я полагаю, что наклонение орбиты следует учитывать в дополнение к осевому наклону.

— LocalFluff

Одно из моих любимых небольших видео, связанных с этим: youtube.com/watch?v=tmNXKqeUtJM

— userLTK

Аналогично: astronomy.stackexchange.com/questions/6183/…

— BowlOfRed

13

Вы правы в том, что наклон астероидов распределен очень случайным образом, и что вращение Солнечной туманности вносит незначительный вклад в этот наклон и лишь слегка искажает его.

Однако вы не правы, что случайность просто складывается. Случайность фактически все больше и больше компенсируется, когда вы объединяете большое количество астероидов, пока вращение туманности не станет доминирующим фактором. Это связано с Законом больших чисел .

Например, бросить кости. Результат случайный. Бросьте 10 кубиков, подсчитайте их сумму и поделите на 10. Уже не так далеко от среднего? Вы можете сделать то же самое с тысячами кубиков или миллионами астероидов. Когда количество астероидов, образующих объект, действительно велико, наклон не будет далеко от среднего значения, определяемого вращением туманности.

Тот же аргумент касается склонности и того факта, что, хотя орбиты планет эллиптические, они не настолько далеки от круговой, как случайная орбита.

— SE - прекратить увольнять хороших парней
источник

Но закон больших чисел складывается в среднем. Бросание планет, таких как игра в кости, в среднем не приводит к вращению планет вообще. Разве не странно, что кости показывают четное количество точек почти все время? Если вращение туманности влияет на вращение каждой планеты, но не вращение астероидов, тогда мне нужно больше объяснений, чтобы понять, как это так. Существует ли какая-либо связь между вращением Солнечной туманности и вращением отдельных планет, образованных в ней?

— LocalFluff

3

@LocalFluff То, что среднее значение случайного движения будет равно нулю, это моя точка зрения! Результирующее вращение обусловлено единственной неслучайной составляющей - вращением солнечной туманности.

— SE - прекратить увольнять хороших парней

Это было бы самым разумным объяснением, но все еще довольно коротким. Как вращение Солнечной туманности систематически влияет на каждую отдельную планету, которая формируется в ней одинаково? Разве половина планет не подвергалась воздействию таким образом, который опрокинул их?

— LocalFluff

1

Я ненавижу придираться, но твой третий абзац очень сильно смешивает слово «кости». «бросить кубик» должно быть «бросить кубик », а «кубики» - это не слово, правильная форма множественного числа - «кубик». Я пытался предложить редактирование, но не хватило символов для подсчета.

— Коди

2

Я должен согласиться с LocalFluff здесь. Вы почти не ответили на вопрос, описав, как «неслучайное вращение солнечной туманности» фактически заставляет планеты вращаться, как они это делают. Если вы утверждаете, что случайно объединяющиеся астероиды объединяются со средним значением, то в среднем астероиды вращаются вместе с диском, и тогда остается вопрос, как они вращаются таким образом (в среднем). Вы просто перенесли вопрос в другую область, но не дали ответа.

— зефир

3

Помните, что в протопланетном диске скорость вращения , которая является кеплерианской, при расстоянии звезды r изменяется как $v_r$

v_{р} (р) знак равно \sqrt{\frac{г M}{р}} (1)

$v_r(r) = \sqrt{\frac{GM}{r}} ~ ~~~~~~~~~~~~ (1)$

r < r_{0}

$r<r_0$

v_{r} > v_{r} (r_{0})

$v_r>v_r(r_0)$

р_{ЧАС} знак равно р_{0} \sqrt[3]{\frac{м_{п L a N е T}}{3 м_{s T a р}}} (2)

$r_H = r_0 \sqrt[3]{\frac{m_{planet}}{3 m_{star}}} ~~~~~~~~~(2)$

r_{0}

$r_0$

$r_H$ $r_H$
$v_r(r)-v_r(r_0)$

TL; DR Небольшие объекты размером примерно с размер астероидов прирастают случайными импульсами импульсов. Массивные объекты, протопланетные и выше, накапливают систематические разности скоростей, таким образом, давая им чистый угловой момент.

— AtmosphericPrisonEscape
источник

Можете ли вы быть уверены, что протопланетный диск кеплеровский? У тебя есть источник? Как указывает LocalFluff , это приведет к дифференциальному вращению диска (чем быстрее, тем ближе вы находитесь), что должно привести к тому, что вращения будут противоположно выровнены относительно вращения диска. Диск - это протяженный объект с множеством конкурирующих сил, помимо центральной силы тяжести, и я думаю, что это кеплеровский вариант в лучшем случае очень грубое приближение.

— зефир

Я, конечно, могу согласиться с тем, что к тому времени, когда диск будет создан, эти другие силы должны быть незначительными, и он будет очень близко кеплеровским, но к этому моменту протопланеты, вероятно, уже имеют свои конечные направления вращения (за исключением любых крупных столкновений).

— зефир

@zephyr: Абсолютно неправильно насчет сроков. С чего бы это? Кеплеровский диск обосновывается в масштабе свободного падения вместе с центральной звездой. С тех пор, между рождением планет и рассеянием диска в возрасте 1-10 лет, он становится почти кеплеровским. Я согласен, что диск не совсем кеплеровский, так как в игре есть градиенты давления, но они составляют несколько процентов суб-кеплерианства. Для углового момента планеты вы должны учитывать относительный импульс, поэтому аргумент LocalFluff неверен.

— AtmosphericPrisonEscape

2

Сохранение момента импульса. Спин протопланетного диска будет случайным образом определяться при его первоначальном формировании, но затем он становится доминирующим фактором. Вещество в диске затем вращается вокруг центра масс в том же направлении, даже когда оно группируется в астероиды, а затем в протопланеты. Несмотря на то, что объекты имеют свое собственное вращение, все они имеют больший эффект воздействия диска на них. Таким образом, все планеты вращаются в одном направлении, кроме Урана и Венеры. Я думаю, что гипотеза для них - все еще протопланетное столкновение, которое сбило Урана с его стороны и Венеры прямо над ней.

— GBowman
источник

Не должна ли быть тенденция вращаться в противоположном направлении, поскольку внутренняя часть диска (и планеты) вращается быстрее, чем внешняя?

— LocalFluff

1

Сохранение момента импульса в значительной степени сохраняет момент импульса, когда газообразные планетарные туманности конденсируются с образованием планет, несмотря на трение и столкновения. Это показано ниже.

Угловой импульс тел в нашей солнечной системе приведен в http://www.zipcon.net/~swhite/docs/astronomy/Angular_Momentum.html

Они не постоянны, но газообразные планеты имеют тот же порядок величины. Орбитальный угловой момент тела Радиус орбиты (км) орбитальный период (дни) масса (кг) L

Меркурий 58.e6 87,97 3,30e23 9,1e38

Венера 108.e6 224.70 4.87e24 1.8e40

Земля 150.e6 365.26 5.97e24 2.7e40

Марс 228.e6 686,98 6,42e23 3,5e39

Юпитер 778.e6 4332,71 1,90e27 1,9e43

Сатурн 1429.e6 10759.50 5.68e26 7.8e42

Уран 2871.e6 30685.00 8.68e25 1.7e42

Нептун 4504.e6 60190.00 1.02e26 2.5e42

Они порядка е ^ 43. (У Марса есть меньший момент импульса. Некоторые, возможно, были распределены к поясу астероидов.)

Кажется, что каждая внешняя планета имеет одинаковый момент импульса!

Я изначально думал, что Сурья Сиддханта использовал постоянство момента импульса, но это даже проще. Это просто теория снежного плуга, которая заставляет большие орбиты собирать больше частиц. Смотрите "Как авторы Сурья Сиддханты нашли диаметры других планет в Солнечной системе?"

Я даю эту таблицу, чтобы проиллюстрировать постоянство углового момента даже в нашей солнечной системе, предположительно сконденсированной из первичной солнечной туманности, факт, который древние могли использовать для определения диаметров планет. Постоянство углового момента требует, чтобы планеты вращались и вращались вокруг Солнца (или центра масс).

Если бы был момент импульса, то для начала понятно. Любая большая масса газа или туманности в конечном итоге образует вихри в результате турбулентности с вращениями в противоположных направлениях, когда вращения возникают естественным образом (из-за нестабильности жидкости). Если каждая часть сгущается до звезды (и солнечной системы), то возникнут планетарные системы.

Наша солнечная система, возможно, была сформирована с другим механизмом, который является проходящей звездой, которая передала угловой момент оригинальной солнечной туманности.

Тела очень большого масштаба также конденсируются в галактики (скажем) и должны иметь черные дыры в своих центрах, чтобы уловить угловой момент. Угловой момент не может быть разрушен.

Я хотел бы добавить это, вращательный момент импульса всех тел.

Угловой момент вращения, л

Тело / масса кг / радиус (км) период вращения (дни) / л

Вс / 695000 /24,6 / 1,99e30 / 1,1,1e42

Земля / 6378 / 0.99 /5.97e24 /7.1e33

Юпитер / 71492 / 0,41 / 1,90e27 / 6,9e38

Обратите внимание, что момент вращения Солнца также равен e ^ 42. Угловые импульсы вращения всех планет малы по сравнению с угловыми импульсами орбиты.

Внешние планеты и Солнце имеют одинаковые угловые моменты!

Какое-то равнораспределение угловых моментов на работе?

— Партха Шаккоттай
источник