• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.01.2019
Редакция Naked Science
13
17 021

Как несимметричное порождает симметрию, или Почему все планеты вращаются в одной плоскости

3.4

Ученые нередко говорят, что в бесконечно большой Вселенной может произойти все что угодно. Однако наблюдения, расчеты и симуляции показывают, что в звездных системах планеты всегда обращаются вокруг звезды в одной плоскости и в одном направлении. Выясняем, почему так происходит.

Солнечная система
©Wikipedia / Автор: Иван Беляев

В Солнечной системе царит порядок: четыре внутренних планеты, пояс астероидов и четыре газовых гиганта вращаются вокруг Солнца в одной плоскости. И даже если выйти за эти границы, выяснится, что пояс Койпера также находится в этой плоскости. Учитывая то, что Солнце имеет сферическую форму и в космосе появляются звезды, вокруг которых планеты вращаются в каких угодно направлениях, факт того, что в нашей системе все выстроилось таким образом, кажется слишком уж большим совпадением. Более того, мы наблюдали, что почти в каждой звездной системе планеты выстраиваются так же. Попробуем разобраться, с чем это связано.

На сегодня ученые рассчитали орбиты планет с поразительной точностью. Они выяснили, что небесные тела вращаются вокруг Солнца в одной и той же двумерной плоскости с различием не более 7°.

Более того, если убрать из этого уравнения Меркурий — самую близкую к Солнцу планету, — станет заметно, насколько верно все остальное упорядочено по отношению друг к другу: отклонения от неизменной плоскости Солнечной системы составляют не более двух градусов.

Восемь планет Солнечной системы вращаются вокруг Солнца практически в идентичной плоскости – неизменной плоскости. Это типично для известных звездных систем / © Joseph Boyle

К тому же планеты вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается оно само вокруг своей оси. Как вы уже могли догадаться, ось вращения Солнца также находится в пределах 7° отклонения по сравнению с орбитами всех планет в системе.

Тем не менее сложно представить, что все сложилось так само собой, а не кто-то извне втиснул все тела в одну систему и заставил их двигаться в одной плоскости. Интуитивно можно предположить, что орбиты должны быть ориентированы случайным образом, так как гравитация работает одинаково во всех трех (пространственных) измерениях. Также вероятнее предположить образование некоего роя из клочков вещества, нежели упорядоченный набор идеальных кругов. Дело в том, что, если очень сильно отдалиться от Солнца — дальше планет и астероидов, дальше кометы Галлея и ей подобных, выйти даже за пределы пояса Койпера, — именно это вы и увидите.

Итак, почему планеты оказались в одном диске? Почему они все расположены в одной плоскости, а не беспорядочно летают вокруг звезды? Чтобы понять это, нужно вернуться во времена, когда Солнце только начинало формироваться из одного из молекулярных газовых облаков, из которых образуются все звезды во Вселенной.

Большое молекулярное облако, каких много в Млечном Пути и других галактиках местной группы, часто будет разрываться, сжиматься и порождать новые, массивные звезды с течением времени / © Yuri Beletsky/Las Campanas Observatory/Carnegie Institution for Science/J. Alves/M. Lombardi/C. J. Lada

Когда молекулярное облако становится достаточно массивным, гравитационно связанным и достаточно холодным, чтобы сжиматься и коллапсировать под действием собственной гравитации, — вроде туманности Трубка (сверху слева), — оно образует достаточно плотные области, в которых появляются новые звездные кластеры (обозначены кругами на картинке, в правом верхнем углу).

Вы тут же обратите внимание, что эта туманность, как и любая подобная ей, не имеет идеальной сферической формы, она скорее необычно продолговата. Гравитация не терпит несовершенств, а из-за того, что это инерционная сила, возрастающая вчетверо при каждом уменьшении расстояния к массивному объекту вдвое, она воспринимает даже небольшие различия в исходной форме и значительно усиливает их за короткий срок.

В результате получается звездообразующая туманность с несимметричной формой: звезды в ней образуются в областях с самой высокой плотностью газа. Но если заглянуть внутрь нее и посмотреть на отдельные звезды, то мы увидим, что они представляют собой практически идеальные сферы — вроде Солнца.

Однако как сама туманность стала несимметричной, так и отдельные звезды, сформировавшиеся в ней, образовались из сверхплотных несимметричных сгустков. Эти сгустки коллапсируют в одном из трех измерений, а так как вещество, из которого состоим мы, атомы, атомные ядра и электроны, притягивается само к себе и взаимодействует при столкновении с другим веществом, в итоге получится продолговатый диск из вещества. Да, гравитация будет притягивать большую ее часть к центру диска, в котором сформируется звезда, но вокруг нее образуется то, что ученые называют протопланетным диском. И благодаря космическому телескопу «Хаббл» нам удалось увидеть эти диски напрямую.

Это первая своего рода подсказка, указывающая на то, что в итоге получится нечто упорядоченное в одной плоскости. Чтобы перейти к следующему шагу, нам придется обратиться к симуляциям, так как мы еще недостаточно долго существуем и попросту не успели наблюдать это явление — а ему требуется около миллиона лет — в молодой звездной системе.

После того как протопланетный диск «сплющивается» в одном измерении, он продолжит сжиматься с попаданием все большего вещества в его центр. Но, несмотря на то, что большая часть материала сосредоточится в нем, немалая часть газа и пыли выйдет на стабильные вращающиеся орбиты в этом диске.

Согласно симуляциям, асимметричные сгустки материи сначала сжимаются в одно измерение, а затем начинают вращаться. Именно в этой плоскости и формируются планеты / © C. Burrows/J. Krist/K. Stabelfeldt/NASA

Почему? Существует физическая величина, которая должна сохраняться: угловой момент, рассказывающий нам, сколько вращается вся система — газ, пыль, звезда и все остальное. То, как угловой момент работает и как равно он распределен между всеми частицами системы, по сути, указывает, что все в диске должно двигаться, грубо говоря, в одном направлении — по часовой стрелке или против нее. Со временем этот диск достигнет стабильных размеров и плотности, а затем небольшие гравитационные неустойчивости начнут превращать эти неустойчивости в планеты.

Конечно, есть небольшие различия между частями диска, как и небольшие различия в изначальных условиях. Звезда, образующаяся в центре, это не одна точка, а скорее протяженный объект — около миллиона километров в диаметре. При сложении всех этих деталей воедино не получится идеальной плоскости, но выйдет что-то очень близкое к ней. По сути, мы совсем недавно нашли первую планетную систему за пределами Солнечной, в которой нам удалось наблюдать процесс формирования молодых планет в одной плоскости.

Протопланетный диск вокруг молодой звезды HL Тельца. Промежутки в диске обозначают присутствие новых планет / © ALMA/ESO/NAOJ/NRAO

Молодая звезда HL Тельца, расположенная примерно в 450 световых годах от Земли, окружена протопланетным диском. Возраст самой звезды оценивается примерно в миллион лет. Очевидно, что это диск, в котором все находится в одной плоскости, однако в нем присутствуют темные «разрывы». Каждый из этих разрывов соответствует молодой планете, притянувшей все вещество в своих окрестностях. Пока не известно, какие из них в итоге объединятся, какие выбросит из диска, а какие переместятся внутрь него и будут поглощены материнской звездой. Между тем нам представилась возможность наблюдать поворотный момент в развитии молодой звездной системы. И пусть ранее ученые смогли наблюдать молодые планеты, именно этот этап исследовать не удавалось. Все этапы формирования звездной системы удивительны и соответствуют одной и той же истории.

Но почему планеты находятся в одной плоскости? Потому что они формируются из несимметричного газового облака, которое сначала коллапсирует в кратчайшем направлении, затем вещество «сплющивается» и «склеивается» с самим собой, после чего сжимается по направлению к центру. Но вместо того, чтобы упасть на него, оно начинает вокруг него вращаться. В итоге из неоднородностей в этом молодом диске образуются планеты, которые продолжают вращаться в той же плоскости с разницей в несколько градусов.

Это один из тех случаев, когда наблюдения и симуляции, основанные на теоретических расчетах, удивительным образом согласуются друг с другом. Так что, где бы во Вселенной вы ни оказались, любые планеты вокруг любых звезд всегда будут вращаться в одной плоскости.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
30 октября
Елизавета Александрова

Под рыжим верхним слоем с виду обычного камня открылся целый калейдоскоп довольно неожиданных оттенков. Это особенно интересно с учетом того, где лежит камень — в марсианском кратере, который по всем признакам когда-то был озером.

Позавчера, 21:01
Татьяна

Органические молекулы с пи-связью образуют очень устойчивые геометрии, которые не любят нарушаться. В 1924 году немецкий химик Юлиус Бредт сформулировал соответствующий запрет, вошедший в учебники химии. Тем не менее это в некоторых случаях возможно. В новой работе американские исследователи представили несколько «антибредтовских» соединений из класса олефинов.

Позавчера, 14:37
Березин Александр

До сих пор астрономы испытывали сомнения в возможности наличия на этом спутнике Урана жидкой воды: при диаметре в 471 километр и температуре поверхности на уровне жидкого азота Миранда казалась слишком маленькой для длительного существования подледного океана.

30 октября
Елизавета Александрова

Под рыжим верхним слоем с виду обычного камня открылся целый калейдоскоп довольно неожиданных оттенков. Это особенно интересно с учетом того, где лежит камень — в марсианском кратере, который по всем признакам когда-то был озером.

Позавчера, 08:53
Evgenia

Бразильский ученый и преподаватель показал, как применить физические законы и математический аппарат для понятных студентам ежедневных задач. Он рассчитал и обосновал идеальную форму пивного бокала.

Позавчера, 21:01
Татьяна

Органические молекулы с пи-связью образуют очень устойчивые геометрии, которые не любят нарушаться. В 1924 году немецкий химик Юлиус Бредт сформулировал соответствующий запрет, вошедший в учебники химии. Тем не менее это в некоторых случаях возможно. В новой работе американские исследователи представили несколько «антибредтовских» соединений из класса олефинов.

14 октября
Алиса Гаджиева

Полторы тысячи лет назад климат в Северном полушарии резко изменился. В Дании так похолодало, что там стало невозможно заниматься сельским хозяйством. Авторы нового исследования считают, что именно этот период был прообразом Фимбульвинтера — зимы, предшествующей Рагнарёку.

30 октября
Елизавета Александрова

Под рыжим верхним слоем с виду обычного камня открылся целый калейдоскоп довольно неожиданных оттенков. Это особенно интересно с учетом того, где лежит камень — в марсианском кратере, который по всем признакам когда-то был озером.

15 октября
Татьяна

Сейчас Япония привлекает людей со всего мира, но так было не всегда. На протяжение десяти тысяч лет архипелаг оставался изолированным от остального мира, пока туда не начали прибывать первые «мигранты» с континента. Это показал генетический анализ останков человека эпохи Яёй.

[miniorange_social_login]

Комментарии

13 Комментариев
-
0
+
Подобные вопросы никогда не будут решены в рамках трех измерений. Дело в том, что нам дана только часть картины. Это становится понятным только если рассматривать ее в четырех измерениях. Никакие "планеты" вообще не вращаются. Это только видимость. Представьте, что перпендикулярно плоскости, на которой вы живете, перемещается пружина. Что мы увидим на своей плоскости? "Вращение" пятна по кругу. Вот нечто подобное мы и наблюдаем. Четвертое измерение - это время.
Эндер _
28.11.2020
-
1
+
Так и не нашёл в статье простого объяснения, почему все планеты в солнечной системе вращаются в одной плоскости. Всё объяснение ограничилось одной единственной фразой: "Эти сгустки коллапсируют в одном из трех измерений". Но ПОЧЕМУ они сжимаются именно в одном направлении, если гравитация действует равномерно во всех трёх?! Думал, хотя бы здесь найду ответ на этот вопрос, как и на похожий: почему кольца Сатурна - это именно кольца, а не сферы... Видимо, придётся искать дальше. :(
    Romam Pervak
    06.04.2022
    -
    0
    +
    Он же написал, гравитация квадратична расстоянию, малейшая нестабильность приведёт к схлопыванию в направлении, заданном случайно, в шар стягивается вещество уже достаточно плотное, с увеличившимся сопротивлением слабых сил, аналог вязкости
    +
      ещё комментарии
      Эндер _
      07.04.2022
      -
      0
      +
      малейшая нестабильность приведёт к схлопыванию в направлении, заданном случайно
      Это понятно. Поскольку направление случайно, то одни сгустки схлопнутся в одном направлении, другие в другом и т.п. То есть нет какого-то одного преобладающего направления. Почему же в итоге всё оказывается в одной плоскости?
        Romam Pervak
        07.04.2022
        -
        0
        +
        Вращающееся облако из-за центробежных сил вытянется в диск, далее понятно. Непонятно, куда приведёт эволюция очень быстро и медленно вращающиеся облака. Если момент вращения ничтожно мал, возможен вариант систем сферических, но насколько мне известно, они всё равно будут стремиться к минимальной энергии, т. е. упорядочению в минимальном колличестве плоскостей.
Aleks Petrov
22.11.2020
-
-1
+
Я всегда думал что Солнце звезда второго поколения. Звезда первого поколения тоже вращалась, в ту же сторону что и сейчас Солнце, потом она взорвалась. Большинство тяжёлых элементов улетело не так далеко, как газ, но так как имели первоначальный момент вращения после взрыва продолжили вращаться в том же направлении что и звезда. Потом из тяжёлых элементов сформировались планеты Земной группы, из газов - планеты гиганты, из воды - кометы.
-
0
+
Попытка подтвердить правоту "Пылевой Вселенной" ( КК-конденсационная конденсационная) наталкивается на "предварительные трудности: 1. Откуда в прото-облаке взялась Пыль, - "смесь сложных веществ"? 2. Даже, если допустим "чудесное явление Облака", то: Какие внешние силы сообщили угловой момент Облаку, вынудили вращаться? 3. К сожалению, эти 2 "простых" (безответных) вопроса лишают всякого смысла дальнейшие рассуждения. 4. Вращение (осевое) космических объектов, - явление универсальное, поэтому решение проблемы возникновения момента импульса звёзд, планет, спутников, как я думаю, имеет принципиальное значение. Решение, по всей видимости, невозможно найти в рамках "Пылевой Вселенной". Успех решения всех "Парадоксов Космоса", порождённых неверной КК-концепцией, возможно только в рамках парадигмы "Полевой Вселенной", по которой Первичная Материя имела изначально полевую, электромагнитную природу. Это ЭМС-модель строения ядер звёзд, планет, спутников... (ШМ-шаровой молнии) Вашего покорного слуги. ЭМС - электромагнитный солитон тороидальной формы, в котором "упакованы" магнитное и электрическое вихревые поля. По моей ЭМС-модели в центре Солнца находится ЭМС - тор, в окрестностях которого "Рождалось Вещество", начиная с нейтронов. Это процесс позволил создать плазменную оболочку Солнца, рождение нейтронов создавало "материал" для синтеза сложных элементов из лёгких. Важнейшим (для землян...) эволюционным этапом явился взрывной процесс образования планетарной системы Солнца - СС. Примеры подобного сценария рождения планет существуют, например: "Туманность Ожерелье", Новая в Лебеде А (фото последней "поразительно походит на якобы "снимок ЧД"!?). "Жемчужные Ожерелья" будущих планет взрывным путём выбрасываются из экваториальной плоскости параллельно ей. Электрический и магнитный диполи родительской звезды ориентируют вторичные ЭМС-планет параллельно звёздным. В этом заключается причина прямого с Солнцем вращения планет (большинства), одинакового направления обращения их вокруг Солнца, почти круговых орбит.
Как вариант. Планеты возникли в результате разрушения одной из двойных звёзд. Из центра получились планеты Земной группы и как пена, пояс астероидов. Из внешних слоёв погибшей звезды получились газовые гиганты и как пена - пояс комет.
-
0
+
Релятивистские потоки сознания ВАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ способны ионизировать даже охлажденный мозг однако...:))) Если бы такую ЭНЕРГИЮ запихать в ТУРБИНУ и подключить к ГЕНЕРАТОРУ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, то можно было бы снабжать электричеством целый регион!!!
Yuri Kossagovsky
25.04.2020
-
0
+
. спутники звезды вращаются гуськом именно потому же почему стада животных в траве передвигаются друг за дружкой по тропе - так легче преодолевать сопротивление травы и встречного ветра и не сбиться с дороги от стада . а спутникам звезды - планетам приходится преодолевать бесконечное скопище частиц мироздания и видимой материи и невидимой Темной Материи . -=- . автор статьи пишет: "... атомные ядра и электроны, притягивается само к себе и взаимодействует при столкновении с другим веществом, в итоге получится продолговатый диск из вещества." . ядра не притягиваются сами к себе согласно теории "Всемирное Давление Частиц" (Фатио-Косаговский) ядра двигаются на встречу друг другу . и чем ближе они к друг другу тем решительнее удары именно фронтального давления сталкивают их . . .
DELETED
09.03.2019
0
Как я полагаю, Субстанция ЭФИРА Мироздания обретает шарообразность ТОЛЬКО с визуализацией совмещённого ТРОЙНОГО центра по водородной оболочке Большой Вселенной, после "рождения" первого атома водорода, как следствие работы сил ГЛОБАЛЬНОГО ВИХРЯ Мироздания, который, по своему образу и подобию провоцирует вихре-образность и в Большой Вселенной и внутри оболочек Малых Вселенных, включая подобные завихрения воздушных потоков на Земле, океане, и в магматических объёмах внутри каждой из неостывших планет СС. ... Я так понимаю, что ты должен был понять, что водородная оболочка Вселенной (условно), как я предполагаю, состоит из, со стороны СРЕДЫ Вселенной, - из атомов водорода, переходящая в слой частиц распада атомов водорода, в продолжении электронно-протонного слоя, к стерильной субстанции ЭФИРА Мироздания - квантовых, а затем пост-квантовых безмассовых частиц к стерильной СУБСТАНЦИИ Мироздания! Да, возможно предположить, что эта оболочка СРЕДА-ЭФИР имеет некоторую толщину в а.е., представляющую некую энерго-пограничную оболочку между шарообразным объёмом СРЕДЫ Вселенной и стерильным бесконечно-большим пространством ЭФИРА Мироздания - стерильной СУБСТАНЦИЕЙ, равномерно разделяющая внутренний объём СРЕДЫ Вселенной ТОЛЩИНОЙ с изменяющейся энергетической плотностью, в подобии слоёв атмосферы Планеты Земля... Ведь, что-то, какие-то силы должны удерживать Вселенную от разбегания 5-ти процентной вещественной части СРЕДЫ Вселенной - от ХАОСА! Итак, Вселенная - атомно-водородный реактор! И, как на каждом атомном реакторе должна быть силовая/защитная ОБОЛОЧКА, и, весьма внушительная, и, которая изредка взрывается... Уловил? Вселенная - так же взрывается! Да так, что её осколки прорвали оболочку нашей Малой Вселенной. Чему уже есть первые примеры... Эйнштейн, ошибочно, и принял взрыв Малой Вселенной, у которой оболочка СРЕДА/ЭФИР не выдержала, за Большой Взрыв и, "использовав" парадигму ТОЧКИ, получил за сингулярность, что - нобелевку... Как я предполагаю. В.А.
Bitwo Hc
21.01.2019
-
0
+
почему я думал, что это и ежу понятно
Илья
21.01.2019
-
0
+
Когда в резонанс входит фракталы уровня Вселенной, то образуется черная дыра с одно стороны, а с другой стороны образуется новая звезда. Всё зависит от места наблюдения этого явления - изнутри мы увидим черную дыру, а находясь снаружи, мы увидим рождение звезды. Приблизительно так. Да, звезды, скорее всего, имеют форму тора с почти совмещенным центром вращения, а не шара, как впрочем, и планеты. Так, что наше Солнце - это тор, внутри, которого черная дыра в параллельную Вселенную, которая инициирует ядерную реакцию. Вот посмотрите тут вид Солнца с полюса – https://zen.yandex.ru/media/funscience/pervyi-v-istorii-snimok-severnogo-poliusa-solnca-5c09695d59f30300aa95a0a9?&from=feed Все планеты вращаются в одной плоскости потому, что наше Солнце, как, впрочем, и все остальные звезды не шар, а тор с почти совмещенной точкой вращения. Кстати, доказательства этому есть изображения в сети, полученные с космического аппарата, который смог подняться выше плоскости эклиптики и увидеть полюс Солнца. Внутри всякой звезды находится черная дыра, которая, собственно, и есть инициатор создания звезды. В результате колебательного процесса фракталов они входят в резонанс, и происходит прорыв энергии и материи из параллельной Вселенной. В результате происходит преодоление кулоновского барьера и начинается ядерная реакция, которая и создает звезду, которую держит электромагнитном поле. Получается, что действие гравитации этой энергетической структуры работает в одной плоскости - вот вам и вращение планет в одной плоскости, а все остальные просто улетели, если, что было. Кстати, все планеты, как и наша планета, Земля, созданы по такому же принципу, как и звезды, только, конечно, в значительно меньших объемах, они тоже не шар, а тор с почти совмещенной точкой вращения. И внутри Земли не железоникелевое ядро, а черная дыра, которая инициирует ядерную реакцию.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно