Архимед

    Одну из неразгаданных тайн солнечной системы представляет наклон экваторов планет к плоскости их орбит. К числу таких планет относится и Земля, ось вращения которой отклонена от перпендикуляра к плоскости эклиптики (плоскости земной орбиты) на угол в 23,5º. Из любой гипотезы о происхождении солнечной системы, в том числе из общепринятой, следует, что оси планет должны быть установлены перпендикулярно плоскости их орбит. Но если причины, накренившие оси других планет пока не выяснены, то наклону земной оси можно найти объяснение. Если верно, что земная ось была когда-то перпендикулярна к плоскости эклиптики, то в её нынешнем наклоне естественно обвинить спутник Земли – Луну. Именно Луна как ближайшее космическое тело оказывает наибольшее воздействие на вращение Земли.

    Луна – это уникальный объект Солнечной системы. Уступая Земле размерами всего в 4 раза, а массой в 81, она может считаться не просто спутником, а полноправным членом двойной планеты, как иногда называют систему Земля-Луна. Действительно, все прочие планеты, исключая разве что Плутон (система Плутон-Харон) и Нептун (система Нептун–Тритон), имеют спутники несопоставимые с ними по размеру и массе. Поэтому движение спутников всецело подчинено воздействию главенствующей планеты: посредством одних только приливных сил она ускоряет или тормозит спутники, поворачивает плоскости их орбит, совмещая с плоскостью своего экватора. И в то же время сами спутники – это существа бесправные, они почти не влияют на движение планеты, на её вращение и наклон оси.

    Совсем другое дело – Луна. Она не только заставляет Землю двигаться вокруг общего центра масс, далеко отстоящего от центра планеты (на 2/3 её радиуса), не только заметно тормозит её вращение, но и поворачивает земную ось, вызывая прецессию и нутацию (подробнее об этом в книге К.А. Куликова “Вращение Земли”, – М.: Недра, 1985). Но, оказывается, кроме общеизвестных явлений нутации и прецессии, Луна может производить и другие, куда менее выраженные и одновременно более важные манипуляции с земной осью.

    Так, вполне возможно, что именно Луна накренила некогда земную ось на угол 23,5°, породив тем самым времена года. То, что прежде экватор Земли совпадал с плоскостью её орбиты, кажется вполне логичным. Это наиболее вероятное следствие образования планет из протопланетного облака. На заключительной стадии развития облака все его части двигались по орбитам практически в одной плоскости. Поэтому образовавшимся из него планетам и их частям следовало вращаться вокруг Солнца и вокруг оси в той же самой плоскости и в ту же сторону, что и само облако. В общем, всё почти так и получилось. Но вот экваториальные сечения ныне лежат практически в этой плоскости не у всех тел Солнечной системы, а только у Меркурия, Венеры и Юпитера, как и у самого Солнца. У остальных планет оси заметно наклонены: у Земли, Марса, Сатурна и Нептуна – на близкие углы, меняющиеся в пределах от 23,5° до 29,5°, а у Урана и Плутона – вообще на 98° и 122° соответственно. О причинах, вызвавших наклон планетных осей, остаётся только гадать. И только у Земли, как будет показано ниже, наклон удаётся последовательно объяснить воздействием Луны.

    Прежде всего, постепенное наклонение земной оси может быть вызвано приливным трением (о нём подробнее в книге А. В. Бялко “Наша планета – Земля”, — М.: Наука, 1989, стр. 69). Напомним, что суть этого явления в следующем (см. рис. 1). Созданные Луной в океане Земли приливные горбы увлекаются вращающейся Землёй в сторону от линии OA Земля-Луна (на угол около 2°). А поскольку от разной удалённости горбы притягиваются к Луне с разными силами, то они создают вращающий момент M, направленный против угловой скорости ω Земли и потому тормозящий вращение планеты, приводя к росту земных суток. (Подсчёт колец роста на ископаемых кораллах показал, что не так давно сутки были заметно короче, и в году умещалось не 365, а 400–600 дней, и современные приборы подтверждают, что сутки продолжают ежегодно нарастать примерно на 2·10^-5 с.) Но это если смотреть на лунную орбиту в плане. Если же рассматривать систему Земля-Луна сбоку (рис. 2), а момент M и угловую скорость ω изображать векторами, то станет ясно, что момент трения почти никогда не направлен точно вдоль земной оси и вектора ω. Из-за того, что экваториальная плоскость Земли составляет с направлением OA на Луну некоторый угол (от 0 до 28,5°), на тот же угол отклонён от земной оси и момент M, созданный расположенными вдоль OA приливными горбами, этими “тормозными колодками”. Совершенно так же направлено вносимое моментом M изменение угловой скорости Δω. А потому момент изменяет помимо длины вектора угловой скорости ещё и направление его (ω₁ переходит в ω₂), вызывая, как видно из рисунка, постепенное наклонение земной оси. Именно наклонение, а не обычную прецессию!

    Этот процесс наглядно иллюстрирует крутящийся волчок – излюбленная модель вращающейся Земли. Закрутив волчок, можно видеть (рис. 3), как его ось медленно поворачивается, описывая коническую поверхность: происходит прецессия, аналогичная прецессии земной оси. Кроме того, заметно, что под действием созданного трением тормозящего момента круги, описываемые концом волчка, расширяются – ось физической игрушки постепенно накреняться, причём тем быстрее, чем сильнее она отклонена от вертикали. Совершенно так же момент трения кренит и ось Земли.

    Момент, кренящий Землю, сопоставим с моментом, замедляющим её вращение. А поскольку предполагается, что вращение планеты за время существования системы Земля-Луна значительно замедлилось – по некоторым оценкам в 4 раза, – то надо ожидать, что и угол наклона земной оси заметно вырос. Так, по оценке Джорджа Дарвина (сына прославленного создателя эволюционной теории, Чарльза Дарвина), данной в книге “Приливы и родственные им явления в солнечной системе” (М.: Наука, 1965, стр. 215), в то время, когда земные сутки составляли только шесть часов, наклон земной оси должен был равняться всего 11°. Но здесь же он замечает, что полностью объяснить современный наклон земной оси к плоскости эклиптики приливным трением Луны нельзя. Большой начальный наклон Земли был вызван какой-то другой причиной. Но какой же именно?..

    Как ни странно, причина может опять же заключаться в Луне, только механизм наклона будет иной. В ту эпоху, когда наклон земной оси был мал, большим оказывался уже угол наклона лунной орбиты к плоскости эклиптики. Этот угол лишь со временем уменьшился до современных 5°. Виновато в этом опять же приливное трение. Приливные горбы Земли, притягивая Луну с разными силами, создают орбитальный момент, равный по закону противодействия (закону сохранения момента импульса) моменту, тормозящему Землю, и направленный противоположно, то есть ускоряющий Луну. Этот момент постепенно приводит к увеличению радиуса и эксцентриситета лунной орбиты. (Точно так же приливы, создаваемые на Солнце Меркурием, постепенно превратили орбиту этой планеты из окружности в сильно вытянутый эллипс, со вторым по величине эксцентриситетом среди планет).

    Но кроме того этот момент, действуя противоположно тормозящему земному, стремится совместить плоскость лунной орбиты с плоскостью эклиптики. Правда, в то время, когда момент направлен вдоль земной оси, он стремится заставить Луну двигаться в плоскости земного экватора, как это уже проделало большинство планет со своими регулярными спутниками, а Солнце – с Меркурием. Но из-за быстрого, с периодом в десятилетия, поворачивания лунной орбиты (аналогичного прецессии Земли) под воздействием Солнца и планет момент не успевает этого сделать и, действуя усреднёно, лишь помогает совмещать плоскости лунной и земной орбит. В итоге, приходится объяснять не только начальный наклон земной оси, но и большой наклон лунной орбиты, которой исходно тоже полагалось бы лежать в плоскости земной орбиты, если только это не захваченный планетой спутник.

    И тут самое время обратиться к теории происхождения Луны. Анализ возраста и состава поверхности Луны, произведённый по добытым автоматами пробам лунного грунта, позволяет с уверенностью утверждать, что Луна – это не приобретённый спутник, а тело, существующее рядом с Землёй изначально, с самого своего рождения. Более того, многие считают, что Луна не просто одновременно с Землёй сформировалась на орбите, но была порождена нашей планетой, как бы откололась от неё в результате гигантского катаклизма, предположительно даже оставив Земле на память гигантский шрам в месте своего отделения – впадину Тихого океана. Кстати, автором этой гипотезы был всё тот же Джордж Говард Дарвин, как и отец занимавшийся изучением эволюции, но не земной жизни, а самой Земли, системы Земля-Луна и всей Солнечной системы. Другая связь с биологией состоит в том, что Землю на картинках в школьных атласах часто сравнивают с абрикосом, имеющим ядро и тонкую кожицу. Процесс исторжения Луны Землей аналогичен лишению абрикоса ядра. Интересно, что та же абрикосная модель работала в микромасштабе: эритроцит, теряющий в процессе эволюции ядро, был сравнён с абрикосом, становящимся курагой при удалении ядра (см. «Эритроцит глазами инженера» // «Инженер», №11, 2005). Эта аналогия роднят микро-, макро- и мегамир. Во всех трёх случаях прототело рождает по паре близнецов: от системы эритроцит-тромбоцит до системы Земля-Луна. Кроме сходства химического состава о родстве Земли и Луны говорят многие расчёты и количественные оценки. Так, время существования Луны, оказывается, совпадает по порядку величины со временем, необходимым для её удаления от Земли (под действием приливного трения) до современного расстояния.

    Здесь приведём ещё одну оценку, подтверждающую земное происхождение Луны. Подтверждает земное родство спутника тот самый непонятный факт заметного наклона лунной орбиты и земной оси к эклиптике, который надо объяснить. Поскольку первоначально сформировалась только протоЗемля, то именно её ось должна была б установиться перпендикулярно плоскости орбиты. Но при разделении планеты на Землю с Луной, те получили свои собственные угловые скорости и моменты количества движения (L_Л и L_З), вектора которых, а значит и оси вращения, могли быть сориентированы как угодно, в том числе и наклонно к плоскости земной орбиты. Но при этом по закону сохранения момента импульса вектор суммы орбитального момента Луны и осевого Земли вышел бы равным моменту импульса протоЗемли и, подобно ему, оказался бы перпендикулярен плоскости земной орбиты.

    Неужели и сейчас векторная сумма моментов этих небесных тел даёт вектор, совпадающий с нормалью к плоскости эклиптики? Оказывается, нет. Из-за прецессии земной оси и аналогичного поворачивания лунной орбиты, наклонённой к земной на 5°, эти два вектора (L_Л и L_З) вращаются, причём с разными угловыми скоростями, описывая в своём движении два конуса с общей осью, перпендикулярной к эклиптике (рис. 4). А потому эти два вектора (L_Л и L_З), вообще говоря, не могут дать в сумме вектор, перпендикулярный к плоскости земной орбиты – три таких вектора почти никогда не лежат в одной плоскости. Но зато, когда вектора L_Л и L_З всё же попадают в одну плоскость с нормалью n, по разные стороны от неё, их сложение как раз даёт вектор L_Σ, почти совпадающий с n, а точнее отклоняющийся от неё на угол меньший 13-ти угловых минут, т. е. около 0,23°. Это возможно лишь благодаря тому, что моменты импульса Земли и Луны находятся в удивительно точном соответствии между собой. Покажем это.

    Тангенциальная (параллельная плоскости эклиптики) составляющая момента импульса Земли найдётся как L_Зτ= I_Зω_З·sin(23,5º), где I_З – осевой момент инерции Земли, а ω_З – её угловая скорость (ω_З= 7,3·10^-5 с^-1). Если бы Земля была однородным шаром, её момент инерции нашёлся бы как I_З= 2M_ЗR_З²/5, где M_З – масса Земли (M_З= 5,98·10²⁴ кг), а R_З – её радиус (R_З= 6,38·10⁶ м). В действительности земной шар неоднороден, так как значительная часть массы сосредоточена в его ядре. Поэтому истинная величина момента инерции примерно в 1,2 раза меньше получаемой по формуле (см. книгу А.В. Бялко «Наша планета – Земля»). В итоге получим L_Зτ= 203·10³⁶ кг·м²/с.

    Для Луны L_Лτ= I_Л ω_Л·sin(5º), где I_Л – орбитальный момент инерции Луны, а ω_Л – её орбитальная угловая скорость (ω_Л= 2,66·10^-6 с^-1). I_Л= M_Лr², где M_Л – масса луны (M_Л= 7,4·10²² кг), r – радиус лунной орбиты (r= 3,84·10⁸ м). Откуда L_Лτ= 225·10³⁶ кг·м²/с.

    Как видим, тангенциальные составляющие моментов импульса (203·10³⁶ и 225·10³⁶ кг·м²/с) почти уравновешивают друг друга, – такое совпадение навряд ли случайно. Их не скомпенсированная разность в 22·10³⁶ кг·м²/с и отклоняет вектор суммы L_Σ=5610·10³⁶ кг·м²/с на угол 0,23° от нормали к плоскости земной орбиты.

    Выходит, несмотря на то, что вектора крутились, как флюгера на крыше, сделав миллионы оборотов, прецессия, как и следовало ожидать, не меняла угла их наклона к эклиптике, а только поворачивала. Вот почему, когда вектора L_Л и L_З занимают друг относительно друга положение, имевшее место при разделении Земли и Луны, вектор их суммы снова совпадает с исходным, перпендикулярным к эклиптике. Не отразилось, как видно, на их сумме L_Σ и приливное трение, менявшее наклон и длину векторов L – момент импульса просто перераспределялся между Землёй и Луной, однако суммарный момент системы Земля-Луна (найденный для соответствующих исходному положений) оставался неизменным. Сохранение этого момента свидетельствует и о том, что не было никакого удара крупного космического тела, вызвавшего по одной из гипотез отделение Луны, – такой удар неизбежно наклонил бы ось протоЗемли и найденное здесь совпадение не имело бы места. Следовательно, спутник создан нашей планетой в ходе внутренних процессов. И верной оказывается не гипотеза большого удара, а гипотеза Дарвина (прежде общепринятая, теперь она многими незаслуженно отвергается).

    Похоже, что Земля и впрямь породила Луну, буквально выстрелила ею, словно пушка – ядром, склонив при этом свою ось (по принципу жюльверновского романа “Вверх дном”). До этого ось могла отклоняться от нормали на угол менее 0,23°, вместо нынешних 23-х. Итак, Луна вполне могла наклонить земную ось. Тогда ось Земли наклонилась по двум причинам: первая – это отделение Луны, вторая – Луной же созданное приливное трение. Герои жюль-верновских романов “С Земли на Луну”, “Вокруг Луны” и “Вверх дном” сильно разочаровались бы в столь близкой им Луне, знай они, что именно Луна накренила ось Земли, которую они тщетно пытались выправить. Но что же накренило другие планеты? Упомянутый Дж. Дарвин заметил, что невозможно объяснить значительный наклон осей других планет приливным воздействием их спутников, а потому “приходится допустить, что была какая-то иная причина, заставившая оси планет принять наклонное положение к их орбитам”.

    И это так: все спутники, как уже говорилось, чересчур малы для этого, слишком незначительны в сравнении со своими планетами. Если наклон планетных осей и был вызван, как у Земли, массивными спутниками, то те уже давно покинули родные планетные системы и либо сами сделались планетами, либо распались на обломки, образовавшие позднее мелкие спутники, планетарные кольца и пояс астероидов. Так, возможно, Уран – это в действительности бывший спутник Сатурна, некогда отделившийся от него и при том заметно наклонивший сатурнову ось. В свою очередь предполагают, что Уран имел некогда в качестве спутника планету Нептун. В таком случае именно его отделение могло так сильно наклонить ось Урана. И лишь Земля сохранила рядом с собой свой уникальный спутник, сумевший сделать обещанное Архимедом, непосильное для членов “Пушечного клуба” из “Вверх дном” и невозможное для любых спутников (в отношении своих планет): Луна, используя центр масс в качестве точки опоры, перевернула Землю.

Сергей Семиков

Дата установки: 30.12.2007
[

Наклонение планет и наклон оси

Видимое положение планеты в небе определяется только геометрией орбиты. Наклон его оси влияет только на его ориентацию, как мы видим в телескоп.

Солнечную систему легче представить в терминах эклиптических координат . Геоцентрическая широта Солнца всегда около 0 °, как и гелиоцентрическая широта Земли. Наклонение орбиты планеты измеряется относительно эклиптики, и ее максимальное отклонение по широте связано с этим наклоном. Каждая планета пересекает эклиптику на север в восходящем узле и на юг в нисходящем узле.

Например, орбита Сатурна имеет большую полуось 9,6 а.е. и наклонена к эклиптике на 2,5 °. Его гелиоцентрическая широта проходит так далеко к северу или югу от эклиптики в течение 29,5-летнего периода. Орбита Земли приближает нас на 1 а.е. в противостоянии, поэтому геоцентрическая эклиптическая широта Сатурна может достигать ± 2,8 °.

Орбита Меркурия имеет большую полуось 0,4 а.е. и наклонена на 7 °, поэтому диапазон его гелиоцентрической эклиптики составляет ± 7 °. В нижнем сочленении на расстоянии ~ 0,6 а.е. его диапазон геоцентрической эклиптики составляет около ± 5 °.

Преобразование эклиптических координат в экваториальные — это трехмерное вращение под углом 23,4 °, а не простая сумма. Также орбита планеты и ось Земли могут быть наклонены в разные стороны. Восходящий узел Сатурна находится на 114 ° долготы к востоку от точки весеннего равноденствия J2000; наклон его орбиты и наклон нашей оси так сильно не совпадают по фазе. Эфемериды JPL HORIZONS за 29 лет оппозиций и соединений Сатурна дают геоцентрические склонения в диапазоне ± 22,6 °.

Наклон оси Сатурна на 26,7 ° относительно плоскости его орбиты совершенно не влияет на его склонение. Эффект, который мы действительно наблюдаем, заключается в том, что в разных точках его орбиты его кольца кажутся открытыми на север, открытыми на юге или с ребром и наклоненными на восток или запад, как показано здесь .

Поскольку вы упомянули солнечный экватор, он наклонен к эклиптике на 7,2 °. Планеты пересекают его, но их склонения тоже не связаны с этим.

AST 1002, Раздел 1, Домашнее задание

2.2 Предположим, что орбита Луны круговая. Предположим, вы стоите на стороне Луны, обращенной к Земле. Как Земля могла бы двигаться по небу, когда Луна произвела один оборот вокруг Земли? Как бы вам представлялись «фазы Земли» по сравнению с фазам Луны, если смотреть с Земли?

Поскольку одна и та же сторона Луны все время обращена к Земле, Земля останется неподвижным в небе — ни восхода, ни захода.Солнце, однако будет двигаться по небу, поэтому Земля будет показывать фазы. Эти фазы будет противоположно фазам Луны, если смотреть с Земли. В то время новой луны Земля была бы полной. Во время полнолуния, Земля будет новой.

2.8 Опровергает ли возникновение солнечных и лунных затмений это мнение? что Солнце и Луна вращаются вокруг Земли? Объясните свои рассуждения.

Нет. Затмения вызваны относительной положения Солнца, Луны и Земли.Они могут быть на связи, если Солнце и Луна вращаются вокруг Земли или если Земля и Луна вращаются вокруг Солнца. (Жаль — избавило бы от путаницы!)

2.11 Наклон оси вращения Юпитера составляет 3 градуса. Если Земля ось имела такой наклон, объясните, как это повлияет на наши времена года.

У нас не было бы много времен года, если бы ось вращения Земли были наклонены всего на 3 градуса. Чем дальше будет холоднее, тем холоднее будет вы переместились с экватора, но сезонных изменений будет очень мало.

2.18 Предположим, что угол наклона экватора Земли относительно ее орбиты был 10 градусов вместо 23,5 градусов. На какой широте будет Арктика? а антарктические круги и тропик быть расположены?

Полярный круг будет на 80 градусах северной широты; Антарктика Круг будет на 80 градусах южной широты. Тропик Рака будет на широта 10 градусов северной широты; Трипик Козерога будет на 10 градусах южной широты

Наклон Сатурна, вызванный его спутниками, говорят исследователи — ScienceDaily

Два ученых из CNRS и Университета Сорбонны, работающие в Институте небесной механики и расчета эфемерид (Парижская обсерватория — PSL / CNRS), только что показали, что влияние спутников Сатурна можно объяснить наклон оси вращения газового гиганта.Их работа, опубликованная 18 января 2021 года в журнале Nature Astronomy , также предсказывает, что наклон будет еще больше увеличиваться в следующие несколько миллиардов лет.

Скорее, как Давид против Голиафа, похоже, что наклон Сатурна на самом деле может быть вызван его лунами. Это заключение недавней работы, выполненной учеными из CNRS, Университета Сорбонны и Университета Пизы, которая показывает, что нынешний наклон оси вращения Сатурна вызван миграцией его спутников, и особенно его крупнейшего спутника. , Титан.

Недавние наблюдения показали, что Титан и другие луны постепенно удаляются от Сатурна намного быстрее, чем предполагали ранее астрономы. Включив эту увеличенную скорость миграции в свои расчеты, исследователи пришли к выводу, что этот процесс влияет на наклон оси вращения Сатурна: по мере того, как его спутники удаляются все дальше, планета наклоняется все больше и больше.

Считается, что решающее событие, которое наклонило Сатурн, произошло относительно недавно.Более трех миллиардов лет после своего образования ось вращения Сатурна оставалась лишь слегка наклоненной. Примерно миллиард лет назад постепенное движение его спутников вызвало резонансное явление, которое продолжается и сегодня: ось Сатурна взаимодействовала с траекторией планеты Нептун и постепенно наклонялась, пока не достигла наклона 27 °, наблюдаемого сегодня.

Эти результаты ставят под сомнение предыдущие сценарии. Астрономы уже пришли к согласию о существовании этого резонанса.Однако они полагали, что это произошло очень рано, более четырех миллиардов лет назад, из-за изменения орбиты Нептуна. С того времени ось Сатурна считалась стабильной. Фактически, ось Сатурна все еще наклоняется, и то, что мы видим сегодня, является лишь переходной стадией в этом сдвиге. В течение следующих нескольких миллиардов лет наклон оси Сатурна может увеличиться более чем вдвое.

Исследовательская группа уже пришла к аналогичным выводам относительно планеты Юпитер, которая, как ожидается, подвергнется сравнимому наклону из-за миграции своих четырех главных спутников и резонанса с орбитой Урана: в течение следующих пяти миллиардов лет наклон Юпитера ось могла увеличиваться от 3 ° до более 30 °.

История Источник:

Материалы предоставлены CNRS . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Девятая планета могла наклонить всю солнечную систему, кроме Солнца

Ребекка Бойл

Большой хулиган?

Калтех / Р. Hurt (IPAC)

Завистливая Девятая Планета могла привлечь внимание своих братьев и сестер.Если в нашей Солнечной системе существует массивная девятая планета, это может объяснить, почему планеты не совпадают с Солнцем.

Восемь больших планет все еще вращаются вокруг Солнца в первоначальной плоскости своего рождения. Солнце вращается вокруг своей оси, но, что удивительно, это вращение наклонено: ось расположена под углом 6 градусов относительно линии, перпендикулярной плоскости планет.

Есть несколько теорий, объясняющих этот резкий наклон, в том числе временное притяжение прошедшей звезды эоны назад или взаимодействие между магнитными полями Солнца и изначальным пыльным диском, сформировавшим Солнечную систему.Но трудно объяснить, почему вращение Солнца совпадает с вращением планет.

Две группы астрономов только что объявили новое объяснение: гипотетическая массивная планета во внешней Солнечной системе может мешать орбитам всех других планет.

Ранее в этом году Майкл Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене утверждали, что эта Девятая Планета может быть ответственна за некоторые из беспорядочных движений ледяных миров во внешней Солнечной системе.Когда эта планета подключена к нашим моделям, махинации небес становятся более понятными.

Теперь идея может быть распространена на орбиту всех планет, — говорит Элизабет Бейли из Калифорнийского технологического института, которая выполнила эту работу вместе с Брауном и Батыгиным.

«Поскольку мы думаем, что Девятая Планета имеет значительный наклон, если он существует, то это означает, что это может изменить положение вещей», — говорит Бейли, и на правильную величину. «Это один кусочек головоломки, который, кажется, сочетается друг с другом, и он действительно, кажется, поддерживает гипотезу Девятой Планеты.”

Планета имела бы массу в 5-20 раз больше Земли и вращалась бы по чрезвычайно эксцентричной орбите, достигая в 250 раз расстояния между Солнцем и Землей в самой дальней точке. Эта удлиненная траектория заставила некоторых предположить, что когда-то это была экзопланета и была похищена Солнцем.

Если бы это произошло достаточно рано, то его гравитационного воздействия с момента рождения Солнечной системы было бы достаточно, чтобы вывести орбитальную плоскость планет из выравнивания с Солнцем, говорит Бейли. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун будут двигаться как одно целое, поэтому Девятая Планета не сможет перемещать их по отдельности, как шарики для игры в пинбол.Вместо этого наклонится вся солнечная система как единое целое.

Наклон Девятой Планеты, а не ее масса, является ключевым, говорит Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега в Ницце, Франция, который независимо пришел к аналогичному выводу. Если бы речь шла о массе, Юпитер был бы главным подозреваемым.

«Важно то, что возмущающая планета находится вне плоскости. Юпитер не может вызвать собственный наклон », — говорит он.

Однако наклон Солнца не доказывает, что Девятая Планета существует.Для этого потребуется увидеть это в телескоп.

Ссылка на журнал: Бейли, Браун и Батыгин: arxiv.org/abs/1607.03963v1; Морбиделли и его коллеги: arxiv.org/abs/1607.05111

| Национальное географическое общество

Ось — это невидимая линия, вокруг которой вращается или вращается объект. Объект может быть крошечной частицей, меньше одного атома. Или это может быть звезда массой в тысячу солнц.

В любом случае ось объекта проходит через его центр масс или центр масс.Центр масс объекта — это точка, в которой внешняя сила, действующая на объект, действует так, как если бы объект был расположен именно в этой точке — где объект кажется «сбалансированным». Центр масс Земли действительно меняется. Океанские приливы смещают центр масс, но недостаточно, чтобы радикально сместить ось планеты.

Каждая планета в нашей солнечной системе вращается вокруг своей оси. Итак, у каждой планеты есть Северный и Южный полюсы — точки, где ось пересекается с поверхностью планеты.

Время, за которое планета или другой небесный объект совершает один оборот вокруг своей оси, называется периодом вращения.Период вращения Земли составляет около 24 часов или суток.

Наклон оси

У некоторых планет, таких как Меркурий, Венера и Юпитер, оси почти полностью перпендикулярны или направлены вверх и вниз.

Ось Земли не перпендикулярна. Он имеет осевой наклон или наклон. Наклон оси — это угол между осью вращения планеты и ее орбитальной осью. Ось орбиты планеты перпендикулярна плоскости эклиптики или орбиты, тонкому диску, окружающему Солнце, простирающемуся до края Солнечной системы.

Наклон оси Земли (также известный как наклон эклиптики ) составляет около 23,5 градусов. Из-за такого наклона оси солнце светит на разных широтах под разными углами в течение года. Это вызывает сезоны.

Уран имеет самый большой наклон оси в Солнечной системе. Его ось наклонена примерно на 98 градусов, поэтому его северный полюс находится почти на экваторе. Астрономы подозревают, что этот экстремальный наклон был вызван столкновением с планетой размером с Землю миллиарды лет назад, вскоре после образования Урана.

Axial Precession

Ось Земли кажется стабильной, но на самом деле она очень медленно качается, как волчок. Земной оси требуется около 26000 лет, чтобы совершить круговое «колебание». Это колебание называется осевой прецессией.

Ось Земли помогает определить Полярную звезду, а прецессия оси — изменить ее. В настоящее время, например, ось Земли указывает на звезду под названием Полярная звезда. Полярная звезда, получившая свое название из-за того, что находится почти прямо над Северным полюсом, в настоящее время является Полярной звездой.

Однако Полярная звезда не всегда будет Полярной звездой. Ось Земли медленно отклоняется от Полярной звезды. Еще через 13000 лет он будет указывать на новую Полярную звезду, звезду под названием Вега.

Космическая катастрофа, сбившая Уран вбок, также сделала его спутники

НОВЫЙ ОРЛЕАН — Гигантский удар камня размером с Землю, который отбросил Уран в сторону, возможно, также помог создать наклонные спутники планеты, как показало новое исследование.

Полюса, вдоль которых вращается Земля, в основном направлены так же, как полюса Солнца и почти всех других планет солнечной системы.Однако Уран необычен в том смысле, что его ось вращения наклонена на колоссальные 98 градусов (относительно плоскости Солнечной системы), что означает, что он, по сути, вращается на боку. Ни одна другая планета Солнечной системы не наклонена так сильно — например, Юпитер наклонен примерно на 3 градуса, а Земля — ​​примерно на 23 градуса.

Исследователи из Японии предполагают, что гигантское космическое столкновение могло не только повалить Уран на бок, но и создать большую часть лун планеты. [Фотографии Урана, наклоненной планеты]

Уран обладает 27 известными лунами.Восемнадцать из этих спутников вращаются вокруг экватора планеты, и эти «обычные» спутники составляют 98 процентов общей массы спутников Урана, сказал ведущий автор исследования Юя Исидзава из Университета Киото в Японии. Остальные девять лун являются «неправильными» в том смысле, что их орбиты отклонены от экватора Урана, и предыдущие исследования предполагали, что эти спутники были захвачены после образования Урана.

При компьютерном моделировании исследователи обнаружили, что камень размером с Землю, ударяющийся о новорожденный Уран, мог помочь придать планете ее нынешний наклон.В то же время моделирование показало, что обломки от столкновения могут продолжить коллапс и образовать луны с орбитами и массой, аналогичными тем, которые имеют реальные спутники Урана.

«Материал двух тел выбрасывается в диск обломков, и, наконец, из диска обломков формируются спутники», — сказал Ишизава Space.com. «Можно объяснить наклон оси и формирование регулярных спутников Урана одновременно». [5 самых странных фактов об Уране]

Исидзава отметил, что первоначальное моделирование исследователей действительно предсказало образование ряда лун, которые будут вращаться вокруг Урана на расстояниях ближе, чем настоящие спутники планеты сегодня.Он предположил, что дальнейшие исследования должны изучить, как орбита таких лун может со временем распадаться и потенциально в конечном итоге уничтожить эти спутники, объясняя их текущее отсутствие вокруг Урана.

Исидзава и его коллеги подробно рассказали о своих открытиях 13 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Новом Орлеане.

Следите за сообщениями Чарльза К. Чоя в Twitter @cqchoi. Следуйте за нами @Spacedotcom, Facebook и Google+. Оригинальная статья на Space.com.

Планета Уран наклонилась в сторону от множественных ударов

Согласно новому исследованию, гигантская планета Уран была перевернута на бок в результате серии ударов, а не одного нокаутирующего удара, как считалось ранее.

Находка проливает свет на раннюю историю Урана и его многочисленных спутников. По словам исследователей, это также может заставить астрономов переосмыслить свои представления о том, как формировались и развивались планеты-гиганты Солнечной системы.

«Стандартная теория формирования планет предполагает, что Уран, Нептун и ядра Юпитера и Сатурна образовались в результате аккреции только небольших объектов в протопланетном диске», — сказал руководитель исследования Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега в Ницце. Франция, в заявлении.«Они не должны были пострадать от гигантских столкновений». [Фотографии Урана, наклоненной планеты-гиганта]

«Тот факт, что Уран был поражен как минимум дважды, предполагает, что значительные удары были типичными для образования планет-гигантов», — добавил Морбиделли. «Итак, стандартная теория должна быть пересмотрена».

Необычная планета

Уран — настоящий чудак в нашей солнечной системе.

Его ось вращения наклонена на колоссальные 98 градусов, что означает, что он, по сути, вращается на боку.Ни на одной другой планете нет такого наклона. Юпитер наклонен, например, на 3 градуса, а Земля — ​​на 23 градуса.

Ученые давно подозревали, что какой-то сильный удар сбил Уран с ног. По словам исследователей, общепринятая мудрость заключалась в том, что один объект, в несколько раз более массивный, чем Земля, нанес ущерб, врезавшись в Уран давным-давно.

После серии компьютерных симуляций Морбиделли и его команда, возможно, нашли лучшее объяснение.

Исследование было представлено в четверг (6 октября) на совместном заседании Европейского конгресса по планетологии и Отдела планетологии Американского астрономического общества в Нанте, Франция.

Множественные удары?

Исследователи начали с моделирования сценария одиночного удара. Они обнаружили, что столкновение, вероятно, произошло в самые ранние дни Солнечной системы, когда Уран все еще был окружен диском из пыли и газа, который в конечном итоге сформировал его луны.

После чудовищного столкновения диск должен был преобразоваться вокруг новой, сильно искривленной экваториальной плоскости Урана. Луны разделяют наклон Урана, что они действительно делают.

Пока все хорошо, но затем, по словам исследователей, моделирование преподнесло сюрприз. Если бы произошло всего одно столкновение, спутники Урана демонстрировали бы ретроградное движение, вращаясь по орбите в противоположном направлении, чем то, которое астрономы наблюдают сегодня.

Чтобы учесть расхождение, исследователи немного изменили параметры своих симуляций.

Они обнаружили, что серия, по крайней мере, из двух меньших столкновений может объяснить движения лун намного лучше, чем одно гигантское столкновение, говорят исследователи. Таким образом, ранняя Солнечная система могла быть более изменчивым и жестоким местом, чем считалось ранее, добавили они.

Следите за новостями космической науки и исследований на SPACE.com в Twitter @Spacedotcom и на Facebook .

различных сезонов на разных планетах

Весна на Земле начинается в следующем месяце, но на других планетах Солнечной системы зима может длиться годами.