Почему планеты обращаются по эллиптическим орбитам?

[juseppe]

1/R^2 это тоже не спроста. Это геометрическое свойство сферы. Что-то (гравитоны?) вылетает из центра и равномерно распределяется по сфере, а площадь сферы пропорциональна квадрату радиуса.
Практически всё центрально-симметричное зависит обратно пропорционально квадрату расстояния. Например, электростатические силы или сила света.

Это, кстати, одно из следствий физической трёхмерности пространства. Она равна коэффициенту при r, плюс единица. (В двумерном мире сила притяжения падала бы пропорционально увеличению радиуса). А то любят многие к месту и не к месту талдычить, дескать, пространство многомерно, а мы, убогие, только три измерения воспринимаем...
ЗЫЖ Помнится, у ЧД (на расстояниях меньше 3 гравитационных радиусов) не существует устойчивых орбит - сила притяжения растёт быстрее уменьшения квадрата расстояния. Вот наглядное проявление искривления трёхмерного пространства гравитацией!  

[Diletant]

Ну и что? Плотность убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, потому что каждая порция распределяется по сфере.

Это так. Но можем ли мы безапелляционно полагать, что гравитацию порождают только гравитоны,  непосредственно "налетевшие" на притягиваемое тело? Если взять аналогию с давлением газа на тело, то там участвуют практически все молекулы объема. А гравитоны должны ведь еще и "тянуть на себя" (бабка за дедку, дедка за репку...), т.е. действовать совместно. В этом случае гравитация в любой точке будет зависеть от всего к-ва в сфере. Да и не всегда притяжение пр-но квадрату. В ядре атома вроде аж в 7 степени. А там тоже сфера и частицы - переносчики.

[Андрей Антонов]

гравитацию порождают только гравитоны,  непосредственно "налетевшие" на притягиваемое тело?

Гравитация - это поле. В магнитном поле же нет никаких магнитонов

[dims]

Ну и что? Плотность убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, потому что каждая порция распределяется по сфере.

Это так. Но можем ли мы безапелляционно полагать, что гравитацию порождают только гравитоны,  непосредственно "налетевшие" на притягиваемое тело?

Так это ж неважно. Что бы там ни было, хоть ангелы, но они распределяются по сфере с центром в источнике. И плотность этих ангелов падает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Это чистая геометрия (стереометрия).

А гравитоны должны ведь еще и "тянуть на себя" (бабка за дедку, дедка за репку...), т.е. действовать совместно.

Квантовая механика позволяет одной виртуальной частице передать порцию импульса в любом направлении.

В ядре атома вроде аж в 7 степени. А там тоже сфера и частицы - переносчики.

А вот там они как раз ещё и между собой взаимодействуют. Получается коллективный эффект.

[dims]

но вопрос в том, что приводит к проявлению эллиптичности орбит- дать простое объяснение.

Совсем простого не знаю. Но орбиты из закона Ньютона выводят, по-моему, даже в школе. То есть, это не так уж и сложно.

[Diletant]

Ну ладно, с гравитонами разобрались. А вот почему круговая орбита, математически равноправная любой эллиптической, физически является преимущественной? А ведь на ранних этапах формирования планет были наверняка и близкие прохождения, сбивающие орбиты и столкновения.

[vits]

но вопрос в том, что приводит к проявлению эллиптичности орбит- дать простое объяснение.

Совсем простого не знаю. Но орбиты из закона Ньютона выводят, по-моему, даже в школе. То есть, это не так уж и сложно.

С эллиптичностью более менее ясно.А есть формулы определяющие направление осей эллипсов в солнечной системе?.Многое зависит и от точности измерений.Например земля -шар. повышаем точность-сплюснутый шар.Еще точнее-геоид. еще точнее-надо считать горы и впадины.Эсли так мерить и орбиты то вообще неизвестно какая будет линия.

[Андрей Антонов]

Орбиты эллиптичны только в системе отсчёта связанной с центральным телом. Если взять за с.о. центр Галактики, то орбиты будут в виде циклоид. Всё-таки круговая орбита - это равенство всех сил действующих не тело на всём протяжении орбиты и времени её формирования. На этапе формирования С.с. об этом и речи быть не может.

[tlgleonid]

С эллиптичностью более менее ясно.А есть формулы определяющие направление осей эллипсов в солнечной системе?

Эллиптичные орбиты определяются шестью параметрами. два параметра: большая полуось и эксцентриситет определяют форму и размер орбиты.
а вот направление оси эллипсов определяют три угловых парамера: наклон плоскости орбиты к плоскости орбиты Земли, долгота восходящего узла (направление, в котором плоскость орбиты планеты пересекает плоскость орбиты Земли) и угол ориентации эллипса в плоскости орбиты планеты (угол между восходящим узлом и направлением на перигелий). Еще вводят один параметр для однозначного определения положения - среднюю аномалию или положение планеты на какую-либо дату.
Если посмотреть на описанные углы в элементах орбит больших планет (есть в любом справочнике), то можно увидеть, что все эллипсы с солнечной системе по долготе восоходящего узла и углу между восходящим узлом и направлением на перигелий ориентированы как попало, а вот наклон орбит у больших планет незначителен (обычно меньше 10 градусов). Для астероидов и комет и этот угол может быть каким угодно.

.Многое зависит и от точности измерений.Например земля -шар. повышаем точность-сплюснутый шар.Еще точнее-геоид. еще точнее-надо считать горы и впадины.Эсли так мерить и орбиты то вообще неизвестно какая будет линия.

Вы правы. Эллипс - это только первое приближение. Не многие знают, что теория Коперника давала хуже предсказания положения планет, чем теория эпициклов древних греков. В реальности планеты испытывают взаимное влияние друг друга и описанные выше шесть элементов обиты потихоньку меняются. Первоначально записывали даже формулы для этих элементов каждой планеты в виде разложения по времени (в столетиях). Сейчас используют теорию интегрирования движения, в которой положения планет расчитывают на основе как теории Ньютона, так и релятивистской теории путем интегрирования. Затем строят таблицы положений на определенные даты, а в промежутке элементы орбит находят путем экстраполяции полиномами Чебышева-Эрмита. Так построена теория движения планет VSOP87.

[OCTPOB]

А я бы так енто дело объяснил. Планеты - это вполне естественные природные объедки (надеюс, сие очевидно  ), и их физические параметры - равно как и параметры их орбит - могут лежать в достаточно широких пределах. Чтобы орбита планеты была КРУГЛОЙ, значению эксцентриситета нужно точно "попасть в ноль". Это возможно... тиаритицки... но ооочень маловероятно.

Вот и бегают они все по эллипсам... кто-то - по более вытянутым, кто-то - по менее...

[rusakur]

гравитацию порождают только гравитоны,  непосредственно "налетевшие" на притягиваемое тело?

Гравитация - это поле. В магнитном поле же нет никаких магнитонов

Дайте тогда корректную ФИЗИЧЕСКУЮ интерпретацию понятию "поле" - ведь само понятие чисто математическое.

[rusakur]

Кстати, орбиты-то, мягко говоря, как бы и не элептические и даже не замкнутые. Есть такой интересный эффект, как смещение перигелея Меркурия (и не только его), причем, этот эффект не зависит от движения других планет.

[tlgleonid]

Гравитация - это поле. В магнитном поле же нет никаких магнитонов

С точки зрения квантовой теории поля любое поле имеет свои переносчики взаимодейтвия. В электромагнитном поле это фотоны, в слабом взаимодействии W-бозоны, в сильном - глюоны, в гравитационном - гипотетические гравитоны. Однако с последними есть проблема.
В электромагнитном поле разложение лагранжиана приводит к бесконечности некоторых членов - решается перенормировкой.
В гравитационном поле все члены бесконечны и никакой перенормировки не сделаешь. Професор Фомин, читавший нам лекции по теории гравитации утверждал, что задача решаема, если в пространстве есть некая минимальная еденица длинны (квант пространства) и тогда интегрирование нужно вести не от нуля, а от этой величины и квантовая теория гравитации будет работать.

[Андрей Антонов]

некая минимальная еденица длинны (квант пространства)

Это уже получается гиперструнное пространство

[Valeriy Iljin]

.. Всё-таки круговая орбита - это равенство всех сил действующих на тело на всём протяжении орбиты и времени её формирования. На этапе формирования С.с. об этом и речи быть не может.

  Как раз о силах и хотелось бы узнать поподробнее. Кто есть главный виновник, заставляющий планеты бегать по эллиптическим орбитам. Если есть такие силы, то они  имеются  и для Солнечной Системы, обращающейся в Галактике, и возможно заставляющие также и Солнце обращаться по эллиптической орбите.

[CTPAHHNK]

.. Всё-таки круговая орбита - это равенство всех сил действующих на тело на всём протяжении орбиты и времени её формирования. На этапе формирования С.с. об этом и речи быть не может.

  Как раз о силах и хотелось бы узнать поподробнее. Кто есть главный виновник, заставляющий планеты бегать по эллиптическим орбитам. Если есть такие силы, то они  имеются  и для Солнечной Системы, обращающейся в Галактике, и возможно заставляющие также и Солнце обращаться по эллиптической орбите.

Я не спец, но, по моему, все дело в числе оборотов, солнце их стока сделать не могеть, по этому оно и не устаканивается, а летаеть абы как(в пределах разрешенных законами Ньютона с поправками ОТО и др. ).

[BelEv]

планеты в Солнечной Системе обращаются  по эллиптическим орбитам, но не каждый сможет дать объяснение причинам столь необычной траектории движения, стабильно обращающихся вокруг Солнца, планет. Каким образом дать простейшее объяснение данному явлению?

   Ответа на конкретно поставленный вопрос не получается, потому что 99 из 100 участников астрофорума убеждённые сторонники небулярной космогонической гипотезы, в соответствии с которой небесные тела образовались в результате аккреции газа и пыли, а их орбиты обусловлены столкновениями планетозималей и резонансными явлениями.
   Совсем по другому видится Ваш вопрос с позиций горячего происхождения планетных систем, если считать, что планеты - это сгустки выброшенного из недр звезды вещества, принявшие сферическую форму и покрытые твёрдой коркой в результате кристаллизации охлаждающейся с поверхности магмы.
   Тогда простой ответ звучит так:  Параметры орбиты определяются скоростью (а точнее кинетической энергией) в момент выброса.
   После отделения от звезды сгустки выброшенного вещества движутся по инерции в поле тяготения звезды.  Небесные тела, получившие начальную скорость в пределах межу первой и второй космическими, остаются в планетной системе на эллиптических орбитах разной степени вытянутости.  При скорости V1 - орбита круговая (фокусы эллипса совмещаются в центре окружности). При скорости V2  -  эллипс разрывается и тело покидает планетную систему по пораболической траектории. 
   Теперь подробнее.  Скорость образовавшегося небесного тела можно разложить на радиальную (Vр) и тангенциальную (Vт) составляющие. В поле тяготения переменной напряжённости g(R) радиальная скорость гасится до нуля на расстоянии R.  Если на этом расстоянии значение Vт окажется в пределах между первой и второй космическими скоростями (Vт² = GM/R . . .  2GM/R), то тело остаётся в планетной системе на эллиптической орбите с перигелием на расстоянии R от фокуса. Если Vт меньше V1, то продукты выброса упадут обратно на звезду (как солнечные протуберанцы).  Если Vт больше V2  -  небесные тела покинут гравитационно связанную планетную систему по гиперболическим траекториям.
   Это в принципе. А с орбитами в Солнечной системе всё гораздо сложнее, потому что она неоднократно подвергалась гравитационному воздействию проходящих мимо Солнца звёзд спиральных рукавов Галактики. О встречах звёзд свидетельствуют геологические представления об эпохах горообразования на Земле (и на других небесных телах). Эмпирическими исследованиями в земной коре идентифицированы признаки полутора десятков эпох горообразования и складчатости, имевших место за 3 миллиарда лет. Горные системы,  региональные интрузии и эффузии разного возраста (альпийская, тихоокеанская, герцинская, каледонская, байкальская, гренвильская, готская, кольская и др.) свидетельствуют о периодически повторяющихся импульсах мощного приливного воздействия на нашу планету некоего внешнего источника поля тяготения. Разумеется, небесные тела, оказавшиеся на своих орбитах со стороны проходящей мимо Солнца звезды, испытывают заметные возмущения орбит. В последнюю, альпийскую, встречу звёзд (10 млн. лет назад) ближе других к линии, соединяющей центры звезды и Солнца, оказались Меркурий и Плутон. Их орбиты значительно  сместились и изменили наклонения. Я в январе 2008 г. выходил в "горизонтах" с темой  "Плутон - свидетель встречи звёзд", но меня забанили.
   То, что мы имеем сегодня в гравитационно изолированной Солнечной системе (разнообразие эксцентриситетов, наклонений орбит, ориентации их больших осей, перемещений перигелия), противоречит закону всемирного тяготения. Если не признать, что наша планетная система периодически подвергается динамическому воздействия внешних источников тяготения.   

[CADET]

  Ответа на конкретно поставленный вопрос не получается, потому что 99 из 100 участников астрофорума убеждённые сторонники небулярной космогонической гипотезы, в соответствии с которой небесные тела образовались в результате аккреции газа и пыли, а их орбиты обусловлены столкновениями планетозималей и резонансными явлениями.
   Совсем по другому видится Ваш вопрос с позиций горячего происхождения планетных систем, если считать, что планеты - это сгустки выброшенного из недр звезды вещества, принявшие сферическую форму и покрытые твёрдой коркой в результате кристаллизации охлаждающейся с поверхности магмы.
  

Действительно большинство тут исповедуют небулярную гипотезу, но не по ленности ума, а потому, что она наиболее непротиворечиво объясняет существующую картину мира.
Нарисуйте-ка для себя орбиту выброшенного Солнцем почему-то компактного сгустка вещества, образовавшего в итоге Землю. У вас получится идущий от поверхности Солнца отрезок эллипса или параболы, скажем, достигающий в апогее земной орбиты. Или пересекающий её, для параболы.
А теперь, объясните мне, что помешало этому эллипсу замкнуться, а "сгустку вещества" упасть обратно на Солнце? Почему, достигнув расстояния в одну а.е. от светила, сей сгусток передумал следовать законам Кеплера и перешёл на круговую орбиту? У него включился двигатель коррекции, как это бывает у ракет, выводимых на круговые орбиты?
Вы читали из "Пушки на Луну" Жюля Верна? Так вот, он понимал, что выстреленный с Земли снаряд или упадёт обратно или удалится от планеты навсегда. Но на орбиту он никак встать не может. Ни на круговую, ни даже на эллиптическую.
А вы этого, судя по всему, не понимаете, потому и создаёте нереальные, зато "прогрессивные" и альтернативные теории.

[Крупин]

Совершенно верно, если кроме сгустка ничего нет. Но можно попытаться вообразить, что вокруг молодого Солнца вращается некоторая доля вещества и от него этот сгусток получает некоторую тангенциальную скорость, которая не даёт ему упасть назад (я вовсе не разделяю подобных идей).  Но есть проблема момента импульса. При таком происшествии это вещество с примкнувшим сгустком должно приблизиться к Солнцу и вращаться поближе. И если сгустков будет очень много, в итоге всё вещество присоединится к Солнцу, которое завращается слишком быстро.
Современная Небулярная гипотеза объясняет непропорциональное распределение момента неким электромагнитным торможением первоначально быстро вращавшегося Протосолнца, которое якобы смогло таким образом передать его периферии, чтобы самому сжаться в современное медленное Солнце. Но это всё весьма голословно и цифирью не слишком подтверждённое.
Что касается выбросов с Солнца, то таким образом некоторые астрофизики пытаются объяснить происхождение хондр. Но здесь не очень массивные выбросы сгущаются в мелкие капли, которые просто увлекаются протопланетным диском, а посему не падают назад.

[CADET]

Конечно, конечно, уважаемые господа! Как же, не вращается? Наш сгусток, выплюнутый Солнцем, со скоростью чуть меньше 600 км/сек при этом не расплёскивается, благополучно минует барьер Роша, также не превратившись из компактного тела в струю. И на земной орбите его уже ждёт "некоторая доля вещества". благополучно сообщающая нашему чудесному сгустку скорость в 30 км/сек, опять таки, не расплескав его по всему Космосу. Какая у этой "доли" должна быть начальная скорость и масса, чтобы сообщить планете такую скорость? Порядочная масса, я думаю.
Вот и вернулись обратно к небулярной теории: если вокруг солнца уже вращаются такие "доли вещества", то выбросы, тем более такие чудесные, становятся излишни. Эти "доли" сами образуют планеты.