Будничные вопросы для специалистов

[postoronim]

Хочу получить ответ на несколько элементарных вопросов. Кто советует мне гуглить, отвечу, что не хочу гуглить по каждому вопросу отдельно и тратить время на получение разжиженной инфы... к тому же можно попасть на сомнительные источники...
1. Почему Солнечная система дискообразная (т.е. орбиты всех планет не разбросаны по 360 во всех плоскостях, а лежат почти в одной плоскости)? Связано ли это с собственным вращением Солнца? Или здесь преобладают взаимные гравитационные воздействия планет?
2. Как расположены орбиты спутников планет СС (точно так же как и планеты СС?)? Лежат ли орбиты спутников в одной плоскости с орбитами всех планет СС?
3. Наклоны осей вращения планет относительно плоскостей их орбит вокруг Солнца - это противоречие небесной механике или следствие катаклизмов? Должны ли в идеале оси вращения быть перпендикулярными плоскостям орбит?
4. Как расположены орбиты известных комет: хаотично или в плоскости орбит планет?
Спасибо!

[Сергей Шмальц]

4. Как расположены орбиты известных комет: хаотично или в плоскости орбит планет?Спасибо!

Хаотично, но всё же с растущим кол-вом комет ближе к эклиптике. Также и наклонения их орбитальных клоскостей могут меняться в обе стороны (ближе к/дальше от эклиптики) даже в сроки измеряемые всего в несколько единиц тысяч лет, хотя опять же обычно наблюдается тенденция к "оседанию" на эклиптику с дальнейшими колебаниями в каких-то пределах вблизи от неё.

[Muxa]

1. Почему Солнечная система дискообразная (т.е. орбиты всех планет не разбросаны по 360 во всех плоскостях, а лежат почти в одной плоскости)? Связано ли это с собственным вращением Солнца? Или здесь преобладают взаимные гравитационные воздействия планет?

Обычно это объясняют образованием СС из протопланетного диска. Диск плоский, вот и остались планеты в этой плоскости.

2. Как расположены орбиты спутников планет СС (точно так же как и планеты СС?)? Лежат ли орбиты спутников в одной плоскости с орбитами всех планет СС?

Большие спутники как правило лежат в плоскости экватора планеты. Эта плоскость как правило не совпадает с плоскостью орбиты собственно планеты. Крайние случаи - Юпитер (экватор в плоскости орбиты) и Уран (экватор почти перпендикулярен плоскости орбиты).

4. Как расположены орбиты известных комет: хаотично или в плоскости орбит планет?

Долгопериодические кометы - хаотично. Поэтому не кольцо, а облако Оорта.
Короткопериодические испытывают сильное влияние со стороны планет.

[Крупин]

2. Как расположены орбиты спутников планет СС (точно так же как и планеты СС?)? Лежат ли орбиты спутников в одной плоскости с орбитами всех планет СС?

Большие спутники как правило лежат в плоскости экватора планеты. Эта плоскость как правило не совпадает с плоскостью орбиты собственно планеты. Крайние случаи - Юпитер (экватор в плоскости орбиты) и Уран (экватор почти перпендикулярен плоскости орбиты).

    Если быть абсолютным буквоедом, то крайний случай не Уран, а Венера, которая вращается в обратном в орбитальному направлении (угол 180⁰, в то время, как для Урана 98⁰. Но (суточное) вращение Венеры настолько медленное, что можно сказать она и не вращается вовсе.

[taurus]

Хочу получить ответ на несколько элементарных вопросов. Кто советует мне гуглить, отвечу, что не хочу гуглить по каждому вопросу отдельно и тратить время на получение разжиженной инфы... к тому же можно попасть на сомнительные источники...
1. Почему Солнечная система дискообразная (т.е. орбиты всех планет не разбросаны по 360 во всех плоскостях, а лежат почти в одной плоскости)? Связано ли это с собственным вращением Солнца? Или здесь преобладают взаимные гравитационные воздействия планет?
2. Как расположены орбиты спутников планет СС (точно так же как и планеты СС?)? Лежат ли орбиты спутников в одной плоскости с орбитами всех планет СС?
3. Наклоны осей вращения планет относительно плоскостей их орбит вокруг Солнца - это противоречие небесной механике или следствие катаклизмов? Должны ли в идеале оси вращения быть перпендикулярными плоскостям орбит?
4. Как расположены орбиты известных комет: хаотично или в плоскости орбит планет?
Спасибо!

Поскольку специалисты молчат, возмусь ответить, хотя и не являюсь таковым в этой области.

1. Солнечная система "плоская" в силу "генетических" причин: она образовывалась из вращающейся туманности, которая "уплощалась" в процессе своей эволюции в планетную систему.

2. Орбиты спутников, образовывавшихся вместе со своими центральными планетами, лежат близко к плоскости экваторов этих планет (но не обязательно в плоскости эклиптики); орбиты захваченных спутников хаотичны

3. Наклон осей планет - не "противоречие небесной механике" и не "следствие катаклизмов", а скорее следствие случайностей в процессе конденсации планет

4. Изначально орбиты комет, объектов очень древних, почти хаотичны к плоскости системы, но под гравитационнным влиянием планет-гигантов, в основном Юпитера, после каждого прохода перигелия кометы имеют шанс изменить орбиту в сторону а) укорочения, б) "округления" и в) "уплощения" к эклиптике.

Детали пояснят все-таки специалисты.

[Крупин]

1. Солнечная система "плоская" в силу "генетических" причин: она образовывалась из вращающейся туманности, которая "уплощалась" в процессе своей эволюции в планетную систему.

    В общем и целом это приблизительно так в соответствии с идеологией Канта-Лапласа, которую, однако, не следует воспринимать слишком догматически. В экзопланетных системах нередки случаи ретроградного обращения планет ( https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=73859.0 ), которые слишком уж многочисленны, чтобы списать их всецело на эффект Козаи. Да и в нашей родной системе проблемка есть – солнечная ось довольно значительно наклонена (на 7 градусов) к среднепланетной плоскости, что не очень вяжется с образованием Солнца и планет из идеально ровненького протопланетного диска.

2. Орбиты спутников, образовывавшихся вместе со своими центральными планетами, лежат близко к плоскости экваторов этих планет (но не обязательно в плоскости эклиптики); орбиты захваченных спутников хаотичны

    Не то, что не обязательно в плоскости эклиптики, но почти поголовно с ней не совпадают. Исключение составляет один лишь Юпитер, экваториальная плоскость которого практически совпадает с орбитальной, вследствие чего наблюдается регулярное затмение галилеевых спутников. У меня есть разумное объяснение этому:

https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=16070.0
http://corum.mephist.ru/index.php?showtopic=16185
http://wasp.phys.msu.ru/forum/index.php?showtopic=14816

3. Наклон осей планет - не "противоречие небесной механике" и не "следствие катаклизмов", а скорее следствие случайностей в процессе конденсации планет

    Наклон осей – да следствие случайностей. Но по сегодняшним теориям слипания планет из многочисленных мелких планетезималей такового наклона вообще не должно было бы быть вследствие закона больших чисел (из теории вероятностей). Планетезимали ведь падают на планету с разных сторон под разными углами и при огромном числе мелочи должно было бы произойти статистическое усреднение. Так что, наклон – это всё-таки в некотором роде следствие катаклизма – одного соударения с крупным объектом.

4. Изначально орбиты комет, объектов очень древних, почти хаотичны к плоскости системы, но под гравитационнным влиянием планет-гигантов, в основном Юпитера, после каждого прохода перигелия кометы имеют шанс изменить орбиту в сторону а) укорочения, б) "округления" и в) "уплощения" к эклиптике.

    В классической механике, частью которой является механика небесная, нет стрелы времени – время математически обратимо. Поэтому для каждой траектории с округлением кометной орбиты имеется обратная траектория с хаотизацией правильной орбиты (стоит только пустить запись в обратном направлении). Посему юпитер никак не может систематически целенаправленно переводить кометы на гладкие орбиты.

   Однако, есть два кометных резервуара – хаотический – дальние Оортовские кометы и Койперовский – кометы ближнего заНептунья. Эти ближние кометы как и планеты дискового формирования и их орбиты изначально сравнительно гладкие.

[postoronim]

Несколько ответов меня смущают. Во-первых, если дискообразность СС является следствием образования ее из протопланетного диска, тогда должны существовать планетные системы с хаотическим расположением плоскостей их орбит вокруг материнской звезды (как кометы у СС). Или образование звездных систем из исключительно дисков - это правило? Другого образования быть не может?
Во-вторых, я полагал, что вращение спутников вокруг планет должно группироваться в плоскости экватора планеты, так как гравитация на экваторе меньшая за счет вращения планеты вокруг своей оси. Это правило тем более вероятнее, чем быстрее вращение планеты. Если спутник будет вращаться перпендикулярно плоскости экватора планеты, то он будет испытывать разницу в гравитации и его орбита не будет постоянной: при прохождении над полюсами, он будет приближаться к планете, а при пересечении плоскости экватора будет удаляться. Эта периодичность будет постоянно изменять его орбиту за счет ускорения при пересечении полюсов. Орбита будет вытягиваться и становиться все более эллипсоидной.
Поправьте меня, если я не прав.

[Alexu007]

Несколько ответов меня смущают. Во-первых, если дискообразность СС является следствием образования ее из протопланетного диска, тогда должны существовать планетные системы с хаотическим расположением плоскостей их орбит вокруг материнской звезды (как кометы у СС). Или образование звездных систем из исключительно дисков - это правило? Другого образования быть не может?

Вращающийся газопылевой шар в невесомости должен неминуемо превратиться в диск - со всех сторон равномерно сжимается гравитацией, но в плоскости экватора растягивается центробежной силой. Скорее всего сперва диск, а уже после образование планет.

[e+]

Несколько ответов меня смущают. Во-первых, если дискообразность СС является следствием образования ее из протопланетного диска, тогда должны существовать планетные системы с хаотическим расположением плоскостей их орбит вокруг материнской звезды (как кометы у СС). Или образование звездных систем из исключительно дисков - это правило? Другого образования быть не может?

Не может. Для того, чтобы не упасть на звезду частицам пыли и газу надо вращаться вокруг неё. Если они не будут делать это делать в одной плоскости, то будут сталкиваться. Поэтому в результате остаётся только диск.

[taurus]

гравитация на экваторе меньшая за счет вращения планеты вокруг своей оси.

Это что за такой закон?

[postoronim]

Это что за такой закон?

Центробежная сила (это псевдосила), которая ослабляет центростремительную силу (гравитацию) у вращающейся планеты. Этим объясняется стремление строить пусковые космодромы ближе к экватору. Я что-то не так говорю? Возможно смысл по физике корявый, но вес то меньше на экваторе. Это главное для практики. Между тем, меня интересует: влияет ли этот факт (вращение планеты) на расположение орбиты спутника ее?

[-Asket-]

Нет! Вес — сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), нет опоры - нет воздействия. Уменьшение веса на экваторе никак не проявляет себя "в окружающем пространстве". Однако небольшое воздействие на орбиты оказывают отклонения реальной поверхности планеты от сферической и неравномерное распределение масс в недрах.

[Крупин]

Нет! Вес — сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), нет опоры - нет воздействия. Уменьшение веса на экваторе никак не проявляет себя "в окружающем пространстве". Однако небольшое воздействие на орбиты оказывают отклонения реальной поверхности планеты от сферической и неравномерное распределение масс в недрах.

    Ну почему же? Космодромы действительно строят поближе к экватору. И объяснение этого зависит от используемой системы отсчёта.

    Если движение ракеты рассматривать относительно инерциальной системы, то в ней нет никакой центробежной силы. Зато экваториальные точки движутся с приличной скоростью 40.000.000м/сутки (длина экватора 40.000 км). И, соответственно, для достижения первой космической скорости требуется поменьше топлива.

    Если же рассматривать движение в неинерциальной системе с неподвижной, невращающейся Землёй, то там такой дополнительной скорости нет, зато есть противодействующая гравитации центробежная сила. Естественно, правильный расчёт в обеих системах приводит к физически одинаковому результату.

[Крупин]

Несколько ответов меня смущают. Во-первых, если дискообразность СС является следствием образования ее из протопланетного диска, тогда должны существовать планетные системы с хаотическим расположением плоскостей их орбит вокруг материнской звезды (как кометы у СС). Или образование звездных систем из исключительно дисков - это правило? Другого образования быть не может?

Вращающийся газопылевой шар в невесомости должен неминуемо превратиться в диск - со всех сторон равномерно сжимается гравитацией, но в плоскости экватора растягивается центробежной силой. Скорее всего сперва диск, а уже после образование планет.

     Если газо-пылевое облако является сферически симметричным, то да, скорее всего оно должно сжаться сначала в диск, а уж затем из диска образоваться планеты. Но ведь симметричность космических облаков скорее редчайшее исключение, чем  неукоснительное правило. И так ли идеально происходит сжатие в общем случае, далеко не очевидно.  Почему же сегодняшние планетологические гипотезы безальтернативно рассматривают исключительно такой идеализированный вариант построения планет?

     Во-первых, так исторически сложилось. В Канто-Лапласовские времена или даже в середине 20 века при полном отсутствии информации и адекватных расчётных методов плаанетообразования рассматривалось чисто умозрительно и по необходимости упрощённо, что в ту эпоху было совершенно оправданно. И такая схема намертво закрепилась благодаря преемственности поколений и неукоснительному следованию традициям.

    Между тем, вся информация, накопленная к сегодняшним дням, свидетельствует, что почти всегда вначале создаётся не классическая конструкция Звезда + Протопланетный диск, а конструкция из двух тел (либо две звезды, либо звезда + недозвезда) + диск.
    Наша Солнечная система формировалась по такому же правилу и первичным придатком Солнца был Юпитер, сформировавшийся особым образом.

   Остальные планеты сформировались благодаря гравитационному влиянию Юпитера.

[-Asket-]

Космодромы действительно строят поближе к экватору.

Вы только запутаете человека, он же думает, что уменьшение веса - это ослабление притяжения и спутник приближаясь к экватору на орбите "поднимется" за счет этого.

[xd]

Или образование звездных систем из исключительно дисков - это правило? Другого образования быть не может?

Имеется большое количество прямых наблюдений протопланетных дисков в областях звездообразования, в той же туманности Ориона к примеру. Так что это скорее норма, чем исключение.

Во-вторых, я полагал, что вращение спутников вокруг планет должно группироваться в плоскости экватора планеты, так как гравитация на экваторе меньшая за счет вращения планеты вокруг своей оси. Это правило тем более вероятнее, чем быстрее вращение планеты. Если спутник будет вращаться перпендикулярно плоскости экватора планеты, то он будет испытывать разницу в гравитации и его орбита не будет постоянной: при прохождении над полюсами, он будет приближаться к планете, а при пересечении плоскости экватора будет удаляться. Эта периодичность будет постоянно изменять его орбиту за счет ускорения при пересечении полюсов. Орбита будет вытягиваться и становиться все более эллипсоидной.

Почитайте что ли книжку какую-нибудь по небесной механике и эфемеридной астрономии. Не учебник для ВУЗа, а хорошую, серьёзную работу. В качестве сборника тематических ссылок могу порекомендовать вот эту книгу:
Абалакин В.К. - Основы эфемеридной астрономии.
В каждой главе там даются ссылки на соответствующие источники.

[postoronim]

Почитайте что ли книжку какую-нибудь по небесной механике и эфемеридной астрономии. Не учебник для ВУЗа, а хорошую, серьёзную работу. В качестве сборника тематических ссылок могу порекомендовать вот эту книгу:

Да не тычьте мне книжки! Неужто я тупой такой! Мне достаточно двух слов, чтобы "въехать" в тему правильно! Вон мне достаточно ув. Asket и Крупин, чтобы понять суть вопроса. И не надо мне томы листать. Талант педагога не в том, чтобы загрузить слушателя справочной литературой, а в том, чтобы доходчиво и кратко довести суть вопроса до ума.

[xd]

То есть Вы считаете, что тут все должны Вас учить уму-разуму, потому что Вам лень заняться самообразованием?

[postoronim]

То есть Вы считаете, что тут все должны Вас учить уму-разуму, потому что Вам лень заняться самообразованием?

6 лет университета привили мне стойкое отвращение к учебникам.

[xd]

Соболезную. Однако по моему мнению отказ от книг - тупиковая ветвь эволюции.