Инвариантната равнина на Слънчевата система — определение

Открийте неизменната равнина на Слънчевата система — барицентърна, среднопретеглена по орбити и ротации, оформена главно от газовите гиганти и ъгловия момент.

Автор: Leandro Alegsa

Неизменната равнина на една планетарна система е равнината, минаваща през нейния барицентър (център на масата) и перпендикулярна на вектора на сумарния ъглов момент на системата. Това означава, че нормалата на неизменната равнина е посоката на общия ъглов момент — сумата от орбиталните ъглови моменти на всички тела и, при необходимост, от въртящия момент на самите тела.

В Слънчевата система около 98% от този ефект се дължи на масата на четирите газови гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). По тази причина неизменната равнина се намира в рамките на около 0,5° от орбиталната равнина на Юпитер. В практиката неизменната равнина може да се разглежда като среднопретеглена стойност на всички планетни орбитални и ротационни равнини, където тежестта се дава от приноса на техните ъглови моменти.

Как се определя

  • Сумира се векторно орбиталният ъглов момент на всяко тяло (зависи от масата, полуходовата ос, ексцентрицитета и наклона на орбитата) и, при значим принос, въртящият момент на въртящите се тела.
  • Посоката на получената векторна сума дава нормалата на неизменната равнина; равнината минава през общия барицентър.
  • Поради доминиращия принос на газовите гиганти, относителната позиция на тази равнина се изчислява стабилно и с висока точност за дълги интервали от време.

Характер и значимост

Неизменната равнина е почти константна за системата, тъй като общият ъглов момент се запазва при липса на външни въртящи моменти. Въпреки това взаимните гравитационни взаимодействия между планетите предизвикват бавни изменения (пресеция) на отделните орбити спрямо неизменната равнина. Влиянието на външни фактори (преминаване на звезди, галактически приливи и др.) може да променя общия ъглов момент, но тези ефекти действат на много дълги (космологични) времена.

Неизменната равнина представлява полезна референтна рамка при изследване на дългосрочната динамика на планетните системи, еволюцията на орбитите и модели на формиране и миграция на планети. Тя се различава от eклиптиката (орбиталната равнина на Земята) — тъй като еклиптиката е свързана конкретно с орбитата на една планета, а неизменната равнина отразява глобалния ъглов момент на цялата система.

За отделни тела или групи (например спътници около планета) съществува подобно понятие — Лапласова равнина — която представлява среднопретеглена равнина под влияние на планетарния екватор и външните гравитационни влияния; тя играе роля, аналогична на неизменната равнина, но на локално ниво.

Като резюме: неизменната равнина е геометричното представяне на посоката на сумарния ъглов момент на система от тела — стабилна, доминирана от най-масивните и най-отдалечените тела и широко използвана като отправна точка при астрономическите и динамични анализи.

Коментари

Слънцето представлява противовес на всички планети, така че се намира близо до барицентъра, когато Юпитер е от едната страна, а другите три йовкови планети (газови гиганти) са срещуположно от другата страна. Слънцето се отдалечава на 2,17 слънчеви радиуса от барицентъра, когато всички йовкови планети са в една линия от другата страна.

Орбиталните ъглови моменти на Слънцето и всички нехоризонтални планети, луни и второстепенни тела от Слънчевата система, както и осевите ротационни моменти на всички тела, възлизат на едва около 2 %.

За почти всички цели равнината може да се счита за неизменна (непроменяща се), когато се работи в [Нютоновата динамика].

Въпроси и отговори

В: Коя е неизменната равнина на една планетарна система?


О: Неизменната равнина на една планетарна система е равнината, която минава през нейния барицентър.

В: Как се влияе от неизменната равнина на Слънчевата система?


О: Около 98 % от неизменната равнина на Слънчевата система се влияе от масата на четирите газови гиганта.

В: С какво е ориентирана неизменната равнина на Слънчевата система?


О: Неизменната равнина на Слънчевата система е в рамките на 0,5° от орбиталната равнина на Юпитер.

В: Как се изчислява неизменната равнина на една планетарна система?


О: Неизменната равнина на планетарната система се изчислява от сумата на ъгловите моменти и е перпендикулярна на вектора на ъгловия момент на планетите.

Въпрос: Подлежи ли на промяна неизменната равнина на една планетарна система?


О: Неизменната равнина на една планетарна система е почти неизменна (непроменяща се) за цялата система.

Въпрос: Неизменната равнина на планетарна система само на базата на орбиталните равнини на планетите ли се определя?


О: Неизменната равнина на една планетарна система е среднопретеглената стойност на всички планетарни орбитални и ротационни равнини.

В: Какво е значението на неизменната равнина на планетарната система?


О: Неизменната равнина на планетарната система е важна равнина, която трябва да се вземе предвид, за да се разбере цялостната динамика и формиране на системата.


обискирам
AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3