ทำไมดาวเคราะห์มีแนวโน้มที่จะหมุนไปในทิศทางเดียวกันแม้ว่ามันจะก่อตัวขึ้นจากดาวเคราะห์น้อย

9

แกนของดาวเคราะห์น้อยดูเหมือนจะแตกต่างกันแบบสุ่ม (แจ้งให้เราทราบว่าหลักฐานนี้ผิดหรือไม่) ในขณะที่ดาวเคราะห์มีแนวโน้มที่จะหมุนในลักษณะเดียวกัน หากดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นโดยการชนกับดาวเคราะห์น้อยผลรวมของการเอียงแบบสุ่มจะไม่ส่งผลให้เกิดการหมุนของดาวเคราะห์แบบสุ่มหรือไม่? แน่นอนว่าปัจจัยอื่น ๆ มีความสำคัญเช่นมุมและความเร็วของการกระแทกผลกระทบ YORP การแยกแรงเหวี่ยงและอะไรก็ตาม แต่สิ่งที่นำมารวมกันมีผลต่อการหมุนอย่างเป็นระบบอย่างไร

เซเรสมีพฤติกรรมเอียง 4 ° แต่ดาวเคราะห์น้อยดวงแรกที่ค้นพบครั้งแรกมีความเอียงเช่น 84 °, 50 °, 42 ° อนุภาคฝุ่น (และโมเลกุลก๊าซถ้ามี) หมุนสุ่ม เนบิวลาสุริยะมีสปินสุทธิซึ่งมีแรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานปรากฏอยู่ในวงโคจรของดาวเคราะห์ แต่การหมุนของตาข่ายไม่ควรเป็นรายบุคคลสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวงโดยมีการเอียงที่ไม่เกี่ยวข้องเนื่องจากการปฐมนิเทศโคจรสำหรับดาวแต่ละดวง

— LocalFluff
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าความชอบของวงโคจรควรได้รับการพิจารณาเพิ่มเติมจากการเอียงตามแนวแกน

— LocalFluff

หนึ่งในวิดีโอเล็ก ๆ ที่ฉันโปรดปรานที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้: youtube.com/watch?v=tmNXKqeUtJM

— userLTK

ที่คล้ายกัน: astronomy.stackexchange.com/questions/6183/…

— BowlOfRed

13

คุณถูกต้องแล้วว่าการเอียงของดาวเคราะห์น้อยกระจายออกไปแบบสุ่มมากและการหมุนของเนบิวลาสุริยะนั้นมีส่วนช่วยเล็กน้อยในการเอียงนั้นและเอียงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

อย่างไรก็ตามคุณไม่ถูกต้องว่าความสุ่มนั้นจะเพิ่ม ในความเป็นจริงการสุ่มทำให้ยกเลิกได้มากขึ้นเมื่อคุณรวมดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากจนการหมุนของเนบิวลากลายเป็นปัจจัยสำคัญ เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับกฎหมายจำนวนมาก

ตัวอย่างเช่นโยนลูกเต๋า ผลที่ได้คือการสุ่ม โยน 10 สี่เหลี่ยมลูกเต๋าคำนวณผลรวมของพวกเขาและหารด้วย 10 ไม่ไกลจากค่าเฉลี่ยอีกต่อไปหรือไม่ คุณสามารถทำสิ่งเดียวกันกับสี่เหลี่ยมลูกเต๋าเป็นพัน ๆ หรือดาวเคราะห์น้อยนับล้าน เมื่อจำนวนดาวเคราะห์น้อยที่ก่อตัววัตถุสูงมากความลาดเอียงจะไม่ไกลจากค่าเฉลี่ยซึ่งพิจารณาจากการหมุนของเนบิวลา

อาร์กิวเมนต์เดียวกันนี้ใช้สำหรับความโน้มเอียงและความจริงที่ว่าแม้ว่าวงโคจรของดาวเคราะห์จะเป็นวงรี แต่มันก็ไม่ไกลจากวงกลมที่จะมีวงโคจรแบบสุ่ม

— SE - หยุดยิงคนดี
แหล่งที่มา

แต่กฎของคนจำนวนมากก็เพิ่มขึ้นเป็นค่าเฉลี่ย การขว้างปาดาวเคราะห์อย่างลูกเต๋าจะไม่มีการหมุนของดาวเคราะห์โดยเฉลี่ยเลย มันไม่แปลกเลยที่ลูกเต๋าจะแสดงจุดจำนวนคู่เกือบตลอดเวลา? หากการหมุนของเนบิวลามีผลต่อการหมุนของดาวเคราะห์แต่ละดวง แต่ไม่ใช่ของดาวเคราะห์น้อยฉันก็ต้องอธิบายเพิ่มเติมเพื่อเข้าใจว่ามันเป็นเช่นไร มีความสัมพันธ์ระหว่างการหมุนของเนบิวลาสุริยะและการหมุนของดาวเคราะห์แต่ละดวงที่ก่อตัวขึ้นภายในหรือไม่?

— LocalFluff

3

@ LocalFluff นั่นการเคลื่อนไหวแบบสุ่มโดยเฉลี่ยจะเป็นศูนย์คือจุดของฉัน! การหมุนที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากส่วนประกอบที่ไม่สุ่มเท่านั้นคือการหมุนของเนบิวลาดวงอาทิตย์

— ทิศตะวันออก - หยุดยิงคนดีใน

นั่นจะเป็นคำอธิบายที่มีเหตุผลที่สุด แต่ก็ยังค่อนข้างสั้น การหมุนของเนบิวลาสุริยะมีผลกระทบต่อดาวเคราะห์แต่ละดวงและทุกดวงซึ่งเกิดขึ้นในระบบในลักษณะเดียวกันได้อย่างไร ดาวเคราะห์ครึ่งหนึ่งไม่ควรได้รับผลกระทบในแบบที่ทำให้พวกมันพลิกคว่ำ

— LocalFluff

1

ฉันเกลียดที่จะทำไม้จิ้มฟัน แต่ย่อหน้าที่สามของคุณรวมคำเป็นจำนวนมาก "โยนลูกเต๋า" ควร "โยนตาย " และ "สี่เหลี่ยมลูกเต๋า" ไม่ได้เป็นคำที่รูปพหูพจน์ที่เหมาะสมคือ "ลูกเต๋า" ฉันพยายามแนะนำการแก้ไข แต่มีจำนวนไม่เพียงพอที่จะนับ

— โคดี้

2

ฉันต้องเห็นด้วย LocalFluff ที่นี่ คุณหยุดตอบคำถามสั้น ๆ โดยอธิบายว่า "การหมุนแบบไม่สุ่มของเนบิวลาสุริยะ" เป็นสาเหตุให้ดาวเคราะห์หมุนรอบตัวเองอย่างไร หากข้อโต้แย้งของคุณคือการรวมดาวเคราะห์น้อยแบบสุ่มมารวมกับค่าเฉลี่ยโดยเฉลี่ยแล้วดาวเคราะห์น้อยกำลังหมุนด้วยดิสก์และคำถามก็ยังคงเป็นเช่นนั้นว่าทำไมพวกเขาถึงหมุนแบบนั้น (โดยเฉลี่ย) คุณเพิ่งเปลี่ยนคำถามเป็นอาณาจักรอื่น แต่ไม่ได้รับคำตอบ

— zephyr

3

จำไว้ว่าในแผ่นดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ความเร็วการหมุนซึ่งเป็นเคปเลอเรียนเนื่องจากระยะทางของดาว r แตกต่างกันไปเช่น นี่ควรใช้เพื่ออธิบายส่วนของจุด: ที่เรามีและวิธีอื่น ๆ เมื่อมองจากตำแหน่งก๊าซของโลกและฝุ่น 'ซ้าย' ของมันจะไหลอย่างเป็นระบบเร็วขึ้นและ 'ถูกต้อง' ของมันไหลช้ากว่าระบบอย่างเป็นระบบ ดังนั้นหากคุณต้องการสะสมเศษส่วนมวลรวมสุดท้ายและโมเมนตัมเชิงมุมจากการไหลนี้คุณจะทำให้เกิดการหมุนอย่างเป็นระบบโดยอัตโนมัติ $v_r$

v_{r} (r) = \sqrt{\frac{G M}{r}} (1)

$v_r(r) = \sqrt{\frac{GM}{r}} ~ ~~~~~~~~~~~~ (1)$

r < r_{0}

$r<r_0$

v_{r} > v_{r} (r_{0})

$v_r>v_r(r_0)$

แต่สิ่งนี้เกี่ยวข้องกันเมื่อใด
ภูมิภาคที่ซึ่งดาวเคราะห์น้อยหรือดาวเคราะห์น้อยสามารถเพิ่มขึ้นได้นั้นคือขอบเขตของแรงโน้มถ่วงสูงสุดและทรงกลมด้วยรัศมี โดยที่ข้างต้นเป็นระยะกึ่งแกนหลัก

r_{H} = r_{0} \sqrt[3]{\frac{m_{p l a n e t}}{3 m_{s t a r}}} (2)

$r_H = r_0 \sqrt[3]{\frac{m_{planet}}{3 m_{star}}} ~~~~~~~~~(2)$

r_{0}

$r_0$

ทีนี้ถ้านี้เล็กเกินกว่าที่จะรู้สึกถึงความเร็วการไล่ระดับสีใน (1) หรือพูดต่างกันถ้าวัตถุที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่ใหญ่พอที่จะขยายเข้าไปในดิสก์อย่างมีนัยสำคัญ ถ้าโปรโตพลาเนตสามารถเติบโตเป็นทรงกลมได้อย่างมีนัยสำคัญมันจะเริ่มก่อตัวของก๊าซและของแข็งที่มีความเร็วแตกต่างกันมากซึ่งเป็นระบบเสมอแทนที่จะเป็นแบบสุ่ม $r_H$ $r_H$
$v_r(r)-v_r(r_0)$

TL; DR วัตถุขนาดเล็กซึ่งมีขนาดต่ำกว่าขนาดของดาวเคราะห์น้อย วัตถุขนาดใหญ่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นไปทำให้เกิดความแตกต่างของความเร็วอย่างเป็นระบบดังนั้นจึงทำให้โมเมนตัมเชิงมุมเป็นตาข่าย

— AtmosphericPrisonEscape
แหล่งที่มา

คุณมั่นใจได้หรือไม่ว่าดิสก์โปรโตเพลเนเชียลคือเคปเลอเรียน คุณมีแหล่งที่มาหรือไม่? ในฐานะที่เป็นLocalFluffชี้ให้เห็นว่าจะส่งผลให้เกิดการหมุนของดิสก์ที่แตกต่างกัน (ยิ่งเข้าใกล้คุณเร็วขึ้น) ซึ่งจะส่งผลให้การหมุนถูกจัดตำแหน่งตรงกันข้ามจากการหมุนของดิสก์ ดิสก์เป็นวัตถุแบบขยายที่มีกองกำลังแข่งขันจำนวนมากนอกเหนือจากแรงโน้มถ่วงกลางและฉันคิดว่ามันเป็น Keplerian ซึ่งเป็นการประมาณคร่าวๆที่ดีที่สุด

— zephyr

ฉันสามารถตกลงกันได้อย่างแน่นอนว่าเมื่อถึงเวลาที่มีการสร้างดิสก์กองกำลังอื่น ๆ เหล่านี้ควรจะมีความสำคัญน้อยมากและมันจะใกล้เคียงกันมากกับ Keplerian แต่ ณ จุดนั้นกลุ่มดาวเคราะห์น้อยน่าจะมีทิศทางการหมุนรอบสุดท้ายแล้ว

— zephyr

@ zephyr: ผิดอย่างแน่นอนเกี่ยวกับ timescales ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? แผ่นดิสก์ของ Keplerian สร้างขึ้นในช่วงเวลาฤดูใบไม้ร่วงฟรีพร้อมกับดาวกลาง ตั้งแต่นั้นมาระหว่างการเกิดของดาวเคราะห์และการสลายตัวของแผ่นดิสก์ที่อายุ 1-10 Myrs มันอยู่ใกล้ Keplerian ฉันยอมรับว่าแผ่นดิสก์นั้นไม่ได้สมบูรณ์แบบ Keplerian เนื่องจากมีการไล่ระดับความกดดันในเกม สำหรับโมเมนตัมเชิงมุมของดาวเคราะห์คุณต้องคำนึงถึงโมเมนตัมเชิงสัมพันธ์ดังนั้นอาร์กิวเมนต์ของ LocalFluff จึงผิด

— AtmosphericPrisonEscape

2

การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม การหมุนของแผ่นดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์จะถูกกำหนดแบบสุ่มเมื่อเริ่มก่อตัว แต่จากนั้นมันจะกลายเป็นปัจจัยสำคัญ สสารที่อยู่ในแผ่นดิสก์นั้นกำลังโคจรรอบจุดศูนย์กลางของมวลในทิศทางเดียวกันแม้ว่ามันจะรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์น้อยและดาวเคราะห์น้อย แม้ว่าวัตถุจะมีการหมุนของตัวเอง แต่พวกมันล้วนมีผลที่ใหญ่กว่าของแผ่นดิสก์ที่มีอิทธิพลต่อพวกมัน ดังนั้นดาวเคราะห์ทุกดวงหมุนไปในทิศทางเดียวกันยกเว้นดาวยูเรนัสและดาวศุกร์ ฉันคิดว่าสมมติฐานสำหรับสิ่งเหล่านั้นยังคงมีการปะทะกันของดาวเคราะห์ก่อนเกิดซึ่งทำให้ดาวยูเรนัสชนกับดาวศุกร์และดาวศุกร์

— GBowman
แหล่งที่มา

แนวโน้มไม่ควรหมุนในทิศทางตรงกันข้ามเนื่องจากส่วนด้านในของแผ่นดิสก์ (และดาวเคราะห์) โคจรเร็วกว่าด้านนอก?

— LocalFluff

1

การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมส่วนใหญ่จะรักษาโมเมนตัมเชิงมุมเมื่อเนบิวลาดาวเคราะห์ก๊าซควบแน่นเพื่อก่อตัวดาวเคราะห์แม้ว่าแรงเสียดทานและการชนกันนี้เป็นตัวอย่างด้านล่าง

โมเมนตัมเชิงมุมของวัตถุในระบบสุริยะของเรานั้นมีอยู่ในhttp://www.zipcon.net/~swhite/docs/astronomy/Angular_Momentum.html

มันไม่คงที่ แต่ดาวเคราะห์ก๊าซมีขนาดเท่ากัน Orbital Angular Momentum ร่างกายรัศมีการโคจร (กม.) ระยะเวลาการโคจร (วัน) มวล (กก.) L

ปรอท 58.e6 87.97 3.30e23 9.1e38

วีนัส 108.e6 224.70 4.87e24 1.8e40

Earth 150.e6 365.26 5.97e24 2.7e40

ดาวอังคาร 228.e6 686.98 6.42e23 3.5e39

ดาวพฤหัสบดี 778.e6 4332.71 1.90e27 1.9e43

ดาวเสาร์ 1429.e6 10759.50 5.68e26 7.8e42

ดาวยูเรนัส 2871.e6 30685.00 8.68e25 1.7e42

เนปจูน 4504.e6 60190.00 1.02e26 2.5e42

พวกเขามีระเบียบ e ^ 43 (ดาวอังคารมีโมเมนตัมเชิงมุมน้อยบางคนอาจถูกส่งไปยังแถบดาวเคราะห์น้อย)

ดูเหมือนดาวเคราะห์นอกโลกแต่ละดวงจะมีโมเมนตัมเชิงมุมเหมือนกัน!

ตอนแรกฉันคิดว่า Surya Siddhanta ใช้ความคงตัวของโมเมนตัมเชิงมุม แต่มันก็ง่ายกว่า เป็นเพียงทฤษฎีไถหิมะที่ทำให้วงโคจรขนาดใหญ่รวบรวมอนุภาคมากขึ้น ดูที่ "ผู้แต่ง Surya Siddhanta หาเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะได้อย่างไร"

ฉันให้ตารางนี้เพื่อแสดงให้เห็นถึงความคงตัวของโมเมนตัมเชิงมุมแม้ในระบบสุริยะของเราสันนิษฐานว่าเกิดจากการรวมตัวกันของเนบิวลาสุริยะยุคแรก ๆ ความคงตัวของโมเมนตัมเชิงมุมต้องการดาวเคราะห์ในการหมุนและโคจรรอบดวงอาทิตย์ (หรือศูนย์กลางมวล)

หากมีโมเมนตัมเชิงมุมที่จะเริ่มต้นด้วยจะเข้าใจ มวลก๊าซหรือเนบิวลาขนาดใหญ่ใด ๆ จะก่อให้เกิดวนในที่สุดโดยความปั่นป่วนที่มีการหมุนในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อการหมุนเกิดขึ้นตามธรรมชาติ (โดยความไม่แน่นอนของของเหลว) หากแต่ละส่วนควบแน่นกับระบบดาวเคราะห์ดาว (และระบบสุริยะ) จะเกิดขึ้น

ระบบสุริยะของเราอาจถูกสร้างขึ้นด้วยกลไกอื่นซึ่งเป็นดาวดวงที่ผ่านการส่งผ่านโมเมนตัมเชิงมุมให้กับเนบิวลาดวงอาทิตย์ดั้งเดิม

ร่างขนาดใหญ่มากนั้นรวมตัวกับกาแลคซี (พูด) และต้องมีหลุมดำที่ศูนย์กลางเพื่อดักจับโมเมนตัมเชิงมุม โมเมนตัมเชิงมุมไม่สามารถทำลายได้

ฉันต้องการที่จะเพิ่มสิ่งนี้โมเมนตัมเชิงมุมการหมุนของร่างกายทั้งหมด

โมเมนตัมเชิงมุมการหมุน, L

ร่างกาย / มวลกิโลกรัม / รัศมี (กม.) ระยะเวลาการหมุน (วัน) / ลิตร

อาทิตย์ / 695000 / 24.6 /1.99e30 /1.1e42

Earth / 6378 /0.99 /5.97e24 /7.1e33

ดาวพฤหัสบดี / 71492 /0.41 /1.90e27 /6.9e38

โปรดทราบว่าโมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนของดวงอาทิตย์นั้นก็คือ e ^ 42 โมเมนตัมเชิงมุมหมุนของดาวเคราะห์ทั้งหมดมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโมเมนตัมเชิงมุมวงโคจร

ดาวเคราะห์ชั้นนอกและดวงอาทิตย์มีโมเมนต์เชิงมุมเดียวกัน!

ความพร้อมบางอย่างของโมเมนตัมเชิงมุมในที่ทำงาน?

— Partha Shakkottai
แหล่งที่มา