Здравствуйте!
Солнце по возрасту намного "старше" окружающих его планет, которые образовались из облака космической пыли, сквозь которое "пролетало" Солнце и "захватило" его свом тяготением, поскольку масса Солнца во много раз превышала суммарную массу "захваченного" облака космической пыли (Масса планет составляет 1% от массы Солнца). В результате вращения этого облака вокруг Солнца постепенно образовались планеты; процесс нарастания масс планет продолжается и сейчас - за счёт столкновений с метеорами, метеоритами, астероидами и космической пылью. Энергию вращения планет вокруг Солнца сообщила им энергия тяготения массы Солнца, которая передалась им при образовании Солнечной системы.

Вероятность того, чтобы Солнце "пролетело" через захваченное газопылевое облако точно по его "центру масс" равна нулю, в результате чего после пролёта через это облако за Солнцем "вытянулся хвост" из газопылевого облака, который поэтому и получил вращение "отставания" со стороны большей массы газопылевого облака. В результате вращения этого облака вокруг Солнца постепенно образовались планеты из за вращения и "слипания" масс космической пыли; процесс нарастания масс планет продолжается и сейчас - за счёт столкновений с метеорами, метеоритами, астероидами и космической пылью. Понятно, что большая часть облака, захваченного тяготением Солнца, "двинулась" при "отставании" в одну сторону "шлейфа, а меньшая - в другую. Вот почему не все небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца, движутся "в одну сторону", есть и встречные орбиты (Уран и Венера).

Понятно, что получив "закрутку" при вращении во время пролёта по орбите, планеты и планетоиды, кроме полёта по орбите вокруг Солнца, также стали вращаться и вокруг собственной оси. Поэтому, когда Вы смотрите ночью на звёздное небо, то в соответствии с современными данными, у каждой звезды есть планеты, вращающиеся вокруг звезды и возникшие из тёмных газопылевых облаков, сквозь которые звёзды пролетают по пути вокруг центра нашей Галактики. Каждый объект "летящий по орбите" вокруг Солнца (будь то планета, метеор, метеорит, комета...) движется в равновесии двух сил - силы тяготения Солнца, которая стремится "притянуть к себе" этот космический объект, и центробежной силы, по которой объект стремится по прямой улететь в космос (вы можете ощутить центробежную силу по натяжению верёвки, когда раскручиваете вокруг себя привязанный к верёвке предмет). А так как на орбите космический объект занимает положение, при котором две силы - тяготения и центробежная - уравнялись, вот и происходит вращение объекта по орбите вокруг Солнца! Так что исходной силой "раскрутки" тел на орбитах вокруг Солнца является сила тяготения Солнца.

О длительности процесса этого вращения пока нельзя дать определённого ответа. Трение в космосе ничтожно (хотя и есть), планеты на орбитах сохраняются уже миллиарды лет, полетаем ещё миллиарды лет по орбитам, а там видно будет. Вращение же Земли вокруг собственной оси немного "притормаживает" своим тяготением (приливными силами) Луна и действительно оказывается, что иногда "переводят" стрелки на 1 сек за несколько лет (вращение Земли замедляется), но чтобы это заметно увеличило длину суток, опять потребуются многие миллиарды лет! ..Здесь Вам были кратко изложены основы теории образования планетной системы вокруг Солнца, обоснованной и доказанной (а теперь принятой и во всём мире), великим советским астрономом и геофизиком, Отто Юльевичем Шмидтом.
Всего Вам доброго.

Название проекта

Сащенко О.

Троянова А.

Тема исследования группы

Почему планеты движутся вокруг Солнца?

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Где заканчивается Вселенная?

Цели исследования

1. Определить основные характеристики Вселенной;

2. Исследовать взаимосвязь планет и звезды в Солнечной системе.

Результаты исследования

Как образовалась Солнечная система?

Ученые установили, что Солнечная система была сформирована 4,5682 миллиарда лет назад - почти на два миллиона лет раньше, чем считалось до сих пор, что позволяет астрономам по-новому взглянуть на механизмы формирования нашей планетарной системы, сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.

В частности, смещение даты зарождения Солнечной системы на 0,3-1,9 миллиона лет назад вглубь времен означает, что протопланетное облако материи, из которого образовывались планеты, вращающиеся вокруг набирающего силу светила, содержало в два раза больше редкого изотопа железа-60, чем считалось до сих пор.

Единственным источником этого элемента во Вселенной являются сверхновые звезды, а потому у ученых теперь есть все основания утверждать, что Солнечная система зародилась в результате серии взрывов сверхновых звезд в непосредственной близости друг от друга, а не в результате сгущения из изолированного газопылевого облака, как считалось еще совсем недавно.

"Благодаря этой работе мы получаем возможность обрисовать весьма стройную и захватывающую картину очень динамичного периода истории Солнечной системы", - сказал Дэвид Кринг (David Kring) из Института Луны и планет NASA в Хьюстоне, слова которого приводит интернет-издание Nature News.

Началом существования Солнечной системы считается появление в ней первых твердых частиц, вращающихся в газопылевом облаке вокруг зарождавшейся звезды. Основным источником знаний о таких частицах служат минеральные включения в особый тип метеоритов, называемых хондритами. Эти метеориты, согласно доминирующей в космологии теории, по своему химическому составу отражают распределение элементов и веществ протопланетном газопылевом диске ранней Солнечной системы.

Наиболее же старые минеральные включения в них обогащены кальцием и алюминием, и именно возраст этих включений, согласно теории, должен отражать возраст Солнечной системы.

Главным достижением коллектива авторов новой публикации - Одри Бовье (Audrey Bouvier) и ее наставницы профессора Менакши Вадвы (Meenakshi Wadhwa) из Аризонского университета является точная датировка возраста такого включения в хондритовом метеорите, обнаруженном в пустыне Сахара.

Для этого ученые использовали две различные методики, основанные на соотношении изотопов свинца, а также соотношении изотопов алюминия и магния. Авторам статьи не только удалось выявить наиболее "древний" возраст этого включения по сравнению со всеми до сих пор известным ученым объектами - 4,5682 миллиарда лет - по и впервые привести хронометрические шкалы этих двух методов датировки в соответствие.

Дело в том, что датировка по изотопам свинца, хоть и считается надежной, не позволяет получить достаточно точный возраст того или иного геологического объекта. С помощью датировки по изотопам магния и алюминия этот возраст можно определить с гораздо большей точностью, однако до последнего времени этот тип датировки все время показывал возраст объектов на миллион лет больше, чем датировка по изотопам свинца.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца?

Существует невидимая сила, которая заставляет планеты вращаться вокруг Солнца. Она называется силой земного притяжения.

Польский ученый Николай Коперник первым обнаружил, что орбиты планет образуют вокруг Солнца окружности.

Галилео Галилей согласился с этой гипотезой и доказал ее с помощью наблюдений.

В 1609 году Иоганн Кеплер рассчитал, что орбиты планет не круглые, а эллиптические, причем в одном из фокусов эллипса находится Солнце. Он установил и законы, по которым происходит это вращение. Позднее их назвали «Законы Кеплера».

Потом английский физик Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения и на основании этого закона объяснил, как Солнечная система сохраняет постоянной свою форму.

Каждая частица вещества, из которого состоят планеты, притягивает другие. Это явление называется гравитацией.

Благодаря гравитации каждая планета в Солнечной системе вращается по своей орбите вокруг Солнца и не может улететь в космическое пространство.

Орбиты имеют форму эллипса, поэтому планеты то приближаются к Солнцу, то удаляются от него.

Выводы

Планеты, вращающиеся вокруг Солнца, составляют Солнечную систему. Солнце притягивает планеты, и эта сила притяжения удерживает планеты так, как будто они привязаны на веревочке.

Дети задают немало вопросов, приводящих в замешательство даже хорошо образованных и грамотных родителей. Почему Солнце светит, почему небо голубое, почему Земля вращается вокруг своей оси? Почему планеты вращаются вообще? Вопрос детский и наивный. Но вразумительно ответить сможет далеко не каждый взрослый. Вращаются и все, значит так положено. На самом деле, нет. Процесс длительнее, интереснее, неожиданнее, чем полагают многие.

Почему планеты вращаются вокруг своей оси – как это происходило?

Начиналось в те времена, когда звезда нашей туманности Солнце была «молодой». Солнечной системы и планет не существовало – система начинала формироваться из протовещества (протопланетного облака). Выглядит протовещество как пыльный диск, облако вместе с другими холодными твердыми телами увлекло из галактики только образовавшееся Солнце.

Большая часть протопланетного облака ушла на формирование Солнца. Оставшийся вокруг космический «мусор» хаотично двигался. Периодически твердые частицы сталкивались, некоторые разрушались и превращались в пыль, другие соединялись и формировали космическое тело. Это происходило беспорядочно и случайно.

Крупные тела накапливали все большую массу за счет соединения с пылью и газом. Такой процесс ученые называют аккрецией. По мере увеличения массы новообразованного космического тела, активнее проходила аккреция.

В этот период тело не имело идеально круглую или овальную форму. Оно походило на комок пластилина в пальчиках ребенка. Назвать это планетой было сложно, их стали называть планетезималь – маленькими планетами. Из-за асимметричной, угловатой формы планетезимали неустойчивы. Под воздействием солнечного ветра, радиации и других тел движущихся так же хаотично, будущая Земля вертелась и двигалась туда-сюда, как сломанный волчок. Точно установленной орбиты, оси вращения у нее не было.

Но однажды – спустя сотни миллионов лет хаотичного метания – Земля вышла из неустойчивого вращения и начала медленно поворачиваться вокруг собственной оси. Солнечная энергия заставляла планету вращаться быстрее, из протопланетного облака продолжали поступать пыль и мелкие тела. «Подталкиваемая» солнечным ветром, собирая мелкие частицы, космическую пыль, газы Земля приобрела почти идеально круглую форму, постоянную ось и скорость вращения.

Спустя несколько тысяч миллионов лет протовещество из пыльного диска закончилось – планеты Солнечной системы уже сформировались и приобрели круглую форму. Но вращение не прекратилось, энергии Солнца хватало, как хватает и сейчас на подпитывание вращения. Бесформенные планетозимали, плавающие вокруг Солнца, сами по себе не вращались вокруг оси, их «подтолкнули» – а произошло это миллиард лет назад.

Вот почему планеты вращаются в – и Земля, в том числе.

Земля вращается вокруг собственной оси, и каждый из нас вместе с планетой, со скоростью 1500 км/ч.

Ось вращения нашей планеты наклонена на 66°34′ относительно оси ее орбиты – и мы при этом не падаем!

Вращение осуществляется с запада на восток – в обратную сторону в сравнении с движением Солнца и Луны на небосводе.

Это одна из теорий, почему планеты вращаются вокруг собственной оси, но она выглядит жизнеспособной и логичной.

Больше интересных и впечатляющих фактов о планетах и космосе в общем вы сможете найти на сайте научно-популярного интернет-журнала

• Перевод

Возможности почти безграничны, но почему же всё выстраивается в линию?

Надежда – это не убеждение в том, что всё закончится хорошо, но уверенность в наличии у происходящего смысла, вне зависимости от результата.
- Вацлав Гавел

На этой неделе мне прислали много прекрасных вопросов, и выбор у меня был большой. Но, вдогонку к двум недавним вопросам про то, почему все планеты вращаются в одну и ту же сторону и почему наша Солнечная система необычна, я выбрал вопрос от Ника Хэма, который спрашивает:

Почему все планеты вращаются примерно в одной плоскости?

Если подумать обо всех возможностях, это действительно кажется маловероятным.

Сегодня мы разметили орбиты всех планет с невероятной точностью, и нашли, что все они обращаются вокруг Солнца в одной и той же двумерной плоскости с разницей не более 7°.

А если убрать Меркурий, самую внутреннюю планету с самой наклонной плоскостью вращения, всё остальное окажется очень хорошо выровненным: отклонение от средней плоскости орбиты составит около двух градусов.

Также все они достаточно хорошо выровнены по отношению к оси вращения Солнца: как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг своей оси. И, как можно было ожидать, ось вращения Солнца находится в пределах 7° отклонения от [осей] орбит планет.

И всё-таки такое положение дел выглядит маловероятным, если только какая-то сила не сдавила орбиты планет в одну плоскость. Можно было бы ожидать, что орбиты планет сориентировались бы случайным образом, поскольку гравитация – сила, удерживающая планеты на постоянных орбитах – одинаково работает по всем трём измерениям.

Можно было бы ожидать некую толпу вместо аккуратного и последовательного набора из почти идеальных кругов. Интересно, что если отдалиться от Солнца достаточно далеко, за планеты с астероидами, за орбиты комет типа Галлея и за пояс Койпера – именно такую картину вы и обнаружите.

Так что же принудило наши планеты оказаться в одном диске? В одной плоскости орбит вокруг Солнца, вместо роя вокруг него?

Чтобы разобраться в этом, давайте перенесёмся во времена формирования Солнца: из молекулярного облака газа, из той материи, из которой рождаются все новые звёзды во Вселенной.

Когда молекулярное облако вырастает достаточно массивным, и становится гравитационно связанным и достаточно холодным, чтобы сжаться и сколлапсировать под собственной тяжестью, как туманность Труба (вверху, слева), она сформирует достаточно плотные районы, в которых будут образовываться новые звёздные кластеры (вверху, справа).

Можно заметить, что эта туманность – и любая другая, похожая на неё – не будет идеальной сферой. Она имеет неровную вытянутую форму. Гравитация не прощает несовершенств, и из-за того, что гравитация – сила ускоряющаяся, которая увеличивается вчетверо каждый раз при уменьшении дистанции вдвое, она берёт даже небольшие неровности в изначальной форме и очень быстро их увеличивает.

В результате получается формирующая звёзды туманность сильно асимметричной формы, и звёзды образуются там, где газ плотнее всего. Если заглянуть внутрь, на отдельные присутствующие там звёзды, они представляют собой почти идеальные сферы, как наше Солнце.

Но так же, как туманность стала асимметричной, так и отдельные звёзды, сформировавшиеся внутри, появились из неидеальных, чрезмерно плотных асимметричных комков материи внутри туманности.

В первую очередь они сколлапсируют в каком-то одном (из трёх) измерении, и поскольку материя – вы, я, атомы, состоящие из ядер и электронов – собирается вместе и взаимодействует, если швырнуть её в другую материю, у вас в результате получится вытянутый диск материи. Да, гравитация притянет большую часть материи к центру, где и сформируется звезда, но вокруг неё вы получите то, что называется протопланетарным диском. Благодаря телескопу им. Хаббла мы видели такие диски непосредственно!

Вот вам первая подсказка, почему у вас получится нечто выровненное в плоскость вместо сферы со случайно летающими планетами. Далее нам нужно обратиться к результатам симуляций, поскольку мы не присутствовали в молодой солнечной системе так долго, чтобы наблюдать это формирование воочию – оно занимает порядка миллиона лет.

И вот что нам говорят симуляции.

Протопланетарный диск, сплющившись в одном измерении, продолжит сжиматься по мере того, как всё больше газа будет притягиваться к центру. Но пока большое количество материала затягивается внутрь, приличная его доля окажется на стабильной орбите где-то на этом диске.

Из-за необходимости сохранения такой физической величины, как момент импульса, который показывает количество вращения всей системы – газа, пыли, звезды и прочего. Из-за того, как работает момент импульса, и как он примерно равномерно распределяется между разными частицами внутри, следует, что всё внутри диска должно двигаться, грубо говоря, в одном направлении (по часовой или против часовой). Со временем диск достигает стабильных размеров и толщины, а затем небольшие гравитационные отклонения начинают вырастать в планеты.

Конечно, по объёму диска существуют небольшие различия между его частями (и гравитационные эффекты между взаимодействующими планетами), а также играют роль и небольшие различия начальных условий. Формирующаяся в центре звезда представляет собой не математическую точку, а большой объект диаметром порядка миллиона километров. И когда вы собираете всё это вместе, это приводит к распределению материи не в идеальной плоскости, но в форме, близкой к ней.

Вообще, мы только довольно недавно обнаружили первую планетную систему, находящуюся в процессе формирования планет, и их орбиты расположены в одной плоскости.

Молодая звезда слева вверху, на задворках туманности – HL Тельца, расположенная в 450 световых годах от нас – окружена протопланетарным диском. Самой звезде всего миллион лет. Благодаря ALMA, массиву с длинной базой, улавливающему свет на довольно длинных волнах (миллиметровых), длина которых более чем в тысячу раз превышает длину видимого света, мы и получили это изображение.

Это явно диск, со всей материей в одной плоскости, при этом в нём есть тёмные пропуски. Эти пропуски соответствуют молодым планетам, собравшим близлежащую материю! Мы не знаем, какие из них сольются вместе, какие будут вышвырнуты, и какие подойдут поближе к звезде и будут ею проглочены, но мы наблюдаем критический этап формирования молодой солнечной системы.

Так почему же все планеты находятся в одной плоскости? Потому, что они формируются из асимметричного облака газа, коллапсирующего сначала в самом коротком из направлений; материя сплющивается и держится вместе; она сокращается внутрь, но оказывается вращающейся вокруг центра. Планеты формируются благодаря неровностям в материи диска, и в результате все их орбиты оказываются в одной плоскости, различающиеся друг от друга максимум несколькими градусами.