Soru:
Güneş Sistemindeki gezegenlerin yörüngeleri neden neredeyse dairesel?
Mark Eichenlaub
2011-01-04 10:03:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Merkür dışında, Güneş Sistemindeki gezegenlerin çok küçük eksantriklikleri vardır.

Bu özellik Güneş Sistemine özel mi? Wikipedia eyaletleri:

Yörüngesel periyotları 20 gün veya daha az olan çoğu dış gezegen, çok düşük eksantriklikte neredeyse dairesel yörüngelere sahiptir. Bunun, iki cisim arasındaki yerçekimi etkileşiminin yavaş yavaş yörünge eksantrikliğini azalttığı bir etki olan gelgit daireselleşmesinden kaynaklandığına inanılıyor. Aksine, daha uzun yörünge dönemlerine sahip bilinen dış gezegenlerin çoğu oldukça eksantrik yörüngelere sahiptir. (Temmuz 2010 itibarıyla, bu tür dış gezegenlerin% 55'inin eksantriklikleri 0,2'den büyükken,% 17'sinin eksantriklikleri 0,5'ten büyüktür. 1) Bu, gözlemsel bir seçim etkisi değildir, çünkü bir gezegen yaklaşık olarak eşit olarak tespit edilebilir. yörüngesinin eksantrikliğine bakılmaksızın. Mevcut gezegen oluşum teorileri gezegenlerin dairesel (yani eksantrik olmayan) yörüngelerle oluşması gerektiğini güçlü bir şekilde öne sürdüğünden, eliptik yörüngelerin yaygınlığı büyük bir bilmecedir.

Güneş hakkında özel olan şey Buradaki gezegenlerin yörüngeleri neredeyse dairesel, ancak başka yerlerde orta derecede mi yoksa oldukça eksantrik mi?

Altı yanıtlar:
Marek
2011-01-04 14:43:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bu daha önce space_cadet'in cevabına bir yorumdu, ancak uzun sürdü (gerçi aşağı oy ben değildim).

space_cadet'in dengesiz yörüngeler hakkındaki konuşmasını anlamıyorum. Coulomb etkileşimli iki gövdeli sistemin ek bir $ SO (3) $ simetrisine ve eksantrikliği koruyan korunmuş bir Laplace-Runge-Lenz vektörüne sahip olduğunu hatırlayın. Gezegenler arasındaki etkileşimler oldukça önemsiz olduğundan, başka bir yerde açıklama aramak gerekir. Yani, Güneş sisteminin başlangıç ​​koşullarında.

Büyük bir toz topunun yavaşça döndüğü düşünülebilir. Bu, merkezdeki Güneş'e çökerek (açısal momentumun korunması nedeniyle) dairesel yörüngeli bir disk oluşturacak ve yörüngelerindeki tozu toplayacak proto-gezegenler oluşacaktır. Başlangıçta bu gezegenler oldukça yakındı ve ilginç saçılma süreçleri oluyordu. Bulmacanın son kısmı ise gizemdir. Güneş sisteminde hala büyük miktarda toz mevcut olsaydı, yörüngeleri bugün olduğundan daha dairesel hale gelme noktasına kadar söndürebilirdi. En popüler açıklama, eksantrikliğin sönümlemesine daha küçük cisimler (asteroitler gibi) aracılık ettiği gibi görünüyor. "Gezegen Oluşumunun Son Aşamaları" - Peter Goldreich, Yoram Lithwick, Re'em Sari hakkında daha fazlasını okuyun.

Jeremy
2011-01-04 22:06:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kısa bir cevap, dağılmanın (ör. toz, gezegenler ile gaz etkileşimleri) bir sistemden enerjiyi uzaklaştırmada iyi olduğu, ancak açısal momentum olmadığıdır. Dairesel yörüngeler, belirli bir açısal momentum için minimum enerjiye sahiptir.

Kısa dönemli dış gezegenler için birincil yayılma biçimi, gezegen üzerindeki yıldızın gelgit kuvvetleridir (benzer şekilde, ay neredeyse dairesel bir her ne kadar kesinlikle bu şekilde başlamadı!)

Öyleyse, o zaman neden uzun dönem dış gezegenler aynı mekanizmalarla enerji kaybetmiyor?
Yüksek olasılığa sahip olan ay, çok sayıda küçük yörünge enkazının bir araya gelmesiyle oluşmuş olmalıydı (dünyanın sözde çarpışmasından ve büyük bir planitissimalden). İstatistiksel olarak erken yörüngesi neredeyse dairesel olmamalıydı. O zamandan beri gelgit etkileri sadece onu daha fazla daireselleştirmeye yardımcı oluyor.
@mark: gelgit kuvvetleri 1 $ / R ^ 3 $ olarak ölçeklenir, burada $ R $ yıldıza olan uzaklıktır, bu nedenle uzun dönem gezegenlerde gelgit kaybı olmaz. Bununla birlikte, herhangi bir enkaz diski muhtemelen dairesel yörüngelere yerleşecektir, bu nedenle yüksek eksantriklik gezegenler ya (1) bir enkaz diskinden oluşmaz ya da (2) muhtemelen diğer gezegenlerle yakın karşılaşmalar nedeniyle eksantriklikte önemli değişikliklere uğrar, veya rezonant etkileşimler.
@OC: Çarpışmanın parabolik bir yörünge gibi bir yerde büyük bir yumruya çarptığını düşündüm, ama düzeltilmeye açığım.
Ancak soruyla bağlantılı Wikipedia makalesine göre, çoğu dış gezegen önemli ölçüde eksantrik yörüngeye sahiptir. Başka bir deyişle, güneş sistemi bir şekilde özeldir. Cevabınız güneş sisteminin diğer yıldız sistemlerinden farklı olarak enkaz diskinden oluşması nedeniyle özel mi?
Bu büyüleyici bir cevap, ancak diğer cevapların buna ne kadar az uyduğuna bakılırsa, bir referans güzel olurdu.Dış gezegenlerin neden bu kadar döngüsel olmadığına gelince: Belki de gezegenleri nasıl tespit ettiğimiz konusunda bir önyargı var?Doğruysa bu oldukça basit bir açıklama olur.
Platypus Lover
2011-01-19 04:53:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Daha önce gönderilmiş olan cevapları birkaç notla tamamlamak istedim: exoplanet eksantrikliği. Anladığım kadarıyla, güneş sistemindeki dış gezegenlerin ortalama dış merkezliliğe sahip olmasının nedeni ~ 0.3 ve neredeyse dairesel yörüngeler henüz yeterince tatmin edici bir şekilde açıklanmadı ( bu makale, hala en sevdiğim simülasyondur. eksantrikliklerin kökeni).

1) Disk-gezegen ve gezegen-gezegen etkileşimlerinin göreceli önemi tam olarak anlaşılamamıştır. Tip I / Tip II geçişinin nihai yapılandırmanın şekillendirilmesinde önemli bir role sahip olup olmadığı net değildir. Bu, yıldızın yakın zamanda keşfedilen ekvator düzleminde büyük eğime sahip gezegen sistemlerinin sayısıyla gösterilir.

2) Radyal hız gözlemlerine tek gezegenli eksantrik çözümler ile çoklu gezegen dairesel çözümleri arasında bir dejenerelik olduğu düşünüldüğünde, e-Np histogramlarında muhtemelen bir dereceye kadar yanlılık vardır. Örneğin, bu makaleye ve diğerlerine bakın:

(1) yayınlanan eksantrik tek gezegen çözümlerinin yaklaşık% 35'inin> gezegensel sistemlerden istatistiksel olarak 2: 1 yörünge rezonansı, (2) diğer% 40'lık bir dairesel yörünge çözümünden istatistiksel olarak ayırt edilemez ve (3) Dünya ile karşılaştırılabilir kütlelere sahip gezegenler, eksantrik süper-Dünyalar ve Neptün kütle gezegenlerinin bilinen yörünge çözümlerinde gizlenebilir.

3) Gezegenler ve rezonans geçişleri, güneş sistemi tarihinin bir noktasında önemli bir rol oynamıştır: Jüpiter & Satürn'ün eksantrik evrimi ( bununla ilgili yeni bir makale). Bunun neden güneş sisteminde düşük eksantrikliklere yol açması, J & S'nin göreceli konfigürasyonunda ve kütle oranında, diğer proto-gezegensel disklere kıyasla diskteki gezegenesimallerin özgül kütlesinde vb. Olabilir.

4) Özellikle küçük gezegenlerde görülen büyük eksantriklikler istikrarsızlığa ve saçılmaya yol açma eğilimindedir, bu nedenle antropik ilkeyi bir dereceye kadar çağırmak tamamen haksız değildir ...

user346
2011-01-04 10:23:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bu özellik, muhtemelen bizimki ile aynı sınıfa ait diğer tüm gezegen sistemleri tarafından paylaşılıyor. Antropik olarak konuşursak, daha yüksek eliptik bölgelere sahip yörüngeler daha uç ortamlara sahip olacak ve bu nedenle yaşamı barındırma olasılığı daha az olacaktır. Fiziksel nedene gelince, termodinamik bir argüman bulabileceğinizi tahmin ediyorum. Sezgisel olarak, eliptik bir yörünge, dengeden dairesel olandan daha uzak görünüyor. Bir yıldızın etrafında dönen, yüksek eliptik cisimlerden oluşan bir koleksiyon, başlangıçta yörüngelerin gittikçe daha az eliptik olduğu bir duruma gevşeyecektir. Elbette, bunların tümü sezgiseldir.


Düzenleme: @ Marek ve @MSalters yorumlarına yanıt olarak biraz açıklama eklememe izin verin.

Ne zaman Biraz tuhaflığı $ e $ olan bir gezegen, termodinamik olarak daha olası olan geçici bir nesneyle (asteriod vb.) etkileşime girer: Gezegenin eksantrikliği artar veya azalır etkileşimin sonucu? LRL vektörü korunan bir niceliktir, ancak nesne gürültülü bir ortamda olduğunda değildir. Gezegenlerin kendi aralarındaki etkileşimler de yüksek $ e $ ile yörüngeleri olduğunda daha büyüktür. Olayları dağıtarak ve sönümleyerek yavaş yavaş $ e $ kaybederken, yörüngeler daha dairesel hale geldikçe karşılıklı etkileşim azalacaktır.

Bu, Dünya yörüngesinin neden dairesel olduğunu açıklar. Ama aslında Güneş sistemindeki çoğu yörünge öyledir. Denge argümanına gelince, entropi çoğu yörüngenin dairesel olmadığını öne sürer. Güneş sisteminde bahsettiğimiz yörüngeler için aynı enerjiye sahip daha birçok dairesel olmayan yörünge var (güneş-gezegen mesafesi birleşik yarıçaplarından çok daha büyük).
@MSalters "Entropy, yörüngelerin çoğunun dairesel olmadığını öne sürüyor" ... nasıl olur?
@MSalters: entropisi hiçbir şey önermiyor. Termodinamiğin ikinci yasası, sistemlerin daha tekdüze olma eğiliminde olduğunu söyler. Ancak ne tür bir tekdüzelik olduğu, sistemin kesin özelliklerine ve üzerine getirilen kısıtlamalara bağlıdır.
Entropi, E enerjisinde N yörünge mevcutsa, bunlardan biri daireselse, gerçek yörüngenin dairesel olma olasılığının 1 / N olduğunu öne sürer. Yörünge sayısı pratikte sonsuz olduğundan, yörüngenin (tam olarak) dairesel olma şansı sıfırdır.
@MSalters mantığınız yanlış, çünkü faz uzayında dairesel olanlardan çok daha fazla hacim kaplayan eliptik yörüngeleri dikkate almıyor.
@space_cadet: Benim bilmediğim fikrine nereden kapıldın? Aslında asıl mesele şu: tüm kararlı yörüngeler (eliptik ve dairesel) arasında, dairesel yörüngelerin oranı sonsuz derecede küçüktür.
Carl Brannen
2011-02-15 11:37:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Şu ana kadar, mevcut araştırmanın konusu olan bilinmeyen bir soru bu. Örneğin:

Sean N. Raymond, David P. O'Brien, Alessandro Morbidelli, Nathan A. Kaib, "Karasal Gezegenleri İnşa Etmek: İç Güneş Sisteminde Kısıtlı Toplanma"

Şimdiye kadar hiçbir büyüme modeli, iç Güneş Sisteminde gözlemlenen tüm kısıtlamaları yeniden üretmeyi başaramadı. Bu kısıtlamalar şunları içerir: 1) yörüngeler, özellikle küçük eksantriklikler ve 2) karasal gezegenlerin kütleleri - özellikle Mars'ın nispeten küçük kütlesi, önceki simülasyonlarda yeterince yeniden üretilmemiştir; 3) Hf / W izotoplarından yorumlandığı şekliyle Dünya ve Mars'ın oluşum zaman ölçekleri; 4) asteroit kuşağının toplu yapısı, özellikle de gezegensel embriyo boyutundaki nesnelerin izinin olmaması; ve 5) Dünya'nın nispeten büyük su içeriği, su açısından zengin ilkel asteroidal malzeme şeklinde verildiğini varsayarsak.

http://arxiv.org/abs/0905.3750

Pavel Radzivilovsky
2011-01-05 15:18:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kısa cevap gelgitlerdir.

Güneş için daha fazla şekillendirme etkisi olabilir, ancak en azından ayın yörüngesini dairesel olarak şekillendiren birincil etki budur.

Mesele şu ki, uydu üzerindeki gelgit torku, mesafeye güçlü bir şekilde bağlı. İkincisi, yörünge mekaniği hareketinin ilginç bir özelliği vardır: yörüngede dönen bir cisme bir darbe verirseniz, yine aynı noktadan geçecektir (ancak o kadar uzağa gitmeyecektir). Bu, niteliksel olarak, yörüngenin dış kısımlarında gelgitler nasıl yavaş yavaş şekillendiğidir.

Bununla birlikte, etki diğer sürtünme türleri için büyük ölçüde mesafeye bağlı olarak aynı olacaktır, örneğin cisimlerin atmosferleri arasındaki sürtünme.

Bu, orijinal soruyu hiç ele almıyor gibi görünüyor. Söz konusu Wikipedia alıntısına göre gelgit etkileri 20 günden uzun yörüngeye sahip gezegenler için çok küçük. Cevabınız, şu ana kadar gözlemlenen diğer yıldız sistemlerine kıyasla güneş sisteminin neden anormal olduğunu ele almıyor, ki bu soru gövdesini okursanız, eldeki soru olarak çok açık bir şekilde ifade edilir.


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 2.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...