Neměnná rovina - Invariable plane - Wikipedia

The neměnná rovina a planetární systém, také zvaný Laplaceova neměnná rovina, je letadlo procházející jeho barycentrum (těžiště) kolmo k jeho moment hybnosti vektor. V Sluneční Soustava, asi 98% tohoto efektu přispívá orbitální úhlová hybnost čtyř joviánské planety (Jupiter, Saturn, Uran, a Neptune ). Neměnná rovina je do 0,5 ° od orbitální roviny Jupitera,^[1] a lze jej považovat za vážený průměr všech planetárních orbitálních a rotačních rovin.

Tato rovina se někdy nazývá „Laplacian“ nebo „Laplaceova rovina“ nebo „neměnná rovina Laplaceova“, ačkoli by se neměla zaměňovat s Laplaceovo letadlo, což je rovina, kolem které orbitální letadla planetárních satelitů preces.^[4] Oba pocházejí z práce (a jsou alespoň někdy pojmenovány) francouzština astronom Pierre Simon Laplace.^[5] Ty dva jsou ekvivalentní pouze v případě, že všechny rušitelé a rezonance jsou daleko od precesního těla. Neměnná rovina je odvozena od součtu úhlového momentu a je „neměnná“ v celém systému, zatímco Laplaceova rovina se může u různých obíhajících objektů v systému lišit. Laplace nazval neměnnou rovinu rovina maximálních ploch, kde oblast je součinem poloměru a jeho rozdílné časové změny dR/dt, tj. jeho radiální rychlost, vynásobená hmotností.

Popis

Velikost orbitálu moment hybnosti vektor planety je ${ displaystyle L = R ^ {2} M { dot { theta}}}$, kde ${ displaystyle R}$ je orbitální poloměr planety (od barycentrum ), ${ displaystyle M}$ je hmota planety a ${ displaystyle { dot { theta}}}$ je jeho orbitální úhlová rychlost. Jupiter přispívá velkou částí momentu hybnosti sluneční soustavy, 60,3%. Poté přichází Saturn s 24,5%, Neptun s 7,9% a Uran s 5,3%. The slunce vytváří protiváhu ke všem planetám, takže je blízko barycentra, když je Jupiter na jedné straně a další tři joviánské planety jsou diametrálně opačně na druhé straně, ale Slunce se pohybuje do 2,17 slunečních poloměrů od barycentra, když jsou všechny joviánské planety v souladu na druhé straně. Oběžný úhlový moment Slunce a všech jiných než jovianských planet, měsíců a malá tělesa sluneční soustavy, stejně jako axiální rotační moment všech těles, včetně Slunce, celkem jen asi 2%.

Pokud by všechna tělesa sluneční soustavy byla bodovými hmotami nebo byla tuhými tělesy se sféricky symetrickým rozložením hmot, pak by neměnná rovina definovaná na samotných drahách byla skutečně neměnná a představovala by setrvačný referenční rámec. Ale téměř všechny nejsou, což umožňuje přenos velmi malého množství hybnosti z axiálních otáček na orbitální otáčky v důsledku slapového tření a těles, která nejsou sférická. To způsobí změnu velikosti orbitálního momentu hybnosti, jakož i změnu jeho směru (precese), protože osy otáčení nejsou rovnoběžné s orbitálními osami. Nicméně tyto změny jsou mimořádně malé ve srovnání s celkovým momentem hybnosti systému (který je navzdory těmto účinkům zachován, ignoruje ještě mnohem nepatrnější množství momentu hybnosti vyvrženého v hmotných a gravitačních vlnách opouštějících sluneční soustavu a extrémně malé momenty vyvíjené na sluneční soustavě jinými hvězdami atd.) a téměř pro všechny účely lze rovinu definovanou na samotných drahách považovat při práci v Newtonova dynamika.

Reference

Další čtení

• Souami, D .; Souchay, J. (2012), „Neměnná rovina sluneční soustavy“ (PDF), Astronomie a astrofyzika, 543: A133, Bibcode:2012A & A ... 543A.133S, doi:10.1051/0004-6361/201219011