Warum kreisen die Planeten in unserem Sonnensystem in derselben Ebene?

(Ja, ich schließe Pluto genauso aus, wie es ausgeschlossen war, kein Planet zu sein.)

Betrachtet man die Planetenbahn der Sonne, so erscheinen sie alle relativ eben und bewegen sich ungefähr alle auf derselben Ebene.

Liegt das an der Entstehung unseres Sonnensystems oder ist dies ein physikalisches Phänomen, das in anderen Systemen beobachtet wird?

Im Protosternstadium der Sonne war sie von einer (sich drehenden) Gaswolke umgeben. Diese Wolke verhielt sich wie eine Flüssigkeit ( na ja , ein Gas ist eine Flüssigkeit), so dass sie sich aufgrund der Erhaltung des Drehimpulses zu einer Akkretionsscheibe abflachte. Die Planeten bildeten sich schließlich aus dem Staub / Gas in der Scheibe durch Verdichtung des Staubes in der Scheibe. Bei diesem Vorgang wird der Staub nicht aus der Ebene entfernt (die gesamte vertikale Schwerkraft ist auf die Scheibe gerichtet), sodass sich auch der letzte Planet in der Ebene befindet.

Warum muss eine Akkretionsscheibe flach sein? Stellen wir uns zunächst den Protostern und die Gaswolke vor der Bildung der Akkretionsscheibe vor. In der Regel drehen sich die Partikel in einer Richtung. Diejenigen, die sich in rückläufigen Bahnen drehen, werden sich aufgrund von Kollisionen umkehren.

In dieser Gaskugel gibt es eine gleiche Anzahl von Partikeln mit positiver und negativer vertikaler Geschwindigkeit (zu einem bestimmten Zeitpunkt; aufgrund der Rotation kippen die Geschwindigkeitszeichen). Durch Kollisionen werden diese schließlich alle zu Null.

Ein Teilchen, das sich um einen Planeten dreht, dreht sich immer so, dass die Projektion auf den Planeten ein großer Kreis ist. Wir können also kein Teilchen mit vertikaler Geschwindigkeit Null haben, sondern mit einer vertikalen Position ungleich Null (da dies eine Umlaufbahn implizieren würde, die kein großer Kreis ist). Mit abnehmender Vertikalgeschwindigkeit nimmt auch die Bahnneigung ab. Dies führt schließlich zu einer Akkretionsscheibe mit sehr geringer vertikaler Ausbreitung.

Ein einfaches Argument, warum die Gaswolke, die den Protosun umkreist, eine Scheibe bildet, lautet wie folgt.

Es gibt zwei charakteristische Eigenschaften dieser Gaswolke: ihre Gesamtenergie und ihr Gesamtdrehimpuls. Während der Drehimpuls erhalten bleibt, ist die Energie nicht: Strahlung reduziert die Flüssigkeitstemperatur und damit die Energie. Schließlich nimmt die Wolke bei einem bestimmten Drehimpuls einen Zustand minimaler Energie an, und das ist eine Scheibe in Kreisrotation (so dass der größte Teil der kinetischen Energie (einschließlich Wärme) in Geschwindigkeitskomponenten liegt, die zum gesamten Drehimpuls beitragen).

Die Umverteilung des Drehimpulses zwischen den Gaselementen in der Scheibe führt zu einem Hintransport des Drehimpulses und einem Hintransport des Gases, was zu einer Anreicherung auf dem Protosun führt.

Stellen Sie sich ein Teilchen vor, das gegen das Korn lief, da es im Vergleich zu den anderen Teilchen rückläufig war. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es im Laufe von Millionen von Jahren in die entgegengesetzte Richtung schlägt und seine eigene Richtung ändert, um der Mehrheit zu entsprechen.

Gleiches gilt für nicht-planare Umlaufbahnen. Ein Teilchen, das sich in einer polaren Umlaufbahn relativ zum "Äquator" der Akkretionsscheibe bewegt, würde schließlich in genügend Dinge zerschlagen, um seinen Weg zu ändern, um der Mehrheit zu entsprechen.