Почему в космосе всё вращается: объяснение простыми словами

Если внимательно посмотреть и подумать над на устройством Вселенной, можно определить интересную закономерность: большинство космических объектов вращается или лучше сказать движется по орбитам. Земля совершает оборот вокруг собственной оси и одновременно обращается вокруг Солнца. Луна вращается вокруг своей оси и движется по орбите вокруг нашей планеты и вместе с Землёй вокруг Солнца . Солнце тоже вращается, и вместе с другими звёздами обращается вокруг центра Млечного Пути.

 

Подобные движения характерны для астероидов, комет, планет, звёздных систем и даже, как это ни странно, чёрных дыр. Но почему Вселенная устроена именно так? Откуда у космических тел появляется вращение и почему оно сохраняется миллиарды лет?

 

Основное объяснение связано с одним из фундаментальных законов физики — законом сохранения момента импульса. Именно он помогает понять, почему вращение играет такую важную роль в формировании звёзд, планет и других небесных объектов — космическое селфи — это я:

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему в космосе почти всё находится в движении? закон сохранения момента импульса: главная причина вращения

 

 

 

Чтобы разобраться в этом явлении, обратимся к нашему воображению: представим огромное облако межзвёздного газа и пыли. Оно может казаться неподвижным, но на самом деле его части постоянно движутся. Одни участки медленно перемещаются в одном направлении, другие — в противоположном. В результате воображения у всего облака появляется небольшое общее вращение.

 

Когда под воздействием гравитации всё это облачное вещество собирается в более плотную область, размеры облака уменьшаются. При этом его вращение обычно ускоряется.

Так проявляется закон сохранения момента импульса: если на систему не действует внешний крутящий момент, её общий момент импульса остаётся постоянным. Проще говоря, при уменьшении расстояния основной массы вещества от оси вращения скорость вращения может увеличиваться.

 

Важное уточнение: речь идёт не о том, что любое сжатие автоматически заставляет всё вращаться быстрее. В реальных космических облаках вещество сталкивается, перемещается, перераспределяется, а часть момента импульса может уноситься (или гаситься) потоками газа / пыли. Но, о чем важно н забывать, общий физический принцип остаётся тем же.

 

Рассмотрим ближе на примере:

 

 

почему фигурист ускоряется, когда прижимает руки к телу?

 

 

 

Самый наглядный пример пройтись на ледовую арену.

Когда фигурист вращаться с вытянутыми в стороны руками, скорость его вращения относительно небольшая в сравнении … но стоит ему прижать руки к груди или вытянуть вдоль тела, как вращение заметно ускоряется. Если он снова разведёт руки, то начнёт вращаться медленнее. Вопрос: это визуальный эффект, или факт?!

 

Причина такого обстоятельства скрывается в изменении распределения массы относительно оси вращения. Когда руки приближены к телу, момент инерции уменьшается, поэтому при сохранении момента импульса угловая скорость возрастает.

 

В космосе происходит похожий по сути физики процесс. Огромное облако газа и пыли постепенно сжимается под действием собственной гравитации. Его вещество приближается к центру, а вращение (неизбежно!?) становиться всё быстрее — так же, как и у фигуриста с прижатыми руками.

 

 

Следующий космический момент, и также важен во всемирном…

 

 

 

как из вращающихся облаков рождаются звёзды?

 

 

 

Предполагается, что звёзды формируются внутри гигантских облаков холодного газа и пыли, всё это астрономы называют молекулярными облаками.

 

Под действием гравитации отдельные участки таких облаков могут уплотняться и постепенно сжиматься. Вещество устремляется к центру, температура и плотность растут, а вращение влияет на дальнейшую форму формирующейся системы.

 

Вместо того чтобы всё вещество просто собралось в одной точке, значительная его часть распределяется по вращающемуся диску. В центре постепенно формируется протозвезда — будущая звезда, а окружающий газ и пыль продолжают двигаться вокруг неё.

 

 

 

 

Так появляется протопланетный диск. Впоследствии времени-дела из его вещества могут сформироваться планеты, спутники, астероиды и другие небольшие тела.

Интересно, что молодая звезда не обязательно вращается с той скоростью, которую можно было бы ожидать при, скажем, сжатии облака. Магнитные поля, потоки вещества и взаимодействие с окружающим диском помогают перераспределять так называемые момент импульса. Это говорит о том, что часть «диска» уносится в космическое пространство.

 

 

 

 

 

почему планеты вращаются вокруг Солнца?

 

 

 

Предполагается — наша Солнечная система сформировалась приблизительно 4,6 миллиарда лет назад из большого облака газа и пыли. Так пишут учебники.

 

По мере сжатия системы центральная часть сформировалось в молодое Солнце, а оставшееся вещество образовало вращающийся диск. Частицы пыли и льда сталкивались, соединялись между собою и постепенно становились всё крупнее и крупнее. Со временем из них сформировались планетезимали, а затем планеты.

 

 

 

 

Поскольку большая часть веществ двигалось в одном направлении, то сформировавшиеся планеты получили похожие направления орбитального движения. А посему — обращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости и в одном направлении.

 

Однако — следует иметь в виду тот факт, что вращение вокруг собственной оси и движение по орбите — не одно и то же:

 

 

 

• Вращение вокруг оси — когда небесное тело поворачивается вокруг собственной воображаемой оси — таким образом Земля совершает полный оборот примерно за сутки.
• Орбитальное движение — когда один объект обращается вокруг другого — по примеру — Земля совершает полный оборот вокруг Солнца примерно за год.

 

 

 

 

вращается ли Солнце?

 

 

 

Да, Солнце не является неподвижным, так сказать, шаром. Оно вращается вокруг собственной оси, причём из-за газообразной природы его вещества разные широты движутся с разной скоростью.

В районе экватора один оборот занимает примерно 25 земных суток, а ближе к полюсам — около 36 суток.

 

Кроме того, Солнце вместе со всей Солнечной системой движется вокруг центра нашей галактики. Один полный оборот занимает приблизительно 225–250 миллионов лет.

Получается, что Земля одновременно вращается вокруг своей оси, обращается вокруг Солнца, а Солнце вместе с планетами движется по огромной орбите внутри Млечного Пути.

Во как!

 

 

 

почему вращается Млечный Путь?

 

 

 

Галактики тоже не являются неподвижными скоплениями пыли и звёзд. Внутри Млечного Пути звёзды, газ и пыль движутся под действием всеобщей гравитации.

 

Большая часть вещества нашей галактики обращается вокруг её центра. При этом Млечный Путь ни в коем случае нельзя представлять как твёрдую пластинку, которая целиком вращается с одинаковой скоростью. Разные звёзды и области галактики движутся по собственным орбитам, а скорость зависит от расстояния до центра и распределения составляющей массы.

 

В центральной области Млечного Пути находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*. Однако не она одна удерживает всю галактику: на движение звёзд влияют совокупная гравитация звёзд, газа, пыли и тёмной материи.

 

Таким образом, галактическое вращение — результат сложнейшего и мощнейшего движения огромного количества вещества под действием гравитации.

 

 

 

вращаются ли астероиды, кометы и чёрные дыры?

 

 

 

Здесь отметим — вращение наблюдаются (или имеются) не только у крупных небесных тел.

 

 

 

• Астероиды могут вращаться вокруг собственной оси с разной скоростью (из-за неправильной формы тела некоторые из них совершают сложные движения — кульбиты, которые астрономы именуют кувырканием);
• Кометы тоже вращаются — и когда комета приближается, например, к Солнцу, её поверхность нагревается, лёд испаряется, а выбрасываемые струи газа и пыли способны изменять скорость и направление вращения ядра;
• Чёрные дыры также уверенно предположительно обладают вращением — и оно связано с моментом импульса того вещества, из которого они сформировались, а также с последующим поглощением материи и слияниями с другими объектами;
• (небольшая сноска: вращающаяся чёрная дыра отличается от невращающейся устройством пространства-времени вокруг неё)…

 

 

Таким образом, вращение может сохраняться даже после чрезвычайно сильного гравитационного сжатия вещества.

 

 

 

 

 

 

 

 

…кстати, о скорости и возможностях долетать до далёких планет космоса — вот было бы здОрово! Космические путешествия, поиск интересных и близких миров, приключения, общения с жителями других планет — это как навроде того, как мы сегодня запросто ходим в гости к своим соседям-друзьям на соседние, но порою далекие этажи высотных зданий. А как мы это осуществляем? Конечно же посредством лифтов — нажал кнопку и ты на шестидесятом этаже всего за несколько минут: встречайте друзья!!

 

Это я к тому, что всего-то может быть век назад, подобные перемещения на лифте — //rsu-protivoves.ru/equipment/passazhirskie-lifty/ люди считали недостижимой реальностью — фантастикой! Но сейчас — это вполне доступное и вполне себе скоростное средство перемещения по вертикали. Однако, главное, чтоб лифтовое оборудование исправно работало — вот бы так легко отправляться к звёздам!

А если бы лифтов не было!? скажете, тогда бы и не строили высоток. Ну, не знаю… как говорится: думайте сами, решайте сами — иметь или не иметь!)

 

А я почему-то склонна мечтать об этом как о реальности. Может быть я фантазерка, но… такой уж родилась на свет… Думаю, так когда-то и будет и полёт к какой-нибуди звезде из соседней галактики станет занимать часок-два, или менее… и мы также сможем пасмурным вечерком сгонять к друзьям на тёплую планету, как это мы делаем, полетев куда-нибудь к югу… или к заморским островам на выходные. Эх!! размечталась…

 

Чего я нам всем от широты души мой и желаю!..

 

 

 

почему не все космические объекты вращаются одинаково?

 

 

 

Несмотря на общий физический принцип, скорость и направление вращения у небесных тел сильно различаются.

 

Рассмотрим несколько факторов, кои неизбежно влияют на скорости и направления вращений:

 

 

 

1. Начальное движение вещества (газопылевое облако само по себе может обладать определённым вращением до начала сжатия);
2. Гравитационное взаимодействие (как было сказано ранее — притяжение соседних объектов способно менять орбиты и вращение);
3. Столкновения (удары крупных тел друг в дружку могут ускорить вращение, замедлить его или изменить наклон оси);
4. Магнитные поля (помогают перераспределять момент импульса между звездой и окружающим веществом — разнятся в средах);
5. Потоки газа и выбросы вещества (часть момента импульса /энергии/ может покидать систему вместе с выбрасываемой материей).

 

 

Следуя логике и подводя итоги вышесказанному, заключаем примерно так: у разных планет, звёзд и астероидов нет единой скорости вращения.

Некоторые объекты вращаются очень быстро, другие — неестественно медленно, а отдельные тела могут менять направление вращения под влиянием внешних факторов — столкновений / гравитации.

 

 

 

что было бы, если бы космические объекты не вращались?

 

 

 

Вращение играет важную роль в формировании и развитии Вселенной. Оно влияет на распределение вещества, образование дисков вокруг молодых звёзд, появление планетных систем и движение объектов внутри галактик.

 

Если бы межзвёздные облака не обладали угловым моментом, процесс формирования звёзд и планетных систем выглядел бы иначе. Вещество распределялось бы по-другому, а привычные нам вращающиеся диски могли бы не возникать в таком виде.

 

Как было бы — вопрос остается (и останется?!) открытым!..

 

Выходит и значит «Вращение» — не единственная причина существования планетных систем. Важную роль играют гравитация, давление газа, магнитные поля, столкновения и множество других физических процессов.

 

 

Движение — жизнь!..

 

…данная пословица относительна в прямом смысле и к космосу…

 

 

 

вывод: почему во Вселенной так много вращения?

 

Как мы выяснили по исследованиям NASA — большинство космических объектов вращается не хаотично (не случайно) и наследуют движение вещества, из которого они (объекты) образовались.

 

Когда газ и пыль сжимаются под воздействием гравитации, закон сохранения момента импульса помогает объяснить увеличение скорости вращения и формирование дисков.

 

 

 

 

Статья изложена в рамках научных основ и материалов исследований NASA…

 

Александра Брик

 

Telegram вопрос/ответ подпишись... Для тебя самое важное и полезное по теме IT технологий и новостей мира!