Päikesesüsteemi muutumatu tasand — määratlus ja omadused
Avasta Päikesesüsteemi muutumatu tasand — määratlus, omadused ja kuidas Jupiteri, Saturni, Uraani ning Neptuuni nurgmoment kujundab süsteemi 0,5° täpsusega.
Planeedisüsteemi muutumatu tasand on tasand, mis läbib selle baarkeskme (massikeskme). See tasand määratakse süsteemi kogu nurkmomendi vektori suuna abil: muutumatu tasand on see tasand, mille normaalvektoriks on kogu nurkmomendi vektor (summa kõigist osakeste/keha nurkmomentidest) ja mis läbib baarkeskme.
Päikesesüsteemi puhul
Päikesesüsteemis tuleb ligikaudu 98% kogu süsteemi orbitaalnurgmomendist nelja suurima gaasihiigla arvelt: Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun. Selle tõttu langeb muutumatu tasand väga lähedale Jupiteri orbitaaltasandile — erinevus on keskmiselt alla poole kraadi (umbes 0,5°). Ekliptika (Maaga seotud orbitaaltasand) on muutumatu tasandist kallutunud ligikaudu 1,6°.
Kuidas see arvutatakse ja millest see koosneb
Muutumatu tasand saadakse kõigi süsteemi liikmete nurkmomentide vektorite summana: L_tot = Σ m_i (r_i × v_i). Kui kogu nurkmoment (L_tot) on leitud, määratakse tasand, mille normaalvektoriks on L_tot ja mis läbib baarkeskme. See summa sisaldab peamiselt planeetide orbitaalnurgmomente; Päikese enda pöörlemine ja planeetide enda pöörlemised annavad suhteliselt väikse lisa.
Omadused ja ajaliselt muutuv käitumine
- Peaaegu inertsiaalne: ilma märkimisväärsete välismõjudeta püsib muutumatu tasand väga stabiilsena pikka aega — just sellest tuleneb nimetus "muutumatu".
- Võrreldav Jupiteri tasandiga: kuna Jupiter kannab süsteemis suurt osa nurkmomendist, on muutumatu tasand väga lähedal tema orbitaaltasandile (≈0,5° erinevus).
- Väikesed ajutised muutused: sise- ja välismaised gravitatsioonilised mõjud (nt planeetide omavahelised nihe, kauged tähed, galaktilised tidal‑efektid) tekitavad ainult aeglaselt arenevaid ja väikesemagniudilisi muutusi.
- Referentssüsteemi tähendus: muutumatu tasandit kasutatakse sageli referentsina pikaaegsete dünaamiliste arvutuste ja stabiilsusuuringute jaoks, kuna see peegeldab süsteemi kogu nurkmomendi suunda paremini kui üksiku keha tasand (nt ekliptika).
Praktiline tähendus ja võrdlus ekliptikaga
Muutumatu tasand annab "püsiva" orientatsiooni, mille suhtes saab võrrelda erinevate kehade orbiidi- ja pöörlemistasandeid. See erineb ekliptikast (Maaplaani orbitaal- või näiv päikeseekliiptika): ekliptika on mugav lähtepunkt Maa‑vaatlusteks, kuid pikemas plaanis varieerub ekliptika suhteliselt rohkem kui muutumatu tasand. Seetõttu on muutumatu tasand tähtis näiteks pikaajaliste orbitaalsimulatsioonide, päikesesüsteemi dünaamika ja astronoomiliste koordinaatsüsteemide juures.
Kokkuvõtlikult on muutumatu tasand praktiliselt süsteemi "püsiv" tasand, mis iseloomustab solar-süsteemi kogu nurkmomendi ja mille määramisel annavad peamise panuse suured gaasihiiglased. See on kasulik ja stabiilne referentstasand nii teoreetilises kui ka praktilises taevamehaanikas.
Kommentaarid
Päike moodustab kõigi planeetide vastukaalu, nii et ta on baryentri lähedal, kui Jupiter on ühel pool ja ülejäänud kolm Jovia planeeti (gaasihiiglased) on teisel pool vastasküljel. Päike liigub 2,17 päikeseraadiust kaugemale baarkeskmest, kui kõik Jovia-planeedid on teisel poolel ühel joonel.
Päikese ja kõigi mittejoviaalsete planeetide, kuude ja väiksemate päikesesüsteemi kehade orbitaalnurkmomendid ning kõigi kehade teljepöörlemismomendid moodustavad kokku vaid umbes 2%.
Peaaegu kõikidel eesmärkidel võib tasandit pidada muutumatuks (muutumatuks), kui töötatakse [Newtoni dünaamikaga].
Küsimused ja vastused
K: Mis on planeedisüsteemi muutumatu tasand?
V: Planeedisüsteemi muutumatu tasand on tasand, mis läbib selle baarkeskme.
K: Kuidas on Päikesesüsteemi muutumatu tasand mõjutatud?
V: Umbes 98% Päikesesüsteemi muutumatust tasandist on mõjutatud nelja gaasihiiglase massist.
K: Millega on Päikesesüsteemi muutumatu tasand joondatud?
V: Päikesesüsteemi muutumatu tasand on 0,5° piires Jupiteri orbiidi tasandist.
K: Kuidas arvutatakse planeedisüsteemi muutumatu tasand?
V: Planeedisüsteemi muutumatu tasand arvutatakse nurkmomentide summast ja see on risti planeetide nurkmomendivektoriga.
K: Kas planeedisüsteemi muutumatu tasand võib muutuda?
V: Planeedisüsteemi muutumatu tasand on peaaegu muutumatu (muutumatu) kogu süsteemi ulatuses.
K: Kas planeedisüsteemi muutumatu tasand põhineb ainult planeetide orbiitide tasapinnal?
V: Planeedisüsteemi muutumatu tasand on kõikide planeetide orbiit- ja pöörlemistasandite kaalutud keskmine.
K: Milline on planeedisüsteemi muutumatu tasandi tähendus?
V: Planeedisüsteemi muutumatu tasand on oluline tasand, mida tuleb arvestada süsteemi üldise dünaamika ja kujunemise mõistmiseks.
Otsige