Änderungen in der Planetenbahn?

Verzeihen Sie einer Neuling und ihrer naiven Neugier, aber ich habe mich über Planetenumlaufbahnen und das Altern von Planeten gewundert.

Wenn ein Planet altert , nimmt die Geschwindigkeit seines Umlaufs um seine Sonne/seinen Stern ab oder zu ?

Hat die Geschwindigkeit und Nähe der Umlaufbahn eines Planeten um den Stern mehr mit dem Alter und der Art des Sterns zu tun und weniger mit dem Alter des Planeten und seiner Entfernung vom Stern?

Es ist auch möglich, dass ein Planet näher an seinen Stern geschoben oder gezogen wird, in eine engere Umlaufbahn, beispielsweise durch erhöhte Anziehungskraft des Sterns, oder dass der Planet durch einen Kometen oder Asteroiden oder sogar durch eine Schockwelle aus der Umlaufbahn gestoßen wird vor einer Implosion – eine, die weit genug entfernt ist, dass keine Trümmer in die Nähe kommen, aber nahe genug, dass die Schockwelle stark genug ist, um den Planeten zu treffen.

Mir ist klar, dass ein solches Ereignis wahrscheinlich eine katastrophale Störung auf dem Planeten verursachen würde, aber wenn er relativ intakt bliebe, könnte er sich dann auf einem neuen Weg um seinen Stern finden??
Oder könnte der Komet/Asteroid/die Schockwelle den Planeten aus der entgegengesetzten Richtung seines Transits treffen und ihn vielleicht in einem solchen Winkel anstarren, dass er seine Geschwindigkeit um den Stern verlangsamt oder sich schneller oder langsamer um seine eigene Achse dreht? Und würden seine Pole vertauscht werden?

Wenn man in einer Welt mit Science-Fiction wie Doctor Who , Eureka , Stargate , Star Trek , X-Files , Fringe lebt , fragt man sich, was theoretisch möglich ist . Oft klingen die Erklärungen, die sie geben, an den Haaren herbeigezogen, aber dennoch plausibel . So wie sich jeder Mythos aus einer Wahrheit entwickelt, neigt man dazu, sich zu fragen, wie viel Wahrheit in diesen Geschichten steckt.

Ich hoffe, einer von Ihnen kann meine Fragen erhellen und darin einen wahren Kern finden.

Nun, ich bin mir nicht sicher, was "Planetenalterung" in der Frage bedeutet, aber unter der Annahme, dass Altern eine Änderung der Planetenkonstitution und / oder -masse usw. bedeutet. Ja, es ist (unter anderem) möglich, dass sich die Umlaufbahnen des Planeten ändern. Beachten Sie, dass sich Umlaufbahnen aus vielen Gründen ändern (nichtlineare Effekte, Effekte von anderen Planeten/Umlaufbahnen, Kollisionen mit anderen Körpern usw.).
Es gibt mehrere Prozesse, die zu einer Änderung der Umlaufbahnen führen können, aber der einfache Lauf der Zeit gehört nicht dazu.
Abhängig davon, was die Veränderung verursacht, dh Kollision, Verfall der Umlaufbahn (habe ich das erfunden?), ändert die Verlangsamung der Umlaufbahn eines Planeten radikal die Zusammensetzung des Planeten: sein Wetter/Atmosphäre, Temperatur, Festigkeit...? Oder hat Geschwindigkeit mit solchen Dingen wenig zu tun?
Ihre naturwissenschaftliche Ausbildung von einer Pop-Science-Show zu bekommen, die von Brian Greene, Brian Cox oder Morgan Freeman moderiert wird, ist im Allgemeinen eine schlechte Idee. Es gibt ein paar Quellen, die noch schlimmer sind. Zum Beispiel Doctor Who, Eureka, Stargate, Star Trek, Akte X, Fringe.
Aber sie tun Wunder, um Neugier zu wecken. Ich war nie Akademiker, aber Science-Fiction hält meine Aufmerksamkeit aufrecht und fordert mich auf, die Möglichkeit solcher Dinge in der Realität zu suchen. Ich werde Artikel und Blogbeiträge lesen und hier und da ein wenig recherchieren, aber ein umfassendes Studium zu einem Thema kann meine Aufmerksamkeit einfach nicht auf sich ziehen. Sci-Fi kann, und es inspiriert mich, nährt meine Vorstellungskraft und ermutigt mich zu lernen, und dafür bin ich dankbar.
Ich würde sagen, dass eine Änderung der Umlaufgeschwindigkeit das Klima oder die Beschaffenheit des Planeten beeinflusst (wie genau ist eine nicht triviale Forschungsfrage). Übrigens @dmckee, ja, der einfache Lauf der Zeit kann die Dinge ändern (man nennt es unter anderem Quantensprünge und -fluktuationen, ob dies für diese Größenordnung relevant ist, ist eine andere Sache)
Interessant. Planeten altern also nicht wie Sterne, oder? Ich meine, sobald sie sich nach der Formation niedergelassen haben, durchlaufen sie, abgesehen von Kontinentaldrift und eventueller Polumkehr (?), nicht mehr Veränderungen wie Sterne, die sich vor ihrem "Tod" in rote Zwerge verwandeln und so weiter? Ich meine, Planeten sterben nicht, oder? Denn sie bestehen nicht aus Energie wie Sterne ... richtig?
Kometen und Asteroiden sind im Vergleich zu einem Planeten ziemlich massearm. Es wäre ziemlich schwierig für einen von ihnen, die Umlaufbahn eines Planeten signifikant zu verändern. Übrigens, @mtndwells, eine "Polumkehrung" - geomagnetische Umkehrung - hat damit zu tun, dass sich das Magnetfeld eines Planeten ändert. Wenn Sie eine 180-Grad-Drehung meinen (wobei die Achse ein Punkt auf dem Äquator des Planeten ist), nun ja. . . Es würde viel Kraft erfordern, das zu tun, und viel Kraft, um es zu stoppen.
Danke für diese Klarstellung @HDE226868. Ja, ich dachte, es würde. Ich liebe es jedoch, über diese verrückten Ideen nachzudenken und dann nach Input/Antworten/Perspektiven/Erkenntnissen von Leuten zu suchen, die mehr Bescheid wissen als ich. Es ist immer lehrreich. Vielen Dank an alle für Ihre Gedanken und Fakten zu diesem Thema. :)

Antworten (2)

Sie haben eine sehr unterhaltsame Frage gestellt, und die Antwort ist nicht einfach.

Lassen Sie uns Kollisionen für den Moment ignorieren. Der "reinste" Effekt, dh der Effekt, der keine Veränderung seitens des Planeten oder seiner Sonne beinhaltet, ist der Effekt von Gezeitenwölbungen in der Sonne. So wie zum Beispiel die Erde aufgrund der Gezeitenkräfte keine perfekte Kugel ist, ist die Sonne aufgrund der von der Erde verursachten Gezeitenkräfte keine perfekte Kugel. Die resultierende Wölbung in der Sonne bleibt hinter dem Planeten zurück und wirkt im Wesentlichen als Bremse auf den Planeten. Im Laufe der Zeit wird der Planet allmählich an Geschwindigkeit verlieren und schließlich in den Stern fallen. Bei den meisten Planetensystemen dauert die Wirkung sehr, sehr lange, da der Planet viel kleiner als die Sonne und weit entfernt ist.

Aber es gibt noch einen weiteren Faktor zu berücksichtigen. Jeder Stern erzeugt einen "Sonnenwind", der dazu führt, dass er an Masse verliert. Der Betrag, der pro Jahr verloren geht, ist gering, aber er hört nie auf. Das Ergebnis ist, dass die Umlaufbahn des Planeten über Milliarden von Jahren größer wird, wenn die Anziehungskraft der Schwerkraft auf die Sonne abnimmt.

Schließlich wird bei Sternen wie unserer Sonne die Sternentwicklung schließlich dazu führen, dass der Stern ein roter Riese wird. Wenn der Durchmesser des Sterns die Umlaufbahn des Planeten überschreitet, wird der Planet natürlich verdampft. Selbst wenn dies nicht der Fall ist, wird die Gezeitenwölbung den Planeten viel effektiver verlangsamen und je nach Einzelheiten der Umlaufbahn des Planeten kann oder kann es nicht dazu führen, dass der Planet in den Stern fällt, bevor der Stern auf den Status eines Roten Zwergs schrumpft.

Im Fall der Erde wird laut http://arxiv.org/pdf/0801.4031v1.pdf genau das in (ungefähr) 7,59 Milliarden Jahren mit der Erde geschehen. Es ist bemerkenswert, dass eine um 15 % größere Umlaufbahn der Erde sicher wäre. Aber kurz bevor die Sonne ihren höchsten Durchmesser erreicht, verschwören sich Gezeitenkräfte, um die Erde zu verlangsamen, und sie stürzt (wird) in die Sonne.

Was andere Überlegungen wie Explosionen, Stöße und Schockwellen betrifft, lautet die Antwort, dass sie Auswirkungen haben können, aber im Allgemeinen nicht viel. Wenn der Einschlag oder was auch immer groß genug wäre, um die Umlaufbahn des Planeten wesentlich zu verändern, würde der Planet aufhören zu existieren und durch ein großes Trümmerfeld ersetzt werden. Bis zu einem gewissen Grad würde dies zu einem kleineren Planeten mit einer anderen Umlaufbahn rekondensieren, aber es wäre nicht der ursprüngliche. Nur als Gedankenexperiment, wenn die Erde einen anderen erdgroßen Körper genau frontal treffen würde und der andere Körper sich in einer identischen Umlaufbahn befände, aber in die andere Richtung fliegt und die beiden Planeten verschmelzen, anstatt sich in massive Trümmer zu verwandeln Feld würde der resultierende verschmolzene Körper direkt in die Sonne fallen.

Was die Alterung eines Planeten betrifft, lautet die Antwort für Erdtypen nicht viel. Es ist wahr, dass unsere Art von Planet flüchtige Stoffe wie Wasser und Luft verlieren kann (und dies in sehr geringem Maße), aber der Gesamteffekt ist minimal. Wir sind schließlich hauptsächlich Rock und Eisen, und die gehen einfach nirgendwo hin. Bei Gasriesen wie Jupiter können, wenn sie sich in der Nähe befinden, ihre Gase abgeblasen werden, bis nichts mehr übrig ist oder nur noch der Kern ohne Gas. Jeder derartige Verlust wird jedoch rechtwinklig zur Umlaufbahnbewegung sein (für mehr oder weniger kreisförmige Umlaufbahnen) und wird praktisch keine Auswirkung auf die Umlaufbahnbewegung des Planeten haben.

schön, aber wie kommt es, dass ein (meistens) Gasplanet (wie Jupiter) das meiste Gas (und damit einen Prozentsatz seiner Masse) verlieren kann und dennoch den Verlauf seiner Umlaufbahn nicht ändert?
@NikosM. - Nehmen Sie ein Objekt in die Umlaufbahn und schlagen Sie ein Stück davon im rechten Winkel zur Bewegung des Objekts ab. Es fand keine radiale Beschleunigung statt, da dies nicht wie ein Gewehrschuss ist - es gibt keinen Rückstoß und das Stück wurde nicht "ausgeworfen". Es fand auch keine tangentiale Beschleunigung statt. Da das Objekt denselben Umlaufradius und dieselbe Geschwindigkeit wie zuvor hat, bleibt seine Umlaufbahn unverändert. Winkelimpuls und Energie werden erhalten, indem der Weg sowohl des Objekts als auch des abgeschlagenen Stücks berücksichtigt wird. Es gibt einen kleinen Effekt, da das Stück beim Verlassen Gravitationskraft ausübt, aber das ist wirklich klein.
@NikosM. - Ich glaube, ich war ein wenig unklar. Als ich sagte, schlag ein Stück ab, bezog ich mich auf ein Gasmolekül, das nicht mechanisch an den Planeten gebunden ist. Einen Felsbrocken von der Oberfläche zu schlagen, wäre etwas anderes und würde tatsächlich Kräfte auf den Planeten als Ganzes ausüben. Sorry, falls ich jemanden verwirrt habe.
Aber Umlaufbahn und Radius (und Drehimpuls) hängen von der Masse des Planeten ab. Wenn sich also die Masse ändert, sollte sich die Umlaufbahn ändern, vielleicht jedes Mal durch kleine Störungen, aber am Ende sollte die Umlaufbahn sehr unterschiedlich sein
Der Umlaufradius ist im Wesentlichen unabhängig von der Sekundärmasse, solange er viel kleiner als die Primärmasse ist und solange die Umlaufgeschwindigkeit unverändert bleibt. Und das Abziehen der Atmosphäre ändert den Drehimpuls des verbleibenden Körpers nicht, da der Prozess im Wesentlichen keine Kraft auf das verbleibende Objekt ausübt. Deshalb habe ich gesagt, die Atmosphäre wird nicht "ausgeworfen". Wenn Sie alle Körper (einschließlich der abgestreiften Atmosphäre) berücksichtigen, bleibt der Drehimpuls erhalten.
Der Punkt über Gezeitenkräfte, die dazu neigen, die Umlaufbahnenergie zu verringern, ist im Allgemeinen nicht wahr. Zum Beispiel sind im Erde-Mond-System Gezeitenkräfte dafür verantwortlich, dass sich der Mond von der Erde wegbewegt und nicht auf sie zu. Ich denke, was in diesem Teil Ihrer Erklärung fehlt, ist die Berücksichtigung der Rotation der Körper, die sich darauf auswirkt, wo sich die Gezeitenwölbung tatsächlich befindet. Da sich die Erde schneller dreht als der Mond umkreist, neigt sie dazu, diesen Drehimpuls mit dem Mond auszutauschen.
Abgesehen von Kyles Kommentar bleibt der Drehimpuls des Ganzen (Planet + extrahierter Teil) erhalten, aber wir interessieren uns nur für den Drehimpuls des Planeten, der sich unterscheiden wird (vom anfänglichen Drehimpuls des Planeten, bevor der Teil "ausgestoßen" wird).
@Kyle hast du verstanden, warum sich das Sonne-Erde-System entgegengesetzt zum Erde-Mond-System verhalten sollte. Die Drehung der Sonne sollte die Ausbuchtung vor der Erdumlaufbahn tragen und sie sicher nach vorne ziehen?
Diese Antwort ist im Zeichen der Gezeitenwirkung auf Planeten im Sonnensystem jetzt falsch. Aber der Effekt kehrt sich um, wenn die Sonne zu einem Roten Riesen wird und ihre Rotationsperiode langsamer wird als Umlaufzeiten.

Über lange Zeiträume hinweg können Gravitationswechselwirkungen zwischen Planeten einen sehr großen Einfluss auf ihre Umlaufbahnen haben – insbesondere, wenn der Planet, mit dem Sie interagieren, Jupiter ist. Umlaufbahnen können in Perioden "eingestellt" werden, die in Resonanz mit Jupiters Periode sind.

Es ist auch möglich, dass ein Planet durch solche Wechselwirkungen in einen völlig anderen Teil des Sonnensystems verschoben wird, und dies kann in seiner frühen Geschichte geschehen sein.

Im Allgemeinen sind Gravitationssysteme nicht stabil. Planeten können durch eine enge gravitative Wechselwirkung miteinander vollständig ausgeworfen werden.

Umlaufbahnen um Doppel- oder Mehrfachsterne werden komplizierter und wahrscheinlich anfälliger für katastrophale Ereignisse wie den Ausstoß aus dem System in den interstellaren Raum. Das gleiche gilt für Planeten in Kugelsternhaufen, wo viele Sterne in der Nähe sind.

WhatRoughBeast hat Recht, dass ein plötzliches Ereignis mit genug Energie, um die Umlaufbahn zu verändern, auch den Planeten stören oder zumindest seine Oberfläche zum Kochen bringen wird. Zum Beispiel könnte eine Supernova in der Nähe dazu führen, dass sich das Flugzeug in eine neue Umlaufbahn schießt, indem es von der Oberfläche, die der Supernova zugewandt ist, abkocht.

Ganz anders sieht es bei Kometen aus. Ihre hypothetischen Umlaufbahnen in der Oortschen Wolke sind so langsam, dass sie leicht in eine andere Umlaufbahn geschleudert werden können – zum Beispiel in eine, die in das innere Sonnensystem eintritt. Sie sind so schwach durch ihre eigene Schwerkraft gebunden, dass sie durch Beinahe-Kollisionen mit Planeten aufgebrochen werden können.

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