В какую сторону вращается Земля? А другие планеты?

Хотя нам кажется, что Земля неподвижна, ежедневный цикл восхода и заката – неоспоримое свидетельство её непрерывного вращения. Но в какую сторону она вращается? И совпадает ли это направление с вращением Солнца и других планет Солнечной системы? Ответ скрыт в истории формирования нашей системы около 4,6 миллиардов лет назад. 

Всё началось с гигантского, плотного облака газа и космической пыли, гравитационное сжатие которого положило начало процессу звездообразования. Джошуа Пеппер, учёный из отдела астрофизики НАСА, сравнивает это с вращающимся фигуристом: чем плотнее сжимается облако, тем быстрее оно вращается. Центральная часть этого облака, сконцентрировавшая наибольшую массу, коллапсировала под действием собственной гравитации, образовав прото-Солнце. Оставшийся материал, вращавшийся вокруг прото-Солнца, постепенно формировал протопланетный диск – зародыш будущих планет. Этот диск, как и первоначальное облако, обладал определённым угловым моментом – физической величиной, характеризующей вращение.

Закон сохранения момента импульса – фундаментальный принцип физики – гласит, что в замкнутой системе полный момент импульса остаётся постоянным. Это означает, что начальное вращение облака, определившее направление вращения прото-Солнца, передалось и протопланетному диску, а затем – и сформировавшимся планетам. Подобно фигуристу, который ускоряет вращение, подтягивая руки, сжимающееся газопылевое облако увеличивало свою скорость вращения, передавая момент импульса будущим небесным телам. Поэтому, в идеальной модели, можно было бы ожидать, что все планеты Солнечной системы вращаются в одном направлении.

Однако реальность сложнее. Для определения направления вращения любого небесного тела необходима система отсчёта. В случае Солнечной системы естественной точкой отсчёта является Солнце. Согласно данным Space.com, Солнце вращается против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса Солнечной системы (то есть, с направления, перпендикулярного плоскости эклиптики – воображаемой плоскости, в которой вращаются планеты). Большинство планет, включая Землю, Марс, Юпитер, Сатурн и Нептун, действительно вращаются в этом же направлении – против часовой стрелки. Но существуют и исключения. 

Венера

Венера, например, вращается по часовой стрелке. У нее ретроградное вращение, что является аномалией, объяснение которой до сих пор вызывает научные дебаты.

Одна из гипотез предполагает столкновение Венеры с крупным небесным телом на ранней стадии формирования. Этот катаклизм мог изменить направление вращения планеты. Возможно также, что приливные силы со стороны Солнца, особенно на раннем этапе, когда Венера была ещё достаточно пластичной, сыграли значительную роль в замедлении и изменении направления её вращения.

Уран

Уран, наклонивший свою ось вращения почти на 98 градусов, тоже демонстрирует необычное вращение. Вращение Урана можно описать, как "качение" по орбите вокруг Солнца. Это, вероятно, результат мощного столкновения на ранней стадии его формирования.

Согласно исследованию, опубликованному в 2022 году в журнале Astronomy & Astrophysics, на орбите Урана раньше была массивная луна. ЕЕ гравитационное воздействие наклоняло планету. Согласно этой теории, в какой-то момент луна столкнулась с планетой и отбросила Уран в сторону.

В будущем, более детальное изучение экзопланетных систем позволит уточнить наши знания о процессах формирования планетных систем и различных режимов вращения. Анализ данных космических телескопов, таких как "Кеплер" и "TESS", предоставляет возможность изучать экзопланеты и их орбитальные характеристики, помогая нам понять общие закономерности и исключения в динамике вращения планет в различных звездных системах.