Загадки вращения планет Солнечной системы

Мы привыкли к спокойному вращению Земли вокруг своей оси, которое приносит нам смену дня и ночи. Но задумывались ли вы, почему планеты и звезды вращаются именно так, а не иначе? Ответ на этот вопрос кроется в самом начале формирования нашей Солнечной системы, около 4,6 миллиардов лет назад.

Все началось с гигантского облака газа и пыли, которое под действием собственной гравитации начало сжиматься. Чем плотнее становилось это облако, тем быстрее оно вращалось. Это явление очень похоже на то, как фигурист, прижимая руки к телу во время вращения, увеличивает скорость своего вращения. Этот принцип сохранения углового момента действует и в космических масштабах.

Центральная часть сжимающегося облака со временем превратилась в наше Солнце, а из оставшегося материала сформировались планеты. Все они унаследовали первоначальное вращение облака, то есть подавляющее большинство планет нашей системы вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, если смотреть сверху на северный полюс.

Венера

Однако в нашей Солнечной системе есть и исключения. В отличие от большинства планет, Венера вращается по часовой стрелке, что означает, что на ней Солнце восходит на западе и заходит на востоке. Это необычное явление долгое время ставило ученых в тупик, вызывая бурные дискуссии и множество гипотез. Ранее считалось, что необычное вращение Венеры связано с катастрофическим столкновением этой планеты с крупным объектом в прошлом. Однако последние исследования указывают на другую причину – влияние её чрезвычайно плотной атмосферы.

Атмосфера Венеры, состоящая преимущественно из углекислого газа (около 96%), в 90 раз плотнее земной и создает колоссальное давление на поверхности планеты. Это давление вызывает существенное трение между атмосферой и твёрдой поверхностью Венеры, что, по мнению ученых, постепенно замедляло вращение планеты на протяжении миллиардов лет. Представьте себе невероятную силу этого атмосферного торможения – слой газа, словно гигантский, медленно вращающийся тормоз, воздействует на саму планету. Это явление получило название "приливное торможение". Более того, солнечное тепло, воздействуя на атмосферу Венеры, создаёт значительные атмосферные приливы. Эти приливы, движущиеся в направлении, совпадающем с вращением планеты, также вносят свой вклад в замедление вращения. Взаимодействие атмосферных приливов и приливного трения создает сложную систему, влияющую на вращение планеты. В итоге, один полный оборот Венеры вокруг своей оси занимает 243 земных дня — гораздо дольше, чем её орбитальный период вокруг Солнца (225 дней). Это означает, что на Венере сутки длиннее, чем год.

Уран

Но Венера не одинока в своей уникальности. В Солнечной системе есть еще один интересный пример необычного вращения – Уран. Уран вращается практически на боку, с наклоном оси более 90 градусов. Это экстремальное вращение, в отличие от "простого" ретроградного вращения Венеры, является следствием, скорее всего, гигантского столкновения на ранних этапах формирования Солнечной системы. Представьте себе удар невероятной силы, который изменил не только направление вращения, но и наклонил всю планету под таким резким углом! Однако некоторые ученые предполагают, что столкновение с одним крупным объектом – лишь часть объяснения. В 2022 году в журнале "Астрономия и астрофизика" была опубликована работа, предполагающая существование в прошлом у Урана массивной луны, гравитационное воздействие которой постепенно наклоняло планету. Затем, в результате столкновения этой луны с Ураном, планета получила свой нынешний экстремальный наклон. 

Наклон оси Урана в более чем 90 градусов приводит к экстремальным сезонным изменениям. Полярные регионы планеты поочередно получают солнечный свет в течение 42 лет, а затем погружаются в 42-летнюю зиму. В период "солнечного дня" поверхность нагревается, а в период "полярной ночи" температура резко падает. Это контрастирует с более умеренными сезонными изменениями на Земле, где наклон оси около 23 градусов обеспечивает относительно равномерное распределение солнечного света на протяжении года.