Если гравитация Солнца настолько сильна, то почему все планеты от него удаляются?

Запутывает ситуацию еще то, что в конце концов внутренние планеты могут врезаться в Солнце.

Движение планет в Солнечной системе — сложная для понимания вещь, даже если не углубляться в темную материю, которая, похоже, удерживает галактики вместе и заставляет их вращаться с невероятной скоростью.

Один из частых вопросов о планетарных орбитах заключается в том, почему планеты удаляются от Солнца, несмотря на его мощную гравитацию, удерживающую Солнечную систему. Земля, например, бежит от Солнца с головокружительной скоростью около 1,5 сантиметров в год. Несложно понять, почему это вызывает недоумение, ведь многие представляют себе гравитацию как искривление пространства-времени внутрь и не задумываются о механике Солнца.

Сразу скажем, что Землю и другие планеты тянет от Солнца точно не темная энергия. Расширение Вселенной затрагивает только те области, которые не связаны другими силами. Таким образом, расширение не влияет на расстояние между объектами в Солнечной системе (например, между Землей и Солнцем), поскольку они удерживаются вместе силой гравитации. А вот гравитационно несвязанные объекты, например, две галактики, достаточно удаленные друг от друга, чтобы не удерживаться гравитацией, — разбегаются как раз по мере расширения пространства между ними.

Причина, по которой планеты не падают на Солнце, заключается в их боковом движении. “Наша планета движется очень быстро — около 107 826 километров в час и почти полностью перпендикулярно Солнцу”, — объясняет NASA. “Единственный способ добраться до Солнца — погасить это боковое движение”.

Это движение было придано планетам при их формировании в протопланетном диске.

Значит ли это, что планеты удаляются от Солнца, потому что они каким-то образом ускоряются? Тоже нет.

Причина, по которой планеты дрейфуют от родительской звезды, заключается в том, что Солнце преобразует (невероятно медленно) массу в энергию в процессе ядерного синтеза и теряет массу через солнечный ветер.

“По мере того как Солнце преобразует водород в гелий путем ядерного синтеза, происходит уменьшение массы Солнца и высвобождение энергии посредством электромагнитного и корпускулярного излучения. Постоянная, устойчивая потеря массы Солнцем приводит к уменьшению гравитационного притяжения и расширению орбит планет”, — объяснили астрономы из Массачусетского технологического института, кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах на 19-й Генеральной ассамблее EGU.

“Оценки потока солнечного электромагнитного и корпускулярного излучения показывают, что Солнце теряет порядка 10⁻¹³ своей массы в год, что способствует увеличению радиуса орбиты Земли на 1,5 см/год”.

Возможно, вы слышали, что Солнце может в конце концов поглотить Землю. Хотя это звучит противоречиво, учитывая удаление планет от звезды, причина кроется в том, как Солнце будет эволюционировать на поздних стадиях своей жизни.

“Когда у звезды главной последовательности с массой менее восьми солнечных масс заканчивается водород в ядре, она начинает сжиматься, потому что энергия, производимая синтезом, — единственная сила, противостоящая гравитации”, — объясняет NASA. “Но сжатие ядра также увеличивает его температуру и давление, настолько, что гелий начинает превращаться в углерод, что также высвобождает энергию. Синтез водорода начинает перемещаться во внешние слои звезды, заставляя их расширяться. В результате у нас получается красный гигант”.

На этой стадии внешние слои расширятся настолько, что поглотят Меркурий, Венеру и (возможно) Землю. Но, к счастью, не раньше, чем через пять миллиардов лет.