لماذا نظامنا الشمسي مسطح؟

لكن النظام الشمسي يحتوي على أكثر من كتلتين. في الحقيقة، لقد بدأت كسحابة كبيرة من الغبار بدون أي كواكب وبدون شمس، وكان لكل ذرة من الغبار تفاعل جذاب مع كل ذرة أخرى. هناك الكثير من الأشياء المعقدة التي تحدث، ولكن هناك خدعة يمكننا استخدامها لتبسيطها. إذا تم توزيع الغبار بالتساوي، فإن أي جسيم موجود على السطح الخارجي للسحابة سيتعرض لقوة جاذبية كما لو أن كل الغبار الآخر يتركز في نقطة واحدة في منتصف السحابة.

فماذا ستفعل هذه السحابة العملاقة من الغبار؟ حسنًا، ستواجه كل قطعة قوة تسحبها نحو مركز السحابة. سوف ينهار أساسًا على نفسه. فقط للتعرف على الشكل الذي سيبدو عليه هذا، قمت ببناء نموذج حسابي باستخدام 100 كتلة لتمثيل كل الغبار. وهنا ما سيبدو عليه:

وبطبيعة الحال، هذا لا يبدو مثل نظامنا الشمسي. والسبب هو أن سحابة الغبار التي شكلت نظامنا الشمسي بدأت بدوران طفيف. لماذا هذا مهم؟ للإجابة عن ذلك، علينا أن نفكر فيما يحدث عندما يتحرك جسم في دائرة.

الذهاب في الدوائر

تخيل أن لديك كرة مربوطة بخيط، وتقوم بتحريكها في دائرة. عندما تتحرك الكرة، تتغير سرعتها في اتجاهها. وبما أننا نعرّف العجلة على أنها معدل تغير السرعة المتجهة، فلا بد أن يكون لهذه الكرة تسارع. حتى لو كان يتحرك بسرعة ثابتة، فإنه سوف يتسارع بسبب حركته الدائرية. نحن نسمي هذا التسارع الجاذب المركزي، والذي يعني حرفيًا “التوجيه نحو المركز”، نظرًا لأن اتجاه متجه التسارع هو نحو مركز الدائرة. انظر، الكلمات لها معنى في بعض الأحيان.

يمكننا أيضًا إيجاد مقدار عجلة الجذب المركزي هذه. يعتمد ذلك على مدى سرعة تحرك الجسم (الخامس) أثناء سرعتها حول الدائرة ونصف قطرها (ص). ومع ذلك، في بعض الأحيان يكون من المفيد وصف الحركة الدائرية باستخدام الزاوي سرعة (ω).

قياسات السرعة الخطية (v). الى اي مدى ينتقل جسم ما في وحدة زمنية (على سبيل المثال، متر في الثانية). تدابير السرعة الزاوية كم من الدائرة فهو يعبر في وحدة زمنية. كيف يمكننا قياس ذلك؟ إذا رسمت خطًا من مركز الدائرة إلى نقطة البداية وخطًا آخر إلى موضع الكرة بعد ثانية واحدة، فإن هذين الخطين سيحددان زاوية. لذا فإن السرعة الزاوية تقيس الزاوية التي تغطيها الكرة (بالراديان في الثانية). يخبرك بشكل أساسي بمدى سرعة دوران الجسم حول نقطة مركزية. وبهذا نحصل على التعريفين التاليين لتسارع الجاذبية (أ_ج).