Гравитацията не е всичко: Какво наистина задвижва телата в Слънчевата система?

Още от времето на Исак Нютон, който пръв описва гравитацията, тази сила се смята за основната в Слънчевата система. Ново изследване обаче разкрива много по-сложна картина: оказва се, че космическите обекти се влияят от други сили, за които учените рядко са се замисляли досега.

В научната статия подробно е описан механизмът на няколко такива сили. Сред тях е „откатът“ при изпарението на леда, който може да промени траекторията на кометите, налягането на слънчевата радиация, изтласкващо материята навън, както и специфични релативистки ефекти, под чието влияние частиците могат да извършват спираловидно движение към Слънцето.

Въпреки наличието на други фактори, гравитацията остава основната сила, която управлява Слънчевата система и държи небесните тела в техния космически танц.

Слънцето, със своята колосална маса създава мощно гравитационно поле, което принуждава планети, астероиди, комети и други обекти да обикалят около него. Всяка планетарна орбита се формира в резултат на прецизно равновесие между скоростта на тялото и силата на гравитацията – така се създават много елиптичните траектории, които Йоханес Кеплер пръв описва в своите закони за движението.

Същият принцип се прилага и в системите планета-спътник: гравитационното поле на планетата поддържа луните в техните орбити. Гравитацията на Луната предизвиква промени на Земята, като например приливите и отливите, които влияят не само на океаните, но и на движението на земната кора.

Новото изследване е публикувано в The Planetary Science Journal от Дейвид Джавит от Калифорнийския университет. Ученият е изследвал подробно факторите, които заедно с гравитацията формират формата на Слънчевата система. Ако движението на масивните планети е почти изцяло подчинено на гравитацията, то малките обекти се влияят от други явления и то понякога доста радикално.

Сред тези сили Джавит определя няколко основни: откат (възникващ съгласно третия закон на Нютон за равенство на действието и противодействието), въртелив момент, възникващ в резултат на загуба на маса, радиационно налягане и редица други физични ефекти. Авторът се опира на обширен набор от предишни изследвания, като внимателно подбира примери, които ще бъдат разбираеми дори за тези, които не са специалисти в областта на астрофизиката.

За да опрости изчисленията, Джавит използва определени предположения в своя модел. Например, той разглежда орбитите на небесните тела като съвършени кръгове, въпреки че в действителност те са елиптични, а самите космически обекти са далеч от правилната сферична форма. Подобно опростяване, според ученият, все пак позволява да се направи сравнително точна оценка на законите на Вселената.

Сред всички негравитационни сили най-мощна е откатът, възникващ при сублимацията на леда върху комети и астероиди. Това се случва, когато под въздействието на слънчевата топлина ледът веднага се превръща в газ, прескачайки течното състояние.

Процесът може да се сравни с изстрел от пушка: когато ледът се изпари, образувалият се газ се втурва в пространството и съгласно третия закон на Нютон създава реактивна сила, която изтласква космическото тяло в обратна посока. Колкото по-висока е температурата на повърхността на комета или астероид, толкова по-интензивна е сублимацията и толкова по-силен е ударът.

Характерните опашки на кометите се появяват в резултат на друго физично явление – светлинното налягане. Когато слънчевите фотони се сблъскват с кометните прахови и газови частици, те им предават част от енергията си, което ги кара да се отдалечават от Слънцето. Колкото по-ярко свети Слънцето и колкото по-добре материята отразява светлината, толкова по-силна е тази сила. Въпреки, че натискът на светлината е сравнително слаб, влиянието му е достатъчно не само за образуването на известните опашки на кометите – с течение на времето то може дори да промени орбитите на малки космически тела.