Dlaczego planety w naszym Układzie Słonecznym krążą wokół tej samej płaszczyzny?

(Tak, wykluczam Plutona z tego samego sposobu, w jaki wykluczono go z tego, że nie jest planetą)

Obserwując planety Słońca, wszystkie wydają się względnie płaskie i z grubsza krążą wokół tej samej płaszczyzny.

Czy wynika to ze sposobu, w jaki powstał nasz Układ Słoneczny, czy jest to zjawisko fizyczne obserwowane w innych układach?

W pierwotnym stadium Słońca było otoczone (wirującą) chmurą gazową. Chmura ta zachowywała się jak płyn (cóż, gaz jest płynem), więc spłaszczyła się na dysk akrecyjny z powodu zachowania momentu pędu. Planety ostatecznie powstały z pyłu / gazu w dysku w wyniku kompresji pyłu w dysku. Proces ten nie skończy się przenoszeniem pyłu z płaszczyzny (cała pionowa siła grawitacji jest skierowana w stronę dysku), więc ostatnia planeta również znajduje się w płaszczyźnie.

Dlaczego dysk akrecyjny musi być płaski? Po pierwsze, wyobraźmy sobie protogwiazdę i chmurę gazu, zanim powstanie dysk akrecyjny. Zwykle w takiej konfiguracji cząstki wirują w większości w jednym kierunku. Te obracające się na orbitach wstecznych ostatecznie się cofną z powodu kolizji.

W tej kuli gazowej będzie równa liczba cząstek o dodatnich i ujemnych prędkościach pionowych (w danym punkcie czasu; ze względu na obrót znaki prędkości będą się odwracać). Po zderzeniach ostatecznie wszystkie staną się zerowe.

Cząstka obracająca się wokół planety zawsze będzie się obracać w taki sposób, że rzut na planetę będzie wielkim kołem. Zatem nie możemy mieć cząstki o prędkości pionowej zero, ale o pozycji pionowej niezerowej (ponieważ oznaczałoby to orbitę, która nie jest wielkim kołem). Tak więc wraz ze spadkiem prędkości pionowej maleje również nachylenie orbity. Ostatecznie prowadzi to do dysku akrecyjnego z bardzo małym rozłożeniem pionowym.

Prosty argument, dlaczego chmura gazu krążąca wokół Protosun utworzyła dysk, jest następujący.

Istnieją dwie charakterystyczne właściwości tej chmury gazu: jej całkowita energia i całkowity moment pędu. Podczas gdy pęd kątowy jest zachowany, energia nie jest: promieniowanie obniża temperaturę płynu, a tym samym energię. Tak więc ostatecznie chmura osiąga stan minimalnej energii w danym momencie pędu i jest to dysk w rotacji kołowej (tak, że większość energii kinetycznej [łącznie z ciepłem] jest w składowych prędkości przyczyniających się do całkowitego momentu pędu).

Ponowny rozkład momentu pędu między elementami gazowymi w dysku prowadzi do transportu pędu na zewnątrz i transportu gazu do wewnątrz, co skutkuje akrecją na Protosun.

Wyobraź sobie cząstkę, która uderzyła w ziarno, ponieważ w nim poszło wstecz w stosunku do innych. Jest bardzo prawdopodobne, że w ciągu milionów lat zderzy się z rzeczami idącymi w przeciwnym kierunku i zmieni swój własny kierunek, aby dopasować się do większości.

To samo dotyczy orbit niepłaskich, cząstka, która podróżowała na orbicie polarnej w stosunku do „równika” dysku akrecyjnego, ostatecznie rozbiła się na wystarczającą liczbę rzeczy, aby zmienić swoją ścieżkę tak, aby pasowała do większości.