13 lutego nz.r. 2020 w audycji „Pytania z Kosmosu” dostępnej pod adresem:
Padło pytanie
Czy to jest możliwe i co by wtedy było, gdyby wszystkie planety Układu Słonecznego ułożyły się na swoich orbitach w prostej linii?
Dr Rożek odpowiedział:
Kiedyś już tak było, że w jednej linii ułożył się Saturn z Jowiszem (…) i rzeczywiście Układ Słoneczny przez to został zdemolowany.
Saturn z Jowiszem są na jednej linii prostej w tej chwili. Były też wczoraj. Będą dopóki istnieją.
Dowolne dwie wybrane planety w każdym momencie są na jednej linii.
Tak, czepiam się i będę dalej. Można mi śmiało zarzucić, że nie odczytuję skrótów myślowych i że chodzi przecież o to, że te dwie planety znalazły się na jednej linii ze Słońcem. I to po jednej stronie.
Tyle, że do takiej sytuacji dochodzi regularnie. Raz na niecałe 12 ziemskich lat.
Tym rysunkom można zarzucić, że są płaskie jak monitor, a przecież orbity planet są nachylone względem siebie. To fakt. Akurat orbity Jowisza i Saturna są nachylone do siebie o ok 1,2°, czyli tak:
To odchylenie ma jednak minimalne znaczenie dla wpływu planet olbrzymów na orbity pozostałych.
Orbity mogły jednak kiedyś wyglądać inaczej:
Jak Jowisz z Saturnem ułożyły się po jednej stronie, to zaczęła się jedna, wielka demolka.
Tyle, że w żadnym układzie nie jest możliwe, żeby dwa tak duże ciała obiegały Słońce razem. Takie sytuacje są zupełnie niestabilne. Możliwe jest jednak dojście do:
Synchronizacji orbit Jowisza i Saturna
O czym dr Rożek wspomniał dopiero pod koniec audycji, a między synchronizacją a „układaniem się po jednej stronie” czy „na jednej linii” jest zasadnicza różnica.
Spójrzmy jeszcze raz jak to wygląda dzisiaj, bez synchronizacji:
Co wspomniane 12 lat dwie wielkie planety faktycznie lądują po jednej stronie i łączą swe siły w przyciąganiu pozostałych planet i wpływie na ich orbity. Tyle, że ta „jedna strona” jest za każdym razem inna. Orbity planet faktycznie cały czas się zmieniają. Żadne dwa obiegi nie są identyczne. W przypadku Ziemi te zmiany są z naszego punktu widzenia powolne i nieznaczne – zmienia się mimośród („jajowatość”) jej orbity, moment przejścia przez peryhelium, nawet długość roku. Dużo większym zmianom podlegają orbity planetoid, a nawet planet karłowatych z pasa między Marsem a Jowiszem. Tu ciągłe zmiany parametrów orbit są na tyle duże, że astronom-amator może je zmierzyć (choć potrzeba do tego kilkudziesięciu lat obserwacji). Ich „rozkład jazdy” pozwalający znaleźć je na niebie musi mieć nanoszone ciągłe poprawki.
Orbity planet są „w miarę stabilne” właśnie dzięki temu, że wpływ tych największych jest chaotyczny.
Sprawa wygląda inaczej w sytuacji, gdy duże planety wchodzą (a mogą, bo same na siebie też powoli wpływają) w rezonans:
Wtedy łączą siły ciągnąc w tym samym kierunku, co znacznie zwiększa wpływ na orbity pozostałych.
Dr Rożek opisując skutki rezonansu powiedział:
Istnieje taka hipoteza, że wtedy właśnie jedna z planet, która była bardzo blisko Słońca (…) wyleciała jak z procy i poleciała w kierunku obrzeży Układu Słonecznego.
W ostatnich latach obliczenia komputerowe dały faktycznie możliwość weryfikacji takich hipotez. Jeden z modeli, zwany „Nicejskim” zakłada, że swego czasu Neptun krążył wokół Słońca między Saturnem a Uranem, a wspomniany rezonans wyrzucił go na zewnątrz, gdzie ten zdemolował orbity wielu mniejszych ciał, z których wiele pozderzało się z innymi lub opuściło Układ Słoneczny. Na wykresach opisujących zmiany odległości wielkich planet od Słońca wygląda to rzeczywiście jak strzał z procy, warto jednak przyjrzeć się jego skali mierzonej w dziesiątkach milionów lat. Te nagłe zmiany z punktu widzenia nas, w skali kosmicznej krótkowiecznych istot trwały długo – tysiące obiegów tych planet wokół naszej gwiazdy. Choć trzeba przyznać, że ich kolejne skutki, czyli zderzenia miały charakter zdecydowanie nagły.
Ktoś mógłby zapytać, dlaczego nie można tego policzyć dokładnie. W końcu znamy parametry współczesnych orbit planet, wiemy jakie prawa nimi rządzą, potrafimy obliczyć ich przyszłe zmiany. Wystarczy puścić zegar w takim modelu do tyłu. Niestety pojawia się kilka problemów.
W dawnym Układzie Słonecznym było dużo więcej pyłu i gazu, których wpływ trudniej dokładnie modelować.
Nie znamy trajektorii planet (być może niemałych) wyrzuconych swego czasu poza Układ Słoneczny.
Nie mamy dokładnych danych o ciałach, które się pozderzały. Niektóre z nich trafiły w gazowe olbrzymy lub w Słońce i nigdy nie znajdziemy kraterów po nich.
Nie wiemy nic o ciałach, które pojawiły się w Układzie tylko przelotem. Wpływ tych obiektów wydaje się niewielki ale po milionach okrążeń może się okazać, że ich krótka wizyta jednak zmieniła bieg historii. To taki kosmiczny „Efekt motyla”
Wróćmy do pytania słuchacza o to, czy możliwe jest ułożenie planet w jednej linii. Według współczesnej klasyfikacji planet w Układzie Słonecznym jest 8. Ma to spore znaczenie, bo zdegradowany niedawno Pluton bardzo utrudniałby sprawę. Po pierwsze dlatego, że krąży w rezonansie z Neptunem, po drugie – że jego orbita jest dosyć mocno nachylona do każdej z pozostałych. O związanych z tym ciekawostkach można przeczytać więcej we wpisie KOLIZJE NA ORBICIE
Dowolnie wybrane 3 planety, z pewną niedokładnością są na jednej linii co kilka do kilkudziesięciu ziemskich lat. Ta niedokładność jest niewielka i wynika z wzajemnego nachylenia orbit. Do ułożenia się na linii z czwartą planetą trzeba już trafu. Dzięki temu, że żadna para z tych 8 nie jest w rezonansie, jest to jednak możliwe. Jeśli zadowoli nas dokładność rzędu 0,5° (wtedy ze skrajnych planet pozostałe 3 byłyby widoczne na niebie obok siebie, na obszarze nieba o rozmiarze Księżyca widzianego z Ziemi), to taka sytuacja może się wydarzyć średnio raz na kilkaset do kilku tysięcy obiegów najdalszej od Słońca tych planet. Podobna sytuacja z 5 planetami może się zdarzyć średnio raz na kilkaset tysięcy obiegów. Z 6 – już raz na kilkadziesiąt milionów. Z 7 planetami to już mało prawdopodobne w całym czasie istnienia Układu Słonecznego. Z 8 – bardzo mało prawdopodobne, co nie znaczy, że całkowicie niemożliwe.
Wydarzenia, które nazywamy koniunkcjami (czyli sytuacjami, w których w przybliżeniu na jednej linii ułoży się kilka planet, w tym Ziemia na jednym z końców) zdarzają się jednak częściej. To dlatego, że nawet nieco bardziej rozrzucone na niebie planety wyglądają efektownie.
Mniej lub bardziej dokładne koniunkcje nie powodują jednak rewolucji w Układzie Słonecznym, jeśli nie występują regularnie, a to się zdarza tylko przy występowaniu rezonansu.
Samozwańczy Instytut Poznawczy im. Ewy de Raj
Odpowiedzi z Ziemi 