Номер 1, страница 88 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Гравитационные явления. Параграф 19. Закон всемирного тяготения. Темы докладов - номер 1, страница 88.

Условие.

1. Почему все планеты вращаются.

Решение.

Вращение планет — это фундаментальное свойство, унаследованное со времен формирования Солнечной системы около 4.6 миллиарда лет назад. Этот процесс объясняется законом сохранения момента импульса.

1. Начало в газопылевом облаке. Солнечная система образовалась из гигантского межзвездного облака газа и пыли, называемого солнечной туманностью. Изначально это облако не было абсолютно неподвижным. Даже незначительные случайные движения частиц, турбулентность внутри облака или воздействие ударных волн от взрывов сверхновых поблизости придавали ему некоторый суммарный, пусть и очень медленный, вращательный момент.

2. Гравитационное сжатие и закон сохранения момента импульса. Под действием собственной гравитации облако начало сжиматься. В физике существует закон сохранения момента импульса, который гласит, что момент импульса $\text{L}$ замкнутой системы остается постоянным. Момент импульса можно выразить формулой: $L = I \cdot \omega$, где $\text{I}$ — момент инерции (зависящий от массы и ее распределения относительно оси вращения), а $\omega$ — угловая скорость вращения. Для упрощенного примера, момент инерции шара пропорционален квадрату его радиуса ($I \sim m \cdot r^2$).

Когда газопылевое облако сжималось, его радиус $\text{r}$ уменьшался. Это приводило к уменьшению момента инерции $\text{I}$. Чтобы момент импульса $\text{L}$ оставался неизменным, угловая скорость вращения $\omega$ должна была значительно возрасти. Этот эффект можно наблюдать на примере фигуриста: когда он прижимает руки к телу, его скорость вращения резко увеличивается.

3. Формирование диска и планет. Из-за возросшей скорости вращения сжимающееся облако сплющилось, превратившись во вращающийся протопланетный диск с протозвездой (будущим Солнцем) в центре. Вещество в этом диске продолжало вращаться вокруг центра. Внутри диска начался процесс аккреции: частицы пыли и газа слипались, образуя все более крупные объекты — планетезимали, а затем и протопланеты.

Поскольку все эти объекты формировались из вещества, которое уже вращалось в составе диска, они унаследовали это вращение. Таким образом, планеты начали не только обращаться по орбите вокруг Солнца, но и вращаться вокруг своей оси.

4. Столкновения и финальное вращение. На финальных стадиях формирования планеты подвергались многочисленным столкновениям с другими крупными объектами. Эти столкновения могли изменить скорость и направление вращения планеты, а также наклон ее оси. Именно таким гигантским столкновением объясняют, например, ретроградное (обратное) вращение Венеры и экстремальный наклон оси вращения Урана.

Таким образом, вращение планет — это не случайность, а прямое следствие законов физики, действовавших в процессе формирования нашей Солнечной системы из вращающейся туманности.

Ответ: Планеты вращаются благодаря закону сохранения момента импульса. Они унаследовали вращение от первоначального газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система. При сжатии этого облака под действием гравитации скорость его вращения увеличилась, и это вращение было передано сформировавшимся планетам.