Что заставляет материю первоначально вращаться/вращаться/вращаться по орбите?

Вселенная начинается с почти идеально гладкого распределения материи с крошечными возмущениями распределения плотности и скорости в ней. Если вы выберете любую область этой ранней Вселенной, она почти наверняка имеет угловой момент или, другими словами, имеет медленное чистое вращательное движение. Когда материя коллапсирует под действием гравитации, угловой момент сохраняется, и медленное вращение большого объекта становится быстрым вращением более компактного объекта. Это аналогично вращению на стуле с вытянутыми руками, а затем их втягиванием — вы вращаетесь быстрее.

Если вы перевернете свой вопрос, ответ будет очевиден. Вы пишете no explanation as to why the spin began. Попробуйте подумать иначе: что означает нулевое вращение? Это означало бы, что относительная скорость двух довольно случайных объектов направлена ​​точно в том же направлении, что и вектор, соединяющий их центр масс. Что довольно маловероятно, если вы рассматриваете два объекта со случайными скоростями.

The magnet does not make the paper clip revolve around itпросто потому, что магнитное поле не является гравитацией и if you fall off of a building, you don’t spin around the earthпросто потому, что 1) Земля довольно большая по сравнению со зданием 2) вы не просто падаете в каком-то случайном направлении с какой-то случайной скоростью, а начинаете падать с нулевой скоростью (что довольно маловероятно). Если вы возьмете здание размером чуть больше Земли и прыгнете с вершины в каком-то случайном направлении, скорее всего, вы это сделаете.

У Кайла есть правильный ответ на то, что в первую очередь вызвало вращение (небольшие возмущения в ранней Вселенной), но в ответ на другие ваши вопросы:

• Гравитация действительно притягивает материю по прямому пути, это комбинация линейного импульса и гравитационного притяжения, которая создает центробежную силу , которая создает орбиту. Подумайте о воде в ведре, которое вы качаете над головой, она остается в ведре из-за центробежных сил, она не улетает из-за притяжения вашей руки (аналогично гравитации) и продолжает вращаться из-за инерции. .

• Примеры с магнитом и падением кажутся нарушающими правила только из-за разницы в масштабе. Учтите, что скрепка также не вращается вокруг магнита под действием гравитационных сил. Для любой заданной силы притяжения скорость, необходимая для создания орбиты, должна точно уравновешивать центробежную и притягивающую (центростремительную) силы; слишком быстро, и орбита становится гиперболической, слишком медленно, и объекты сталкиваются. В любом случае важна составляющая движения, касательная к силе притяжения. Чтобы вы могли вращаться вокруг Земли на расстоянии высоты здания, вам пришлось бы двигаться с гиперзвуковой скоростью в горизонтальном направлении; аналогично для скрепки и магнита.

Так случилось, что я только что закончил читать хорошую книгу , в которой рассказывается об изменении мышления, которое позволило современной науке разработать эти концепции. Вам может быть интересно.

Пример

Как вы можете видеть в статье о центростремительной силе, упомянутой выше, ускорение объекта при равномерном круговом движении равно:

$a = \frac{v^2}{r}$

Решение для$v$дает:

$v = \sqrt{a r}$

Мы знаем, что ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет около 9,8 м/с^2, и мы можем посмотреть, что радиус Земли составляет около 6000 км. Собирая это вместе, мы видим, что горизонтальная скорость, создающая центростремительную силу, достаточно значительную, чтобы поддерживать орбиту на поверхности Земли, будет равна:

$v = \sqrt{9.8 \frac{m}{s^2} \cdot 6,000,000 m}$

$v \approx 7,500 \frac{m}{s}$

Учитывая скорость звука в сухом воздухе 350 м/с, это означает, что вам придется спрыгнуть с этого здания на скорости более 20 Маха по горизонтали относительно земли, чтобы выйти на орбиту.

это не из-за массы? поверхность легче ядра должна двигаться быстрее, заставляя тело вращаться. не совсем уверен, но я думаю, что все прошли одинаковое расстояние в космосе, но чем легче масса, тем длиннее маршрут, который вы выбираете (вращаясь вокруг более тяжелых объектов). как непослушный солдат, бегущий кругами вокруг демонстрантов, преодолевает только то же расстояние, но путешествует гораздо дальше.

надеюсь, это имеет смысл.