Каково происхождение вращения небесных тел?

В более старом вопросе от июня 2011 года: Почему каждый небесный объект вращается вокруг своей оси? , судя по всему, оживленная системой, пользователь спрашивает о происхождении вращения небесных тел.

Принятый ответ (с 17 голосами) гласит следующее:

Когда объекты коллапсируют под действием собственной гравитации в космосе (т. е. облака газа и пыли), любой небольшой асимметрии коллапса будет достаточно, чтобы они начали вращаться.

А потом продолжает говорить:

Даже если он вращается на крошечную величину, поскольку он коллапсирует, сохранение углового момента будет означать, что он будет вращаться все быстрее и быстрее.

Действительно ли все это правильно?

Я мог бы попробовать спросить в комментарии к ответу. Я на самом деле сделал. Но автор больше не зарегистрирован.

Поэтому я задаю это как вопрос.

Но это не конец истории. Когда я собирался задать свой вопрос, я искал другие соответствующие вопросы, и некоторые из них были. Я не проводил исчерпывающего опроса, но не нашел ни одного, в котором были бы удовлетворительные ответы:

  • О происхождении вращения небесных тел (декабрь 2011 г.) есть только один принятый ответ (0 голосов), в котором, по сути, говорится, что Солнечная система имеет угловой момент, потому что она началась из облака, которое имело угловой момент. Без комментариев.

  • Почему все крутится? (июль 2011 г.) задает вопросы обо всем, от галактик до электронов. Ответы гораздо более высокого качества, но хотя они, кажется, оправдывают возможность вращения и углового момента (и его сохранения), неясно, как они проявляются, по крайней мере, для небесных тел.

  • Происхождение движения и относительная скорость тел во Вселенной (июнь 2013 г.): Это был мой очень наивный первый вопрос на этом сайте. Это связано, но не имеет прямого отношения к вращению.

Один из ответов, который я нашел, заключается в том, что импульс появляется от тел, находящихся в относительном движении относительно друг друга. Хороший, но не совсем ответ: откуда у них вообще взялась относительная скорость. К сожалению, ответ таков: из углового момента более крупных структур, которым они принадлежат (ну, это может быть более сложно). Так что это просто объяснение курицы и яйца. Но как это началось?

Обратите внимание, что мой вопрос не является дубликатом, поскольку в первую очередь он касается правильности приведенных выше утверждений, что не рассматривается в этих других вопросах.

Кроме того, эти вопросы довольно старые, и, учитывая, что ни один из них не получил ответов, которые, кажется, отвечают на вопрос о происхождении существования небесного углового момента (во всяком случае, не так, как я могу понять), может быть уместно попытаться перезапустить процесс. , с приведенным выше обсуждением, чтобы мотивировать, что ответ должен объяснять физический механизм, который положил начало существованию вращения небесных тел.

До тех пор, пока в систему не будет введено новое вещество, л "=" с о н с т держит. Это означает, что, учитывая л "=" р × п и р уменьшение, п должен увеличиваться. Следовательно, верно 2-е утверждение.
Я думаю, что связанный с этим момент, но не упомянутый выше, заключается в том, что после коллапса у нас есть почти плоский диск, например, Солнечная система / спиральная галактика и т. Д.
@KyleKanos Я согласен. Я добавил второе утверждение, потому что оно противоречит первому. Смотрите мой ответ, который является ответом непрофессионала (я добавил отказ от ответственности).
@babou: Как второе противоречит первому?
Возможные дубликаты: физика.stackexchange.com /q/12140/2451 , физика.stackexchange.com /q/18502/2451 , физика.stackexchange.com /q/23104/2451 , физика.stackexchange.com /q/68646/2451 и ссылки в нем.
@Qmechanic Я ответил на это в своем вопросе и даже прокомментировал подобные вопросы. Меня беспокоит тот факт, что в общепринятом ответе на вопрос по этой теме говорится что-то, что кажется неправильным, и я хотел бы получить четкий ответ по этому вопросу. Это мой вопрос. Второстепенным моментом является то, что ни один из ответов, которые я читал, не дает нетавтологического ответа (по сути: есть импульс, потому что был импульс). Может ли он начаться из неподвижной Вселенной? Однако я не спрашивал об этом, поскольку в вопросе должен быть только один пункт. Я обращаюсь к этому в своем ответе, чтобы оправдать это.
@KyleKanos Второе утверждение касается сохранения углового момента. В первом утверждении говорится, что схлопнувшееся асимметричное облако начнет вращаться (других гипотез не приводится). Так откуда же берется спин? Вам нужно больше гипотез или параметров, чтобы получить спин, и, если вы добавите это, асимметрия больше не нужна.
@babou - ИМО, вы слишком много внимания уделяете этому одному утверждению в том, что в остальном было очень хорошим ответом. Взаимодействие с другими близлежащими объектами может передавать угловой момент без необходимости обмена материей. Вещи вращаются. Вы постулируете нечто несуществующее, изолированное сферически-симметричное газовое облако. Такого нет. Первые огромные газовые облака, которые со временем стали протогалактиками, не были изолированными и почти наверняка не были сферически симметричными. То же самое относится и к газовым облакам, которые становятся звездами и планетами.
Как я сейчас указываю и предоставляю ссылки в своем ответе. Даже «изолированное сферическое газовое облако» без чистого начального углового момента, но с турбулентным полем скоростей будет создавать вращающиеся звезды и солнечные системы.

Ответы (4)

Вы могли бы начать с предположения, что во Вселенной вообще не было чистого углового момента; но все равно было бы так, что все интересующее крутилось.

В масштабах звезд и планет есть (по крайней мере) два важных механизма, которые приводят к тому, что отдельные системы имеют угловой момент. Во-первых, турбулентность. Если вы возьмете порцию турбулентного газа из гигантского молекулярного облака, он всегда будет обладать некоторым угловым моментом, даже если у всего облака его нет. Когда посылка схлопывается, образуя звезды/планеты... Я не буду повторять все это.

Во-вторых, звезды формируются в скоплениях. Взаимодействие между звездными системами происходит в начале их жизни. Опять же, у скопления может быть небольшая чистая J, но у групп звезд может быть относительно их собственного центра масс.

В больших масштабах (не моя область) я думаю, что второе из этих объяснений становится более важным. Взаимодействие и аккреция галактик — это то, что придает отдельным галактикам вращение, даже если скопления, в которых они рождаются, имеют гораздо меньший или даже нулевой суммарный J.

Редактировать: В качестве примера того, как турбулентные поля скорости приводят к гравитационным конденсациям, содержащим угловой момент, вы могли бы сделать хуже, чем изучить моделирование звездообразования, выполненное Мэтью Бейтом и его сотрудниками. Эти симуляции начинаются в облаках с нулевым суммарным угловым моментом, но создают множество звезд с закручивающимися аккреционными дисками, двойные системы всех форм и размеров и т. д. Пример журнальной статьи можно найти здесь: http://adsabs.harvard.edu /abs/2009MNRAS.392..590B Вот веб-страница, где вы можете скачать анимации и подробно их изучить http://www.astro.ex.ac.uk/people/mbate/Cluster/cluster500RT.html

Турбулентные облака по своей природе случайны и стохастичны с точки зрения их движения. Часто поле скоростей определяется степенной зависимостью от пространственного масштаба. Образование вихрей характерно для турбулентных сред. Их можно производить в отсутствие внешних сил. Вихри содержат угловой момент.

Я мог бы сделать гипотезу из вашего первого предложения ("крутилось все интересное"), но не делаю. Это может быть так, но почему это должно быть так? Мой вопрос в первую очередь заключается в том, правильно ли первое процитированное предложение. Подробности смотрите там и в комментариях. Но вы правы (см. мой ответ), что я беспокоюсь о том, как может возникнуть движение. Мое собственное беспокойство, но у меня нет математики, чтобы проверить это с уверенностью, может ли движение (кроме тривиального коллапса) возникать из неподвижной Вселенной, при условии, что она не является полностью однородной, в результате гравитации.
@babou Боюсь, тебя ничто не удовлетворит. Как я ясно заявляю: любая порция турбулентного газа или любая группа звезд в скоплении будет иметь угловой момент относительно своего/их центра масс. Вы спрашиваете, почему он должен быть турбулентным? Потому что вещи развиваются: формируются звезды; оттоки и ветры шевелят газ; звезды с большой массой нагревают его; взрываются сверхновые; и так далее... энергия впрыскивается в газ; становится турбулентным. "Все интересное крутится" - это не гипотеза, это факт наблюдения.
@babou - Как заметил Роб, вселенная - это хаотичное и бурное пространство. В то время как суммарный угловой момент Вселенной вполне может быть равен нулю, угловой момент любого конечного объекта, по-видимому, является случайным. Предполагая правильное случайное распределение, вероятность увидеть объект с точно нулевым угловым моментом равна нулю.
@DavidHammen Я убежден, что все, что вы оба говорите, должно быть правильным. Не нужно больше стараться. Трудность иного характера. Вы отказываетесь смотреть на вопросы, которые я задаю, и отвечаете на вопросы, которые, по вашему мнению, я должен задать. Ваши вопросы могут быть лучше, но это не мои вопросы. Я думаю, что предложение, которое я критикую, вводит в заблуждение предполагаемых читателей, потому что оно упускает необходимость взаимодействия с другими органами. Каким бы очевидным это ни было для вас, это не обязательно так для неспециалистов. И асимметрия не нужна, так как обязательно возникает, если есть взаимодействие.
Точнее, я должен был сказать, что это утверждение упускает необходимость в каком-то другом явлении (например, турбулентности или другом), чтобы что-то произошло.

Существует проблема углового момента в отношении звездообразования, но у вас совершенно обратный смысл проблемы. Проблема не в том, где возникает угловой момент. Проблема в том, куда он идет.

Газовые облака диаметром в десятую долю парсека регулярно наблюдали, как они вращались примерно за один оборот каждые пять или десять миллионов лет или около того. Ом ≈ 3 × 10 − 14 радиан в секунду). Это примерно в 30 или 40 раз быстрее, чем средняя скорость вращения галактики. Эти межзвездные газовые облака гравитационно взаимодействуют друг с другом и с соседними звездами. Крутящий момент гравитационного градиента на десятую часть парсека, создаваемый ближайшим газовым облаком или звездой, может легко увеличить эту крошечную скорость вращения.

Эта скорость вращения кажется крошечной, но это не так. Если бы все газовое облако сжималось до звезды и сохраняло угловой момент по пути, звезда обязательно вращалась бы со скоростью около двух оборотов в минуту. Звезда не могла сформироваться! В этом суть проблемы углового момента.

Старая небулярная гипотеза (от середины 18 века) относительно формирования Солнечной системы имела огромные проблемы с угловым моментом, настолько огромные, что теория была отвергнута. Возрожденная версия гипотезы (1970-е годы) в настоящее время является доминирующей теорией образования звезд и планет, поскольку она в некоторой степени решила проблему углового момента. Решение не завершено; некоторые проблемы с угловым моментом остаются. "Куда это идет?" остается частично открытым вопросом.

Это, видимо, несколько не связано с моим вопросом. Но это интересная проблема, о которой я не знал. Спасибо за указатель. Мой основной вопрос заключается только в том, правильно ли я думаю, что асимметрии в коллапсирующем облаке недостаточно для создания глобального углового момента (при условии, что система изолирована). Мой второстепенный вопрос будет заключаться в том, как тогда можно было бы увидеть, как из изначально неподвижного облака возникает вращающаяся структура, не глобальное вращение, а вращение частей, поскольку мне нужно примитивное объяснение вращающихся структур. Вопрос открытой или закрытой системы.
Это очень связано с вашим вопросом. Откуда берется вращение - тут все просто. Это происходит из-за гравитационного (и, возможно, электромагнитного) взаимодействия между газовым облаком и другими близлежащими объектами. Для создания вращающейся центральной звезды и протопланетного диска требуется небольшое вращение. Согласно наблюдениям, газовые облака имеют тенденцию вращаться примерно на один оборот каждые пять-десять миллионов лет. Этого достаточно для объяснения звезд и планет. На самом деле, это слишком много. Исследования сосредоточены на том, как зарождающиеся звездные системы сбрасывают изначальный угловой момент, а не на том, как они его получают.
Я перечитал твой ответ. Вы не ответили на мой вопрос, но ответили на мою главную проблему в качестве побочного замечания, так что я его пропустил. Мне было интересно, как получить движения, наблюдаемые во Вселенной, начиная с еще неоднородной Вселенной. И крутящий момент градиента силы тяжести является ответом. Я знал вещь, а не имя, которое я не узнал. Это более простое объяснение, чем моя попытка имитировать что-то подобное в моем ответе. Ваш ответ - единственный на сайте, использующий это выражение, хотя на самом деле он кажется окончательным ответом на повторяющиеся вопросы о происхождении вращающихся структур.
@babou Я не согласен с тем, что крутящий момент градиента гравитации - это способ заставить вещи вращаться (и это, конечно, не критика этого превосходного ответа), но он просто передает угловой момент откуда-то еще. Это не источник углового момента. Совершенно ясно, что вам не нужны вращающиеся гигантские молекулярные облака, чтобы производить вращающиеся звезды и планетные системы.
@RobJeffries Я только что понял, что вы правы: если крутящий момент градиента силы тяжести - это то, что стабилизирует спутники, он зависит от движения спутника. Я слишком быстро увлекся, и это может быть не мой ответ на появление вращающихся тел в неподвижной вселенной. Я должен буду задать конкретный вопрос.

Я задал вопрос, потому что не верил в принятый ответ , который сидел более 3 лет.

У меня есть собственное понимание, но, поскольку ставить его вместе с вопросом не рекомендуется, я публикую его как один из возможных ответов.

Моя проблема в том, что я не верю первому утверждению, процитированному в вопросе, которому противоречит второе процитированное утверждение. Если существует такая вещь, как сохранение углового момента, я не понимаю, почему одна только асимметрия должна создавать угловой момент в асимметричной структуре.

Если облако изолировано, оно должно рухнуть — и точка. Асимметрия, возможно, может создать некоторое внутреннее вращение (добавляя к нулю угловой момент), но, конечно, не любое глобальное вращение, никакой глобальный угловой момент, как ясно указано в этом первом утверждении.

Что может вызвать вращение коллапсирующего облака, так это (гравитационное) взаимодействие с другими внешними структурами. И это факт, что такие внешние структуры всегда существуют. Это может быть очевидно для автора ответа или профессиональных астрофизиков, но уж точно не для неспециалистов. Поэтому я считаю этот ответ в лучшем случае вводящим в заблуждение.

Кроме того, если такие внешние взаимодействующие структуры существуют, как они должны, то гипотеза асимметрии больше не нужна, так как она будет создана этими взаимодействиями.

Угловой момент можно «создать» только путем обмена угловым моментом с другим телом, так что каждое из них получает один из двух противоположных угловых моментов, которые в сумме не дают импульса. Дальше каждый может идти своим путем. Конечно, в глобальном масштабе момент импульса не создается.

Я не совсем уверен в динамике явления, но другого объяснения не вижу. Этот вид взаимодействия часто встречается между движущимися телами, например, посредством приливного эффекта.

Начав с этого сомнительного ответа, я задавался вопросом, может ли это произойти в структуре облаков с асимметриями, изначально покоящихся как внутри, так и по отношению друг к другу.

Дальнейшее является интуитивным и спекулятивным, поскольку я не знаю, как решить эту проблему математически.

Мое собственное представление о том, как это могло произойти, очень интуитивно и неформально, состоит в том, что когда два облака схлопываются до своих собственных центров масс, гравитационное притяжение облака А замедляет схлопывание ближайших частей облака В (и наоборот). , так что центр масс будет двигаться, и скорость схлопывающихся компонентов облака больше не проходит через центр масс, они приобретают угловой момент по отношению к этому центру масс, который действительно инициирует вращение. Тогда действительно коллапс усилит вращение. Симметрия явления относительно срединной плоскости (для упрощения предполагая симметричные облака) применяется также к угловым моментам, индуцированным в каждом облаке, так что они получают противоположные угловые моменты и противоположный спин.

Итак, все, что вам нужно для начала, это неоднородность в неподвижном космическом облаке, что приводит к схлопыванию частей к их центру масс, при этом искажаясь соседними частями. Это создает вращение, из-за которого мы получаем более высокие скорости, поскольку части облака продолжают разрушаться.

Это моя собственная интуитивная реконструкция. Поэтому не верьте мне, если это не подтверждено профессионалами. Моя проблема найти того, кто ответит/ответит на этот вопрос

Если вы возьмете наполненный воздухом резиновый мяч и попытаетесь раздавить его одинаково со всех сторон, он будет слишком твердым. Скручивание мяча в любую сторону кажется более легким для его деформации. Так что, возможно, коллапс более легкого материала под действием гравитационного притяжения более плотного ядра становится вихрем, потому что это самый легкий путь импульса к ядру. Когда трение увеличивается по мере того, как материал становится более плотным по направлению к центру, учитывая, что скорость коллапса выше по мере удаления от ядра, его импульс при столкновении с более плотным материалом ближе к ядру симптоматически отклоняется, пока весь процесс не превратится в вихрь, вызывающий угловой момент. . Кажется, что черная дыра начинает вращаться из-за углового момента материала, из которого она питается.

Каково происхождение вращения небесных тел?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v