Планеталардын айлануу жана айлануу динамикасы
Айлануу жана айлануу – планетанын "ритмин" калыптандыруучу эки негизги кыймыл. Айлануу – бул планетанын өз огунда айланышы, ал эми айлануу – бул планетанын өзүнүн жылдызынын айланасындагы кыймылы – Күн системасында ал жылдыз – Күн. Бул эки кыймыл жөнөкөй угулушу мүмкүн, бирок алардын артындагы динамика бай физиканы камтыйт: тартылуу күчү, бурчтук импульс, момент, ташкындын өз ара аракеттенүүсү жана планетанын сфералык эмес формасынын таасири . Мындан күн менен түндүн алмашышы, мезгилдердин алмашышы, күндүн узактыгынын айырмачылыктары жана ал тургай узак мөөнөттүү климаттык туруктуулук сыяктуу ар кандай маанилүү кубулуштар жаралат.
1. Айлануу: Планетанын күнүмдүк убакыт машинасы
Айлануу планетанын күнүнүн узактыгын аныктайт. Жер алыскы жылдыздарга салыштырмалуу бир жолу айлануу үчүн болжол менен 23 саат 56 мүнөт талап кылынат (сидерикалык күн), ал эми Күнгө салыштырмалуу болжол менен 24 саат (Күн күнү), анткени Жер дагы Күндүн айланасында айланат. Башка планеталардын айлануу мезгилдери ар кандай. Юпитер абдан тез айланат — болжол менен 10 саат — ал эми Венера абдан жай айланат, болжол менен 243 Жер күнү, ал тургай карама-каршы багытта (ретрограддык) айланат.
Физикада айлануу бурчтук импульс менен байланыштуу. Планета газ жана чаң дискинен (протопланетардык диск) пайда болгондо, кагылышуулар жана массанын көбөйүшү баштапкы спинди берет. Бурчтук импульс сакталууга жакын болгондуктан, планеталар олуттуу тышкы күчтөр таасир этмейинче, айлануусун сакташат. Бирок, айлануу толугу менен "туруктуу" эмес; ал башка асман телолору менен, айрыкча, ташкын күчтөрү менен гравитациялык өз ара аракеттенүүдөн улам жай өзгөрүшү мүмкүн.
Айлануу планетанын формасына да таасир этет. Тез айланган планеталар жалпак болуп калышат: экватордо томпок болуп, уюлдарда бир аз жалпак болуп калышат. Юпитер жана Сатурн бул эффектти ачык көрсөтүп турат. Бул жалпак болуп калуу жөн гана формадан да көптү билдирет; ал планетанын гравитациялык талаасына таасир этет жана анын спутниктеринин орбиталык динамикасына таасир этиши мүмкүн.
Мындан тышкары, айлануу Кориолис күчү аркылуу атмосферага жана океандарга динамикалык таасир этет. Жерде бул күч шамалдарды жана океан агымдарын буруп, глобалдык циркуляция схемаларын калыптандырат, циклондор менен антициклондордун пайда болушуна жардам берет жана жылуулуктун бөлүштүрүлүшүнө таасир этет. Тез айлануучу планеталарда бороондор алда канча чоң жана туруктуу болушу мүмкүн, мисалы, Юпитердеги Чоң Кызыл Так.
2. Революция: жылдык саякат жана орбиталык геометрия
Планеталардын айлануулары "жыл" жана мезгилдердин түзүлүшүн башкарат. Кеплердин мыйзамдарына ылайык , планеталардын орбиталары, адатта, бир фокусунда Күн болгон эллипс формасында болот. Планеталардын ылдамдыгы да туруктуу эмес: алар перигелийдин жанында (Күнгө эң жакын чекит) тезирээк, ал эми афелийде (эң алыскы чекит) жайыраак кыймылдайт. Бул принцип бурчтук импульстун жана орбиталык энергиянын сакталышынын натыйжасы болуп саналат.
Орбиталык мезгил жылдыздан орточо аралыкка көз каранды: планета канчалык алыс болсо, анын жылы ошончолук узун. Бул Кеплердин үчүнчү мыйзамы менен кыскача баяндалат: орбиталык мезгилдин квадраты орбитанын жарым чоң огунун кубуна пропорционалдуу. Ошондуктан, Меркурий бир айлануу үчүн болгону 88 Жер күнүнө, ал эми Нептун болжол менен 165 Жер жылына созулат.
Бирок революция жөн гана "айлануу" эмес; ал орбиталык резонанстарды да камтыйт. Айрым планеталар жана спутниктер орбиталык мезгилдердин белгилүү бир, туруктуу катышында камалып калышы мүмкүн. Белгилүү мисал - Плутон менен Нептундун ортосундагы 3:2 резонансы, бул алардын орбиталык жолдору проекцияда кесилишкендей көрүнгөнүнө карабастан, кагылышуусуна жол бербейт.
3. Октук кыйшайуу жана мезгилдерди өзгөртүү
Жыл мезгилдерине, негизинен, Жердин айлануу огунун орбиталык тегиздикке карата кыйшайышы (жантайыңкылыгы) таасир этет. Жер болжол менен 23,5° кыйшайган, ошондуктан айлануу учурунда Күнгө карай кыйшайган жарым шар жай мезгилин, ал эми экинчи жарым шарда кыш мезгилин башынан өткөрөт. Эгерде октук кыйшайуу 0°ка жакын болсо, мезгилдер абдан алсыз болот. Тескерисинче, эгер кыйшайуу өтө жогору болсо, мезгилдер абдан интенсивдүү болушу мүмкүн.
Уран мунун эң сонун мисалы: анын огунун кыйшайышы болжол менен 98°, ал Күндүн айланасында "тоголонуп" жаткандай. Натыйжада, бир уюл ондогон жылдар бою Күнгө карап тура алат, бул Жердикинен абдан айырмаланган сезондук жарыктандыруу схемаларын пайда кылат. Бул динамика атмосферанын температурасына, булуттардын пайда болушуна жана глобалдык шамалдын жүрүм-турумуна чоң таасирин тийгизет.
Ок боюнча кыйшайуудан тышкары, орбитанын эксцентриситети (орбитанын эллиптикалык формасы) да жыл мезгилдерин өзгөртө алат. Марстын Жерге караганда эксцентриситети чоңураак, ошондуктан анын Күндөн алыстыгы жыл бою бир топ өзгөрүп турат. Бул Марстагы жыл мезгилдеринин түндүк жана түштүк жарым шарлардын ортосунда интенсивдүүлүгүнүн ар кандай болушуна алып келет.
4. Суунун көтөрүлүшү жана айлануу эволюциясы
Убакыттын өтүшү менен айлануусун өзгөрткөн эң маанилүү факторлордун бири - бул ташкын күчтөрү. Планета башка бир чоң телого, мисалы, Айга же Жылдызга жакын болгондо, тартылуу күчү планетанын бардык бөлүктөрүн бирдей тартпайт. Тартылуудагы бул айырмачылык ташкындын томпоктугун пайда кылат. Эгерде бул томпок эки телону туташтырган сызык менен толук дал келбесе (мисалы, айлануудан улам), айланууну жайлатуучу же тездетүүчү момент пайда болот.
Жерде Ай менен болгон толкундардын өз ара аракеттенүүсү Жердин айлануусун жайлатып (күндү узартып), ошол эле учурда Айды жылына бир нече сантиметрге алыстатып жатат. Геологиялык масштабда Жердин күндөрү мурда кыскараак болгон. Ушул сыяктуу процесс объектинин толкун менен бекитилишине алып келиши мүмкүн, мында айлануу мезгили айлануу мезгилине барабар, ошондуктан бир тарабы ар дайым толкун объектисине карайт. Ай Жерге толкун менен бекитилген; жылдыздарына жакын жайгашкан көптөгөн экзопланеталар да толкун менен бекитилген деп эсептелет, бул климатка чоң кесепеттерди алып келет (бир тарабы ар дайым күндүз, экинчи тарабы түн).
Меркурий кызыктуу мисал келтирет: ал 3:2 спин-орбиталык резонанста. Бул Меркурий Күндүн айланасында жасаган ар бир эки орбита үчүн үч жолу айланат дегенди билдирет. Бул туруктуу абал орбитанын эксцентриситетинин жана Күндөн келген ташкын моменттеринин айкалышынан улам келип чыгат.
5. Прецессия, нутация жана октук "термелүү"
Планетанын айлануу огу дайыма эле асмандагы бир чекитке багыттала бербейт. Ал прецессияга, башкача айтканда, айлануучу чокусу сыяктуу жай, чайпалуу кыймылга дуушар болушу мүмкүн. Жерде прецессия болжол менен 26 000 жылдык мезгил менен жүрөт, ага негизинен Күн менен Айдын Жердин огуна тартылуу күчү таасир этет. Прецессиядан улам "уюл жылдызы" убакыттын өтүшү менен өзгөрөт: ал учурда Уюл жылдызы, бирок миңдеген жылдар мурун башкача болчу.
Прецессиядан тышкары, нутация, башкача айтканда, Айдын орбитасындагы өзгөрүүлөрдүн жана башка факторлордун таасири астында прецессия кыймылындагы кичинекей термелүү бар. Прецессия жана нутация эксцентриситеттин жана октук кыйшайуунун өзгөрүшү менен айкалышканда узак мөөнөттүү климаттык өзгөрүүлөргө салым кошот — бул көп учурда Миланкович циклдеринин контекстинде талкууланат.
6. Аба ырайына, климатка жана жашоого жарамдуулукка тийгизген таасири
Айлануу жана айлануу динамикасы астрономия үчүн гана эмес, планеталардын жашоого ылайыктуулугу үчүн да маанилүү. Күндүн узактыгы күн менен түндүн температура контрастына таасир этет. Өтө жай айлануу күндүзгү тараптын ашыкча ысып, түнкү тараптын ашыкча муздашына алып келиши мүмкүн, эгерде атмосфера жылуулукту айландыра тургандай калың болбосо. Ок боюнча эңкейиш мезгилдик өзгөрүүлөргө таасир этет; өтө эңкейиштер экосистеманын туруктуулугуна шек келтириши мүмкүн. Жогорку эксцентриситеттер планеталардын жыл бою ысышында чоң айырмачылыктарга алып келиши мүмкүн.
Жерде салыштырмалуу тез айлануу, активдүү атмосфера жана океандар, ошондой эле орточо октук кыйшайуунун айкалышы татаал жашоого ыңгайлуу салыштырмалуу туруктуу климатты түзөт. Бирок, бул туруктуулук кепилденбейт; бул абдан узак мөөнөттүү динамикалык тең салмактуулуктун натыйжасы.
Корутунду
Планеталардын айланышы жана айланышы – бул татаал кесепеттерди жараткан эки жөнөкөй кыймыл. Айлануу күндү калыптандырат, планетанын формасына таасир этет, атмосферанын циркуляциясын башкарат жана ташкын күчтөрү менен өз ара аракеттенет. Төңкөрүш жылды, орбиталык геометрияны, резонансты жана жылдыздан энергияны кабыл алуу схемаларын аныктайт. Ок боюнча кыйшайуу, орбиталык эксцентриситет, ташкындын кулпуланышы жана прецессия планеталардын "сааттарынын" тынымсыз өзгөрүп жана өнүгүп жатканын көрсөтүп турат. Бул динамиканы түшүнүү менен биз планеталардын кантип кыймылдаарын гана эмес, алардын эмне үчүн мезгилдери, аба ырайы жана ал тургай жашоону колдоо мүмкүнчүлүгү бар экенин да түшүнөбүз.
