ग्रहहरूको चाललाई असर गर्ने कारकहरू
हाम्रो सौर्यमण्डलमा रहेका ग्रहहरूको गति नियमित देखिन्छ: तिनीहरू सूर्यको परिक्रमा गर्छन्, केहीमा उपग्रहहरू छन् जसले तिनीहरूलाई परिक्रमा गर्छन्, र सबै अनुमानित ढाँचामा सर्छन्। तर यो नियमितताको पछाडि धेरै भौतिक कारकहरू काम गरिरहेका छन्, गुरुत्वाकर्षणको प्रमुख बलदेखि अन्य ग्रहहरूको सूक्ष्म प्रभाव, तिनीहरूको कक्षाको कम-परिपूर्ण आकारहरू, र सापेक्षताको प्रभावहरू सम्म। ग्रहहरूको गतिलाई प्रभाव पार्ने कारकहरू बुझ्नाले हामीलाई ग्रहहरू किन तिनीहरू यसरी सर्छन् भनेर व्याख्या गर्न मद्दत गर्दैन, तर खगोलविद्हरूलाई ग्रहहरूको स्थितिको भविष्यवाणी गर्न, कक्षीय विसंगतिहरू व्याख्या गर्न र सौर्यमण्डलको गठन र विकास बुझ्न पनि मद्दत गर्दछ ।
१. मुख्य चालक शक्तिको रूपमा गुरुत्वाकर्षण
ग्रहहरूको गतिमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कारक गुरुत्वाकर्षण हो। न्यूटनको गुरुत्वाकर्षणको नियम अनुसार, द्रव्यमान भएका कुनै पनि दुई वस्तुहरूले एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। सूर्य, यसको विशाल द्रव्यमान (सौर्यमण्डलको कुल द्रव्यमानको लगभग ९९.८%) को साथ, ग्रहहरूमा बलियो गुरुत्वाकर्षण तान प्रयोग गर्दछ। यो तानले ग्रहहरूलाई "बाँध्छ" ताकि तिनीहरू सिधै सौर्यमण्डलबाट बाहिर नजाओस् ।
गुरुत्वाकर्षणले केन्द्राभिमुख बलको रूपमा काम गर्छ, जसले ग्रहहरूलाई कक्षामा घुम्न बाध्य पार्छ। गुरुत्वाकर्षण बिना, ग्रहहरू जडत्वको नियम अनुसार एक सीधा रेखामा सर्ने थिए। गुरुत्वाकर्षणको साथ, ग्रहहरूको कक्षा निरन्तर "विचलित" हुन्छ, जसले गर्दा तिनीहरूको कक्षीय गति सूर्यको वरिपरि हुन्छ।
२. ग्रहको प्रारम्भिक वेग र गति
गुरुत्वाकर्षणले मात्र कक्षाको व्याख्या गर्दैन; ग्रहको प्रारम्भिक गति पनि महत्त्वपूर्ण छ। ग्रहहरू ग्यास र धुलोको घुम्ने डिस्क (प्रोटोप्लानेटरी डिस्क) बाट बन्छन्। अन्ततः ग्रह बन्ने पदार्थमा सुरुदेखि नै कोणीय गति हुन्छ, त्यसैले ग्रह बन्दासम्म, यसले प्रणालीको द्रव्यमान केन्द्र वरिपरिको गति "विरासतमा" लिइसकेको हुन्छ।
यदि कुनै ग्रहको गति धेरै कम छ भने, यो सूर्यतिर खस्नेछ। यदि यो धेरै उच्च छ भने, यो सूर्यको तानबाट बच्न सक्छ। सूर्यतर्फको गुरुत्वाकर्षण तान र ग्रहको स्पर्शरेखा वेग बीचको सन्तुलनले स्थिर कक्षा सिर्जना गर्दछ। यसले ग्रहहरू किन अत्यधिक आकर्षित भए तापनि सूर्यमा खस्दैनन् भनेर बताउँछ: तिनीहरूसँग सूर्यको वरिपरि "खसिरहन" सही गति छ।
३. सूर्य र केप्लरको नियमबाट दूरी
सूर्यबाट ग्रहको दूरीले यसको परिक्रमा अवधि र कक्षीय गतिलाई असर गर्छ। केप्लरको नियमले सूर्यको नजिकका ग्रहहरू छिटो सर्छन् भने टाढाका ग्रहहरू ढिलो सर्छन् भनी बताउँछ। यो हुन्छ किनभने गुरुत्वाकर्षण बल दूरीसँगै कमजोर हुन्छ।
उदाहरणका लागि, बुध ग्रहले केवल ८८ पृथ्वी दिनमा एउटा परिक्रमा पूरा गर्छ, जबकि नेप्च्यूनले लगभग १६५ वर्ष लिन्छ। यसबाहेक, केप्लरले देखाए कि ग्रहहरूको कक्षाहरू दीर्घवृत्त हुन्, पूर्ण वृत्त होइनन्। फलस्वरूप, ग्रहको गति यसको कक्षाभरि परिवर्तन हुन्छ: यसको नजिकको बिन्दु (पेरिहेलियन) मा छिटो, र यसको सबैभन्दा टाढाको बिन्दु (एफेलियन) मा ढिलो।
४. कक्षीय आकार: विलक्षणता र झुकाव
प्रत्येक ग्रहको कक्षीय विशेषताहरू अलि फरक हुन्छन्। दुई महत्त्वपूर्ण प्यारामिटरहरू हुन्:
– विलक्षणता: कक्षा कति "अण्डाकार" छ भन्ने मापन। सानो विलक्षणता भनेको कक्षा लगभग गोलाकार छ (शुक्र जस्तै), जबकि ठूलो विलक्षणताले सूर्यको दूरीमा भिन्नतालाई बढी महत्त्वपूर्ण बनाउँछ (बुध जस्तै)।
– कक्षीय झुकाव: सन्दर्भ समतल (ग्रहण समतल) को सापेक्ष कक्षाको झुकाव। झुकावले पृथ्वीमा अवलोकनकर्ताको दृष्टिकोणबाट ग्रह कसरी सर्छ भन्ने कुरालाई असर गर्छ र प्रभावशाली हुन्छ। ग्रहहरू बीच गुरुत्वाकर्षण अन्तरक्रिया.
घुम्ने डिस्कबाट बनेको हुनाले सौर्यमण्डल "समतल" हुने भए तापनि , कुनै पनि दुई कक्षाहरू ठ्याक्कै उस्तै हुँदैनन्; यी साना भिन्नताहरूले दीर्घकालीन गतिशीलतामा भूमिका खेल्छन्।
५. अन्य ग्रहहरूबाट गुरुत्वाकर्षण गडबडी (अस्तव्यस्तता)
ग्रहहरू केवल सूर्यबाट प्रभावित हुँदैनन्। तिनीहरू एकअर्कासँग ठोक्किन्छन्, जसले गर्दा कक्षीय गडबडी हुन्छ। यी प्रभावहरू सामान्यतया सानो हुन्छन्, तर तिनीहरू समयसँगै जम्मा हुन सक्छन् र कक्षको आकार, अभिमुखीकरण र अवधिमा परिवर्तन ल्याउन सक्छन्।
एउटा प्रमुख उदाहरण बृहस्पतिको प्रभाव हो। बृहस्पति यति विशाल भएकोले, यसले क्षुद्रग्रह जस्ता साना पिण्डहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा विचलित गर्छ, र केही हदसम्म मंगल र पृथ्वीको कक्षालाई पनि असर गर्छ। गडबडीले कक्षीय अनुनाद जस्ता घटनाहरू पनि उत्पन्न गर्न सक्छ, जहाँ दुई पिण्डहरूको कक्षीय अवधिहरूमा साधारण पूर्णांक अनुपात हुन्छ (जस्तै, २:१ वा ३:२)। प्रणालीको कन्फिगरेसनमा निर्भर गर्दै अनुनादले कक्षाहरूलाई स्थिर गर्न वा तिनीहरूलाई विचलित गर्न सक्छ।
६. उपग्रहहरूको प्रभाव र द्रव्यमानको केन्द्र (ब्यारीसेन्टर)
ठूला उपग्रहहरू भएका ग्रहहरू ग्रह र यसको उपग्रह बीचको द्रव्यमानको साझा केन्द्र (ब्यारीसेन्टर) वरिपरि घुम्नेछन्। सबैभन्दा प्रसिद्ध उदाहरण पृथ्वी-चन्द्रमा प्रणाली हो। चन्द्रमा पृथ्वी भन्दा धेरै सानो भए पनि, यसको द्रव्यमान पृथ्वीलाई चन्द्रमाको परिक्रमा गर्दा पूर्ण रूपमा "स्थिर" हुनबाट रोक्न पर्याप्त छ। पृथ्वीले ब्यारीसेन्टर वरिपरि सानो चाल चल्छ, जुन पृथ्वी भित्र अवस्थित छ तर यसको सही केन्द्रमा छैन।
यो घटना हाम्रो सौर्यमण्डल बाहिरका ग्रहहरू (एक्सोप्लानेटहरू) को पहिचान बुझ्नको लागि पनि महत्त्वपूर्ण छ । खगोलविद्हरूले प्रायः परिक्रमा गर्ने ग्रहको कारणले हुने ताराको "डगमगाउने" मापन गर्छन् ताकि यसको उपस्थिति अनुमान गर्न सकियोस्।
७. अन्तरिक्ष अवरोध र मध्यम: सानो तर अवस्थित छ
अन्तरिक्ष यति खाली छ कि घर्षण जस्तो प्रतिरोध लगभग अस्तित्वमा छैन। यद्यपि, धुलोका कणहरू, सौर्य हावा र चुम्बकीय क्षेत्रहरूले अझै पनि सानो प्रभाव पार्न सक्छन्, विशेष गरी धूमकेतु वा ब्रह्माण्डीय धुलो जस्ता साना वस्तुहरूमा। ग्रहहरूको लागि, यी प्रभावहरू धेरै सानो छन्, तर तिनीहरू दीर्घकालीन अध्ययनहरू र कम-पृथ्वी कक्षामा मानव निर्मित उपग्रहहरूको लागि सान्दर्भिक रहन्छन्, जहाँ पातलो वायुमण्डलले अझै पनि केही प्रतिरोध गर्दछ।
८. ज्वारभाटाको प्रभाव र ऊर्जा अपव्यय
गुरुत्वाकर्षण अन्तरक्रियाले पनि ज्वारभाटा बल उत्पन्न गर्छ। ज्वारभाटा पृथ्वीको महासागरमा मात्र नभई ग्रहको क्रस्ट, वायुमण्डल र ग्रह र उपग्रहहरूको भित्री भागमा पनि हुन्छ। केही अवस्थामा, ज्वारभाटा बलले ताप निम्त्याउँछ (जस्तै बृहस्पतिको तानले गर्दा अत्यधिक ज्वालामुखी सक्रिय चन्द्रमा Io मा)।
लामो अवधिमा, ज्वारभाटाको प्रभावले परिक्रमा र कक्षा परिवर्तन गर्न सक्छ, उदाहरणका लागि, पृथ्वीको परिक्रमालाई बिस्तारै ढिलो बनाउने, र चन्द्रमालाई प्रति वर्ष केही सेन्टिमिटरले टाढा सार्ने।
९. सामान्य सापेक्षता र कक्षाहरूमा सुधार
केही परिस्थितिहरूमा, न्यूटनका नियमहरूमा आइन्स्टाइनको सामान्य सापेक्षतावाद प्रयोग गरेर सुधार आवश्यक पर्दछ। सबैभन्दा प्रसिद्ध सापेक्षतावादी प्रभाव बुधको पेरिहेलियन परिवर्तन हो, जुन न्यूटोनियन मेकानिक्स र अन्य ग्रहहरूको गडबडीद्वारा पूर्ण रूपमा व्याख्या गर्न सकिँदैन। सामान्य सापेक्षताले उपयुक्त सुधारहरू प्रदान गर्दछ ताकि भविष्यवाणीहरू अवलोकनहरूसँग सहमत हुन सकून्।
धेरैजसो अन्य ग्रहहरूमा, सापेक्षिक प्रभावहरू कम हुन्छन्, तर उच्च-परिशुद्धता गणनाहरूमा अझै पनि महत्त्वपूर्ण हुन्छन्, उदाहरणका लागि अन्तरिक्षयान नेभिगेसन र दीर्घकालीन कक्षा मोडेलिङको लागि।
१०. सौर्यमण्डलको विकास र दीर्घकालीन परिवर्तनहरू
सौर्यमण्डलको लामो इतिहासले पनि ग्रहहरूको गतिलाई प्रभावित गर्छ । प्रारम्भिक दिनहरूमा, ग्यास डिस्क र ग्रहीय ग्रहहरूसँगको अन्तरक्रियाको कारणले गर्दा ग्रहहरूले कक्षीय स्थानान्तरणको अनुभव गरे। यस स्थानान्तरणका निशानहरू क्षुद्रग्रहहरूको वितरण, कुइपर बेल्टको संरचना र अनुनाद कन्फिगरेसनमा देखिन्छन्। यसबाहेक, लाखौंदेखि अरबौं वर्षको समय स्केलमा, कक्षीय प्रणालीहरूले अराजक (अराजक-निर्धारित) व्यवहार प्रदर्शन गर्न सक्छन्, जसको अर्थ तिनीहरू प्रारम्भिक अवस्थाहरूप्रति अत्यधिक संवेदनशील हुन्छन्, जबकि अझै पनि स्पष्ट भौतिक नियमहरू पालना गर्छन्।
केसिम्पुलन
ग्रहहरूको गति अन्तरसम्बन्धित भौतिक कारकहरूको संयोजनबाट प्रभावित हुन्छ। सूर्यको गुरुत्वाकर्षण प्राथमिक चालक हो, तर प्रारम्भिक वेग, दूरी, कक्षीय आकार, र अन्य ग्रहहरूबाट गुरुत्वाकर्षण गडबडीले पनि प्रक्षेपणलाई प्रभाव पार्छ। थप रूपमा, ब्यारीसेन्टर मार्फत उपग्रहहरूको प्रभाव, परिक्रमा र कक्षा परिवर्तन गर्न सक्ने ज्वारभाटा बलहरू, सानो तर वर्तमान अन्तरिक्ष ड्र्याग, र उच्च परिशुद्धताको लागि सामान्य सापेक्षता सुधारहरू छन्। यी कारकहरू बुझेर, हामी देख्न सक्छौं कि ग्रहहरूको कक्षाहरू केवल "सूर्य वरिपरि वृत्तहरू" होइनन्, बरु सौर्यमण्डलको जन्मदेखि स्थापित गतिशील सन्तुलनको परिणाम हो र आजसम्म विकसित हुँदैछ।
