Уран — безусловный уникум Солнечной системы по необычности своего положения. Ось его вращения наклонена на удивительные 98 градусов по отношению к плоскости его орбиты. Если представить, что все остальные планеты кружатся вокруг Солнца, стоя прямо, как волчки, то Уран буквально лежит на боку и катится по своей орбите, словно шар для боулинга.
1. Главная загадка
Прежде всего, важно понять масштаб «наклона» Урана. Большинство планет вращаются с небольшой «вибрацией»: ось Юпитера наклонена всего на 3 градуса, Земли — на 23,5 градуса, а у Нептуна — на 30 градусов. Уран же вращается на боку (98 градусов), а в добавок — в противоположную сторону (ретроградное вращение) по сравнению с большинством других планет.
Это создает на планете уникальные условия: полюса Урана по 42 года смотрят прямо на Солнце, а затем столько же времени погружены во тьму.
2. Классическая гипотеза
Долгое время главным объяснением была теория одного гигантского столкновения. Согласно ей, на заре Солнечной системы в молодой Уран врезался массивный объект, размером с Землю или даже больше, что просто «опрокинуло» планету на бок.
И хотя эта гипотеза казалась логичной, у нее были серьезные недостатки. В первую очередь, спутники Урана. Они вращаются не «как попало», а аккуратно — прямо по экватору наклоненной планеты. Расчеты показывали, что один мощный удар должен был либо уничтожить старый диск спутников, либо заставил бы их вращаться в неправильном направлении, что не соответствует действительности.
3. Теория «одного-двух»
Современные суперкомпьютерные симуляции позволили ученым найти решение, которое устраняет противоречия. Ответ кроется в том, что ударов было как минимум два .
Вот как это было:
- Ранний Уран и прото-спутниковый диск: В момент ударов Уран был еще молод и окружен плотным диском газа и пыли, из которого только начинали формироваться его будущие луны.
- Серия толчков (2-3 удара): Вместо одного сокрушительного удара гипотетическая модель предполагает, что Уран пережил два (или более) столкновения с крупными объектами, примерно в 1-3 массы Земли.
- Формирование диска: После каждого удара (или в промежутке между ними) диск вещества из-за гравитации Урана «перестраивался», реформируясь точно над новым экватором перевернутой планеты.
Такой сценарий объясняет, почему спутники Урана не были уничтожены и почему они вращаются в положенном направлении по орбите. Этот процесс сделал их орбиты не хаотичными, а собравшимися в тонкий слой прямо по экватору планеты.
4. Альтернативная гипотеза
Однако существует и совсем экзотическое объяснение, предложенное исследователями из Университета Мэриленда.
Ученые предположили, что Уран мог быть наклонен собственной гигантской кольцевой системой.
Сразу после формирования Уран, возможно был окружен массивным и широким кольцом. Гравитация этой кольцевой системы заставила ось планеты раскачиваться (как волчок перед падением).
Это раскачивание (прецессия) вошло в резонанс с движением самого Урана вокруг Солнца.
Подобно тому, как при раскачивании качелей достаточно небольшого усилия в нужный момент, эта резонансная «вибрация» смогла со временем завалить планету набок на целых 70 градусов.
Это изящно объясняет, почему у соседнего Нептуна тоже большой, но меньший наклон, — его кольцевая система была слабее и "наклонила" его меньше.
Согласно этой модели, гигантский удар все еще мог иметь место, но уже как финальный аккорд — добавив планете еще около 20-30 градусов до текущих 98.
5. Итоговый вывод:
Почему Уран вращается на боку? Скорее всего, с ним случилась автомобильная авария космического масштаба. Сегодня физики склоняются к мнению, что это не был единичный инцидент. Ранняя Солнечная система была хаотичным местом и все указывает на то, что Уран пережил по крайней мере два массивных столкновения на заре своего существования .
Эта двойная катастрофа не только отвечает на вопрос о наклоне, но и вписывается в новые данные о формировании планет. Она говорит о том, что колоссальные столкновения могли быть не исключением для планет-гигантов, а неотъемлемой частью их «взросления» .
Подпишись, если понравилась статья!