Milyen erő, hatás tartja a bolygókat a Nap körül keringeni, ill. a holdakat a bolygók körül?

"A bolygókat a Nap tömegvonzása tartja ellipszispályájukon.

Nemcsak a Nap és a körülötte keringõ égitestek vonzák egymást kölcsönösen, hanem ilyen kölcsönhatás áll fenn maguk között a keringõ égitestek között is. A Naprendszer tagjainak mozgásában módosító szerepet a Nap után elsõsorban a nagybolygók és azok holdjai kapnak."

[link]

"Mondjuk én olyanra gondoltam, hogy például centrifugális erő. Ez közrejátszik azt hiszem a rendszer fenntartásához. A Nap úgy tudom meghajlítja a teret a nagyobb tömeg miatt közelebb vonzza a többi égitestet, a bolygók pedig ugyanúgy befognak a gravitáció következtében bolygókat. Ugyanígy a bolygók is hatással vannak egymásra a tömeg függvényében."

A centrifugális erő nem egy valamilyen a testen kívüli egyéb test vagy mező hozza létre, hanem a test egy körpálya mentén való gyorsulása során fellépő tehetetlenségi erőről van szó.

Ráadásul a centrifugális erő pont hogy a körmozgás középpontjától való távolodást kifejtő erő (fiktív erő, mert valójában csak a tehetetlenség miatt lép fel az erőt elszenvedő test mozgásában, ezt ellensúlyozza az az erő ami körpályán maradás esetén ellensúlyozza (kiegyenlíti) az érintőre merőleges irányú, kör középpontjából kifelé mutató erőt.Már ha körpályán tartja).

A helyzet ott bonyolódik, hogy különféle vonatkoztatási rendszerekből (inerciarendszerekből) vizsgálhatjuk a mozgásokat. A mozgás maga ugyan az marad, csak a megfigyelő helyzete változtatja azt hogy mit tekintünk nyugvó testnek (pontnak) és mit tekintünk gyorsulónak, vagy egyenletesen egyenes mozgást végzőnek.

Ha a megfigyelő egy körmozgást végző pontban van rögzítve, akkor az ő szemszögéből a kör középpontja jár folyamatosan körülötte, és emellett minden egyéb körülötte forog.

Ha egy külső szemlélő (mondjuk a kör síkja felett elhelyezkedő megfigyelő) szemléli a mozgást, akkor azt látja hogy a kör középpontja egy rögzített pontban nyugalomban van, és körülötte mozog egy pont körpályán.

A különbség annyi hogy az első esetben, mikor is a megfigyelőt tekintjük mozdulatlannak, a megfigyelő észlel egy a számára (!!!) maga körül forgó középponttól kifelé (sugár irányban) ható erőt, ami rá is hat. Ha mondjuk egy gömbben ülne egy gyerek, ami egy körhintára van rögzítve, ami nagyon gyorsan forog, akkor a gyerek számára önmaga lenne a nyugvó test, és a körhinta középpontja, illetve az egész mindenség forogna körülötte (forgó inerciarendszer).

És tapasztalna egy folyamatosan a körhinta középpontjától kifelé tartó erőt, ami rá is hatással lenne, és neki paszírozná a gömb falának. A gömb fala persze ellentartana, és ezért végeredményben a gyerek az azonos hatásvonal mentén ellentétes irányba ható erők hatására nyugalomban lenne.

Ha azonban egy fáról nézzük az eseményeket, a körhinta síkja felett, akkor látjuk hogy a gyerek a gömbbel együtt forog a körhinta középpontja körül. Ekkor nincsen semmilyen kimérhető centrifugális erő, mert a gyereknek csupán a saját tehetetlensége okozza a gömb falával való kölcsönhatást. Az egész folyamatot úgy észleljük, hogy a körhinta közepe nyugalomban van, és a gömb és vele a gyerek mozog. Ekkor pedig látjuk hogy egy körpályán történik ez, amit a körhinta középpontját a gömbbel összekötő váz fejt ki. (ha pörgetsz egy zsinórra kötött kulcscsomót, akkor a zsinór fejti ki, ha a Naprendszer bolygóiról és holdjairól van szó, akkor a tömegvonzás fejti ki ezt a körpályán tartó erőt. Ez a centripetális erő, mely a körpálya megtartásához, és a test körpályán tartásához szükséges).

A két értelmezés ekvivalens értékű, egyik se kitüntetettebb a másiknál.

A Naprendszer esetén a körpályákat a tömegvonzás okozza, és a rendszerben szereplő testek közös tömegközéppontja körül történik mindez, a közös tömegközéppont a körmozgások (amik ellipszisek, mivel van excentricitásuk) középpontja. Már ha külső szemlélőként tekintünk a mozgásokra.

A közös tömegközéppont a két test tömegviszonyaitól függően helyezkedik el. A Föld-Hold esetében azért beszélünk arról hogy "a Hold a Föld körül kering" mert a Föld-Hold rendszer közös tömeg középpontja majdnem egybeesik a Föld középpontjával. A Nap esetén szintén ez a helyzet, a bolygók tömege olyan elenyésző a Nap tömegéhez képest, hogy a közös tömegközéppont ami körül a bolygók és a Nap is kering, lényegében majdhogy nem egybeesik a Nap középpontjával.

A Naprendszert a gravitáció tartja egyben, ezt pedig a testek tömege okozza. Minden tömeggel rendelkező test fejt ki gravitációs kölcsönhatást minden más testre, ezt képlettel ki is számolhatod. (fizikaórán volt feladat, hogy számoljuk ki a tanárunk, és a saját testünk között ébredő gravitációs vonzás nagyságát, persze csaltunk annyit hogy pontszerűnek vettük egymást).

Ehhez egész pontosan az F(grav.)=G*m1*m2/d^2 egyenletet kell használni.

m1,m2 a két test tömege, d a két test tömeg középpontja közti távolság (a körnél az átmérő jele d) és G a gravitációs állandó ami 6,674... körülbelül.

És ezért érdemes csalni emberek esetén, mert bonyolult megmondani hol van egy ember tömeg középpontja. Majdnem gömb alakú testeknél (mint a bolygók) ez sokkal könnyebb. Ráadásul ott a köztük lévő távolságok is olyan hatalmasak, hogy nyugodtan pontszerűnek tekinthetőek, így még a fizikai kiterjedtségükkel se kell számolni. (persze asztrofizikai méréseknél számolnak azzal is).

Ütközni pedig ütköztek még a Naprendszer fiatal korában, úgy 5 milliárd éve. Az úgynevezett planetezimálok, magyarul a bolygócsíra fogalom terjedt el, gyakran ütköztek. A Föld is elszenvedett egy bolygócsírával való ütközést, ennek okozata lett a Hold. Ezt onnan tudjuk hogy a Hold anyagának vizsgálatából (holdkőzetek) kiderült hogy a Holdon található oxigén izotópok aránya megegyezik a Földi oxigén izotópok arányával, tehát a Hold a Föld anyagából alakult ki. Nyilván egyéb izotópok, és elemgyakorisági azonosságok is lennének, de én csak ezt hallottam.

Bocsi, égi mechanikában nem vagyok otthon, csak általános szinten tanultam középiskolában fizikát és azzal csak korlátozottan érthetem meg a világ bonyolult kapcsolatait. Ebből kifolyólag ha tévednék valamiben, remélem valaki kijavít majd, és egyrészt kérdező se informálódik félre, és én is tanulok.