¿Cómo pueden los planetas de masa aleatoria, velocidad orbital y distancia del Sol, permanecer pacíficamente en una órbita constante?

En cierto sentido, has formulado la última pregunta sobre el destino del universo. Hay un par de formas de ver esto. Disculpas de antemano a cualquiera que busque un tratamiento matemático. Aquí hay cero, juego de palabras intencionado.

Hace miles de millones de años, la situación que le preocupa era el caso real. Un billón, billón, billón (revisé) kilos de materia estaba en un estado caótico alrededor del sol recién formado. Hubo colisiones y sobrevuelos destructivos en abundancia. Con el tiempo, toda esta actividad convirtió efectivamente la energía cinética en radiación de calor (las colisiones de materia de calor y el calor se irradia al espacio) y en energía potencial. La energía térmica se pierde del sistema. Sin embargo, la energía potencial permanece en dos formas. Una de ellas es que la materia se agrupó, por lo que podría caer más pero no puede porque está atascada. La otra forma de energía potencial es lo que se conoce como pozo potencial gravitacional. Potencial bien – Wikipedia. Aquí es donde la materia está atrapada en una órbita perpetua estable alrededor del sol, por lo que no tiene suficiente energía para interrumpir esta órbita. Piense en esto como un péndulo en la tierra en el que lo golpea con un bate de béisbol y vuela por todo el lugar solo para estabilizarse en un buen swing eventualmente. Por lo tanto, con la excepción de algunos cometas y asteroides, la gran mayoría de la materia en el sistema solar parece ser estable. Los componentes planetarios del sistema solar continuarán estabilizándose a medida que los asteroides y los cometas se atasquen en los planetas. Sin embargo, el sol eventualmente perderá su equilibrio y explotará. Ese es un tema para otra pregunta.

Otra forma de ver esto es desde la perspectiva de la entropía. La segunda ley de la termodinámica establece aproximadamente que la entropía o desorden de un sistema cerrado aumentará con el tiempo. De manera intuitiva, esto podría sugerir que el estado caótico del sistema solar que existió hace miles de millones de años debería continuar siendo aún más caótico. Sin embargo, cuando se ve desde el panorama general, es decir, la imagen del universo entero, este estado altamente caótico del sistema solar temprano representa una concentración extrema de orden, como un punto caliente en una taza de té fría. Esto se debe a que el sistema solar se comporta de manera muy diferente al espacio tranquilo que lo rodea. Por lo tanto, el sistema se ajusta con el tiempo de modo que el sistema solar esté menos diferenciado y sea menos localmente caótico, aumentando así la naturaleza caótica del universo en su conjunto. Curiosamente, esto no necesita una segunda pregunta para explicar por qué explotará el sol. El sol en sí mismo es una concentración de orden y, por lo tanto, también debe sucumbir al desorden de patrones no visibles, es decir, el caos total. Fundamentalmente, todavía no entendemos la verdadera razón de la entropía y la segunda ley, así que no se sienta mal si esto no se siente del todo bien.

No pueden Pero con el tiempo, tales problemas se resuelven. Ha habido simulaciones informáticas extensas de todo esto. Los planetas migran hacia afuera o hacia adentro, interactuando gravitacionalmente entre sí y con cualquier disco de polvo que rodea a una estrella joven. Después de unos pocos miles de millones de años, las cosas se han solucionado en su mayoría. Cualquier configuración que fuera inestable se habrá deshecho para entonces. Más o menos. En escalas de tiempo muy, muy largas, nuestro propio sistema aún puede ser inestable, pero eso es discutible porque el sol no durará tanto de todos modos.

Bueno, la clave está en el último punto! Los planetas están en órbitas diferentes, por lo que generalmente no se interponen entre sí. Ejercen algunos efectos gravitacionales entre sí (así descubrimos Neptuno y Urano) pero no lo suficiente como para causar un efecto significativo en una escala de tiempo humana.

En una escala de tiempo más larga, podría ser una historia diferente. Por ejemplo, solía pensarse que el Cinturón de Asteroides entre Marte y Júpiter podría ser los restos de un planeta que fue destruido por una colisión (aunque en estos días esa no es la teoría predominante) y quizás en algún momento en el futuro lejano otro El planeta podría ser sacado lo suficiente de su órbita como para ser un riesgo para otro. Tal como están las cosas, la órbita de Plutón se cruza con Neptuno, por lo que hay al menos alguna posibilidad de que los dos choquen en el futuro.

Pero es importante darse cuenta de cuán pequeños son los planetas en relación con el espacio. Incluso si todas sus órbitas fueran caóticas y se cruzaran, podrían pasar cerca unas de otras millones de veces sin chocar.

Una visión alternativa: dependiendo de varios parámetros del cuerpo central y un cuerpo protoplanetario, el cuerpo protoplanetario tiene una ruta orbital de referencia definida sobre el cuerpo central. Si el cuerpo protoplanetario entra en esta ruta orbital de referencia en el ángulo de aproximación correcto a través de ventanas permitidas desde la parte posterior del cuerpo central, puede lograr un movimiento orbital estable y constante sobre la ruta media del cuerpo central. Todos los demás cuerpos caerán en el cuerpo central o se irán volando. Ver: http://vixra.org/abs/1008.0010 , ‘MATERIA (reexaminada)’, http://www.matterdoc.info

Los diversos objetos no permanecen en órbita constante “a”; todos están en órbitas separadas y diferentes, alrededor de un centro común (o aproximadamente común), el Sol. Suponiendo que las órbitas están bien espaciadas, hay poca o ninguna interacción significativa entre ellas.

Lo que * creo * es una mejor respuesta es mirar más de cerca el sistema solar muy temprano y luego compararlo con el de hoy.

El sistema solar temprano con la cantidad de protoplanetas que tenía no era realmente tan caótico cuando lo piensas. Recuerde que ahora definimos un planeta como un cuerpo que despeja un camino en su órbita alrededor del sol.

Tan temprano, la mayoría de los planetas estaban aproximadamente en la misma órbita que ahora, con pocas excepciones. Lo que era caótico es que pudo haber habido una docena más de platos de placas flotantes que chocaron con otros, o fueron empujados completamente fuera de la órbita y abandonaron nuestro sistema solar hace mucho tiempo.

También tenga en cuenta que hubo varios millones de asteroides y cometas, etc., que hicieron lo mismo. Cuando observamos los límites exteriores del sistema solar más allá de donde se encuentra Plutón, encontramos la nube de Oort, que puede tener un grosor mayor que la distancia de Plutón al sol. Gran parte de la materia original que comprende nuestro sistema solar puede estar ubicada allí al ser arrojada por cuerpos más grandes.

Entonces, realmente lo que digo es que todo lo que está en órbita alrededor de nuestro sol y todo el camino a Plutón es todo lo que queda del sistema solar temprano. todo lo demás que estaba aquí ha sido eliminado. Todo lo que queda son las órbitas estables de los planetas y demás.

¿Cómo pueden los planetas de masa aleatoria, velocidad orbital y distancia del Sol, permanecer pacíficamente en una órbita constante?

Ellos no.

El tamaño de la órbita sube y baja. Pero después de más de 4000000000 años, la mayoría de las colisiones más importantes han sucedido, por lo que cualquier resto es realmente raro. Nos quedamos con un sistema solar más estable.