¿Los planetas giran alrededor del sol en un solo plano (solo ecuatorial)? Si es así, ¿por qué?

Bueno … si y no.

Si bien los planetas principales no orbitan juntos en el mismo plano exacto, todos permanecen bastante cerca del plano de la eclíptica. La órbita de Mercurio se desvía más a una inclinación de 7 grados de ese plano (Plutón anteriormente tenía ese honor cuando se consideraba un planeta con una inclinación de 17 grados). Sin embargo, hay cuerpos celestes más pequeños mucho más alejados que orbitan en inclinaciones mucho más altas hacia la eclíptica. El planeta enano Eris tiene actualmente la inclinación más alta hasta donde sabemos a 44 grados.

Hay un efecto de torque que ocurre entre dos cuerpos celestes que siguen órbitas perpendiculares entre sí, llamado mecanismo Kozai-Lidov . Cada cuerpo en esta configuración perpendicular ejercerá un torque lateral en el plano orbital del otro cuerpo, lo que forzará cambios en la inclinación y excentricidad de ambas órbitas, típicamente hasta que un cuerpo choca contra el otro o un cuerpo expulsa completamente al otro.

En otras palabras, imagine una placa giratoria equilibrada cuidadosamente sobre un palo (de la misma manera que una pelota de baloncesto giraría en la punta del dedo). Ahora piense en cuánto comenzaría a tambalearse esa placa giratoria si tuviera que darle un golpe vertical en el borde de la placa. Eso es básicamente lo que hace el mecanismo Kozai-Lidov; lo que dos cuerpos celestes hacen a las órbitas de cada uno cuando una órbita está demasiado cerca de ser perpendicular a otra órbita.

Si bien puede haber habido un buen número de cuerpos protoplaetarios al principio de la formación del sistema solar que siguieron órbitas mucho más inclinadas hacia la eclíptica, ya no permanecen en la vecindad de los grandes planetas principales debido a ese efecto / mecanismo. Eventualmente se estrellaron contra los planetas o fueron expulsados.

Los cuerpos más pequeños que acechan mucho más lejos en las regiones externas de nuestro sistema solar pueden salirse con la suya con órbitas mucho más inclinadas que los grandes planetas, exactamente porque son mucho más pequeños y muy distantes entre sí, lo suficiente como para que este Kozai -El efecto Lidov es mínimo en el mejor de los casos y mucho menos drástico.

Los planetas están muy cerca del plano de la eclíptica, que es aproximadamente lo mismo que el plano ecuatorial solar. Esta es una pista para la formación del sistema solar. Se cree que a medida que el material que formó el Sol y los planetas que se unieron a partir de la nebulosa pre solar comenzaron a orbitar alrededor de la masa central que luego se convertiría en el sol, el momento angular se intercambió entre las masas, de modo que eventualmente se formó un disco de materia. material. El plano eclíptico es aproximadamente ese disco.

Sí, en una aproximación grosera.

No, de hecho.

Cada planeta orbita en su propio plano, como una primera aproximación. Cada plano orbital es diferente para cada planeta. La razón por la que esto no es exactamente cierto es principalmente porque los planetas, que orbitan en diferentes planos, ejercen fuerzas gravitacionales relativamente pequeñas entre sí, incluidas pequeñas fuerzas fuera del plano orbital de cada planeta para que la órbita no sea perfectamente plana.

La columna de inclinación en la tabla a continuación muestra el ángulo de cada órbita con respecto a la órbita de la Tierra.

En un nivel mucho más sutil, incluso lo anterior es una aproximación. Los planetas, que orbitan en diferentes planos, ejercen fuerzas gravitacionales relativamente pequeñas entre sí, incluidas pequeñas fuerzas fuera del plano orbital de cada planeta para que la órbita no sea perfectamente plana. Hay un leve bamboleo de un movimiento totalmente plano debido a las fuerzas gravitacionales de los otros planetas que no se encuentran en el plano de la órbita.

El plano orbital de ningún planeta es exactamente ecuatorial. Por ejemplo, la órbita de la Tierra está sustancialmente inclinada con respecto al ecuador de la Tierra.

No, el plano preferido en el sistema solar es el de la órbita de la Tierra. Todas las órbitas de los otros planetas están inclinadas en relación con este plano. Todos sus ejes de rotación están inclinados en relación con ese plano. El eje de rotación de la Tierra (es decir, la inclinación axial de 23,4 grados que causa estaciones en la Tierra) está inclinado en relación con ese plano. El eje de rotación del Sol está inclinado en relación con ese plano.

Si bien las órbitas keplerianas son simples y fáciles de describir, hay una gran cantidad de variables que complican esta imagen en el campo más amplio de la dinámica planetaria. No hay ninguna razón por la cual el sistema solar sería más estable con todos los planetas que orbitan alrededor del Sol en un solo plano. De hecho, hay muchas razones para creer que el Sistema Solar sería menos estable en esa configuración: la inclinación permite que los planetas se empaqueten más estrechamente y reduce el efecto de las resonancias en la dispersión de los planetas fuera de sus órbitas.