Nekintama plokštuma: apibrėžimas ir Saulės sistemos masės centro plokštuma
Nekintama planetų sistemos plokštuma yra plokštuma, einanti per jos baricentrą (masės centrą) ir statmena bendram sistemos kampiniam momentui. Kitaip sakant, tai ta plokštuma, kurios orientaciją nustato visų sistemos kūnų orbitalinių ir sukimosi kampinių momentų vektorių suma — per plokštumą praeina vektorius, kuriam yra statmena bendra kampinio momento kryptis.
Saulės sistemos atvejis
Saulės sistemoje apie 98 % šio poveikio sudaro keturių dujinių milžinių (Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno) masė. Dėl to nekintama plokštuma yra labai arti Jupiterio orbitos plokštumos — skirtumas siekia apie 0,5°. Ji taip pat skiriasi nuo Žemės orbitos (ekliptikos) plokštumos, tačiau tik nedideliu kampu (apie 1,6°), todėl praktikoje dažnai naudojamos abi plokštumos kaip atskaitos sistemos įvairiems astronominiams skaičiavimams.
Apibrėžimas, skaičiavimas ir reikšmė
Nekintama plokštuma gaunama iš visų sistemos elementų kampinių momentų sumos. Formaliai bendras kampinis momentas L aprašomas kaip visų kūnų masių, pozicijos ir greičių funkcija (sumuojant m_i r_i × v_i), o nekintama plokštuma yra plokštuma, kuri yra statmena šiam bendram vektoriui ir eina per baricentrą. Dėl to ją galima suprasti kaip „svertinį“ visų planetų orbitų ir sukimosi plokštumų vidurkį: didžiausią įtaką turi masyvios ir toli nuo centro esantys kūnai.
Nors pavadinimas „nekintama“ (invariable) reiškia, kad plokštuma iš esmės nekeičia orientacijos esant izoliuotai sistemai (kampinis momentas išlieka konservuotas), realioje aplinkoje ji gali lėtai keistis dėl išorinių poveikių — pavyzdžiui, galaktinių potvynių, praeinančių žvaigždžių ar kitų masinių kūnų sukeltų momentų. Vidiniu požiūriu planetų tarpusavio sąveika sukelia ilgalaikį precesiją ir svyravimus, tačiau bendras sistemos kampinis momentas išlieka praktiškai pastovus per astronominius laikotarpius, todėl nekintama plokštuma yra patikima atskaitos sistema ilgalaikiams orbitų skaičiavimams, palydovų trajektorijų analizėms ir dinaminių evoliucijų studijoms.
Istoriškai šią idėją pirmasis aprašė P.S. Laplasas, todėl kartais ši plokštuma minima kaip Laplaso nekintama plokštuma. Jos žinojimas svarbus, kai lyginami orbitų elementai, skaičiuojami ephemeridės arba tiriama Saulės sistemos evoliucija per milijonus ir milijardus metų.
Komentarai
Saulė sudaro atsvarą visoms planetoms, todėl ji yra netoli baricentro, kai Jupiteris yra vienoje pusėje, o kitos trys Jupiterio planetos (dujinės milžinės) - kitoje pusėje. Saulė nutolsta nuo baricentro 2,17 Saulės spindulio, kai visos jovinės planetos yra vienoje linijoje kitoje pusėje.
Saulės ir visų nejuodųjų planetų, mėnulių ir mažųjų Saulės sistemos kūnų orbitiniai kampiniai momentai bei visų kūnų ašiniai sukimosi momentai sudaro tik apie 2 %.
Beveik visais atvejais plokštuma gali būti laikoma nekintama (nekintančia), kai dirbama [Niutono dinamikos] srityje.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra nekintama planetų sistemos plokštuma?
A: Nekintama planetų sistemos plokštuma yra plokštuma, einanti per jos baricentrą.
K.: Kaip Saulės sistemos nekintama plokštuma yra paveikta?
A: Apie 98 % nekintamos Saulės sistemos plokštumos sudaro keturių dujinių milžinių masė.
K: Su kuo suderinta nekintama Saulės sistemos plokštuma?
A: Nekintama Saulės sistemos plokštuma yra per 0,5° nuo Jupiterio orbitos plokštumos.
K: Kaip apskaičiuojama planetų sistemos nekintama plokštuma?
A: Planetų sistemos nekintama plokštuma apskaičiuojama pagal kampinių momentų sumą ir yra statmena planetų kampinio momento vektoriui.
K: Ar planetų sistemos nekintama plokštuma gali keistis?
Atsakymas: Planetų sistemos nekintama plokštuma yra beveik nekintama (nekintanti) visoje sistemoje.
Klausimas: Ar planetų sistemos nekintama plokštuma yra pagrįsta tik planetų orbitų plokštumomis?
A: Nekintama planetų sistemos plokštuma yra visų planetų orbitų ir sukimosi plokštumų svertinis vidurkis.
K: Kokia planetų sistemos nekintamos plokštumos reikšmė?
A: Nekintama planetų sistemos plokštuma yra svarbi plokštuma, į kurią reikia atsižvelgti norint suprasti bendrą sistemos dinamiką ir formavimąsi.
