¿De dónde obtienen los planetas la energía para girar alrededor del sol?

Question

Sabemos que cada planeta de nuestro sistema solar gira alrededor del sol en una órbita determinada. Pero, ¿de dónde sacan la energía para girar alrededor del sol? ¿Y por qué no caen en el sol si sólo actúa la fuerza gravitatoria, que siempre es atractiva en la naturaleza?

Answer 1

Técnicamente están cayendo hacia el sol. La fuerza gravitatoria del sol es lo que los mantiene en órbita alrededor del sol y no flotando. Pero también se mueven muy rápido. Se mueven tan rápido que la dirección en la que son atraídos por el sol cambia constantemente y les hace girar alrededor de él en lugar de caer en él.

Y como no encuentran grandes cantidades de fricción mientras se mueven por el espacio (es un casi-vacío) no necesitan energía para seguir moviéndose.

Answer 2

Permítanme responder a otro componente: donde el inicial energía para su movimiento.

Imagina dos cuerpos separados por una gran distancia. En este caso, la atracción gravitatoria es pequeña y el potencial gravitatorio es bajo. Sus velocidades relativas son casi nulas. A todos los efectos, nuestra contabilidad energética se reduce a cero. KE=0 GE=0 (cinética y gravitatoria).

Esta no es una mala descripción de la nube de gases de la que se formó nuestro sistema solar. Es cierto que los átomos que más tarde formarán los planetas y el sol se mezclaron y dispersaron, pero las afirmaciones anteriores sobre la energía cinética y gravitatoria siguen siendo aplicables a grandes rasgos.

La energía necesaria para iniciar una órbita procedía entonces de poner potencial gravitatorio en el negativos . Por eso el potencial gravitatorio es GE=-G m1 m2 / r. Teníamos energía cero al principio, y terminamos con una energía potencial gravitatoria de -2 unidades.

¿Por qué 2? Porque el cierre de la distancia entre los cuerpos liberó energía que fue a parar por igual a 2 lugares diferentes. Una es cinética, que se manifiesta actualmente como tal en la órbita, la otra son las pérdidas por fricción. Esta fue a calentar las cosas, y luego fue irradiada al espacio. Llamaré a esta energía térmica liberada del cambio gravitacional TE.

Estado inicial:

$$GE + KE + TE = 0 \\ 0 + 0 + 0 = 0$$

Estado final:

$$GE + KE + TE = 0 \\ -2 + 1 + 1 = 0$$

La energía total es constante, satisfaciendo la conservación de la energía.