Waarom staat de draaiingsas van planeten scheef op het baanvlak?

[jebevers]

Kan iemand dit uitleggen?

Planeten draaien in een baan om de Zon. En ze draaien om hun eigen as. Die as staat scheef.

Uit NRC-Next van vandaag lees ik het popu-artikeltje 'Is er lente op Mars'. Wat daar in staat, heb ik mij nooit gerealiseerd.

1. De as van Uranus staat scheef. Maar liefst onder een hoek van 90 graden. Is eenvoudig te verklaren waarom die überhaupt scheef staat?

2. De as van de Aarde staat scheef onder een hoek van 23 graden. De as van Mars ook! Is te verklaren waarom die beide assen exact onder dezelfde hoek scheef staan?

[PdeJongh]

http://nl.wikipedia.org/wiki/Uranus_%28pla...9#Gekantelde_as

Je zou hier een kijkje kunnen nemen voor een antwoord op vraag 1

[jebevers]

Wikipedia legt mij hierin uit dat Uranus een scheve as van zelfs 98 graden heeft. Dat komt door een vermoedelijke botsing welke ook het grote aantal manen rond Uranus kan verklaren. Dit leidt bij mij tot een wedervraag:

1b. Staat de as van een 'normale' planeet dan in principe recht? Zijn alle planeten gebotst en daarmee scheef, of geldt dit alleen voor Uranus (98 graden) en Mars en Aarde (beide 23 graden).

Het maakt bovendien vraag 2 nog interessanter voor me: is er dan iets tegen de Aarde en tegen Mars gebotst waardoor beide planeten ineens exact 23 graden schever staan?

[Ger]

Er is een theorie dat de Aarde ooit is gebotst met een andere planeet, ik meen dat die Thelia wordt genoemd. Hieruit is toen de maan ontstaan, de resterende brokstukken hebben waarschijnlijk geresulteerd in de planetoïden, die je voorbij Mars tegenkomt. Dat zou dus een oorzaak betekenen voor de schuine as van de Aarde. Over Mars weet ik het niet zo, maar je hebt kans dat Mars destijds ook is gebombardeerd met brokstukken van Thelia. Dat laatste is echter puur speculatie van mijn kant. Misschien dat iemand anders daar wat meer van weet?

[Jan van de Velde]

Mars en Aarde staan helemaal niet beide exact 23 graden "uit het lood", aarde 23,5° en Mars 25,2°.

Blader maar eens door de Engelse wikipedia langs de planeten, en kijk in het kolommetje gegevens bij "axial tilt"

Die tilt is niks dan een kwestie van pech of geluk.

[jebevers]

Als Wikipedia de waarheid spreekt, spreekt NRC-Next de waarheid niet, hetgeen ik best wil geloven.

Mijn tweede vraag, waarom Aarde en Mars exact dezelfde scheefstand hebben, is daarmee niet beantwoord maar van tafel geveegd. Daar neem ik ook genoegen mee.

Rest me nog te vragen:

1b. of álle planeten scheef staan. Of staan alle planeten recht en staan slechts Aarde, Mars en Uranus scheef?

(2. Van tafel geveegd.)

3a. En komt die scheefstand dus inderdaad enkel door botsing met andere massa's?

Met als vervolgvraag naar aanleiding van de reactie van Ger:

3b. was een botsing met Thelia ook de aanleiding van de scheefstand van de as van Mars?

[jebevers]

Ik wilde mijn bericht nog even nader toelichten wat betreft mijn vraag van 1b. Maar dat lukte niet meer. Dan zo maar als toevoeging:

1b. álle mij bekende planeten staan scheef. Dit is het lijstje van Wikipedia:

Mercury ~0.01

Venus 2.64

Earth 23.439 281

Moon 1.5424

Mars 25.19

Ceres ~4

Pallas ~60

Jupiter 3.13

Saturn 26.73

Uranus 97.77

Neptune 28.32

Pluto 119.61

Eris unknown

Maar hoe zit het met planeten buiten ons zonnestelsel. Dus de vraag van 1b luidt: staat de as van planeten dus eigenlijk per definitie scheef?

[aaargh]

Het lijkt me logisch dat exoplaneten ook scheef op hun as staan. Waarom zouden ze rechtstaan? Lijkt me teveel toeval hoor.

[jebevers]

Ik beantwoord daarmee mijn vragen: de as van alle planeten staat dus in principe recht, maar in de praktijk altijd wel een beetje of meer scheef, als gevolg van botsingen.

Wie daarmee niet eens is, moet nog maar even expliciet hierop reageren.

Rest nog vraag 3b:

Was een botsing met Thelia ook de aanleiding van de scheefstand van de as van Mars?

[eendavid]

mijn vermoeden (maar als iemand dit beter weet, voel je geroepen) is dat een relevante kanteling van de as veroorzaakt moet zijn door een botsing. Immers de theorie is dat planeten vormden door aaneenklonteren van de materie die in een schijf (die toch bij benadering vlak was) rond de zon draaide. Behoud van impulsmoment van de materie die samenklontert leert dan dat de rotatie-as (ongeveer) loodrecht op de schijf moet staan. De enige manier om een (relevante) kanteling de krijgen is dus door botsing met andere materie.

In principe heb je in het begin (tijdens het vormingsproces) zeer veel (kleine) botsingen. Dit zou een soort normaalverdeling in de hoek moeten geven (veel additieve factoren = normaal verdeeld), met gemiddelde 0 (in feite niet volledig normaal verdeeld, er moet zo op het zicht nog vermenigvuldigd worden met een factor

\(sin(\theta)\)

). Vermoedelijk (gewoon volgens mijn bescheiden mening) van veel grotere rol zijn de latere botsingen met grotere objecten. Het is aannemelijk dat als er genoeg niet-zon-materie is voor planeten er ook genoeg zal zijn voor ander tuig, en dat het dus inderdaad eerder toeval zou zijn moest de as loodrecht staan op het draaivlak.

Kortom: perfect loodrecht bestaat niet (onder ander omdat de schijf wel een beetje een dikte heeft en de draaias bij vorming dus wel een beetje gekanteld kan zijn). Afhankelijk van wat je scheef noemt (onder 0,1°? 0,01°?...) zullen er wel (exo)planeten zijn die 'recht' staan. Ofwel komt dit door toeval, ofwel bestaan er exotische systemen met planeten waarbij om één of andere mystieke reden geen (zeer weinig) grote objecten buiten de planeten bestaan, ofwel is het systeem nog niet zo oud en heeft de planeet enkel last gehad van de kleine botsingen.

[Jan van de Velde]

Nog even ter aanvulling van het tilt-lijstje: Venus staat niet bijna rechtop, maar juist bijna helemaal ondersteboven. Die draait precies andersom dan van een normaal "rechtopstaande" planeet verwacht zou mogen worden.