Πώς επηρεάζουν οι άλλοι πλανήτες την τροχιά της Γης;

Καλλιτεχνική απεικόνιση του Ηλιακού μας συστήματος. Image Credit: NASA/JPL/SPL

Ας ξεκινήσουμε με το απλούστερο δυνατό “ηλιακό σύστημα”, το οποίο αποτελείται από τον Ήλιο και έναν πλανήτη (με μάζα φυσικά πολύ μικρότερη από του Ηλίου), σε μια κλειστή τροχιά γύρω του. Η μόνη δύναμη που ασκείται στον πλανήτη είναι η βαρυτική έλξη από τον Ήλιο και η τροχιά του είναι, στη γενικότερη περίπτωση, ελλειπτική.

Ας προσθέσουμε τώρα έναν δεύτερο πλανήτη (ο οποίος επίσης θα έχει μάζα πολύ μικρότερη του Ηλίου), σε μεγαλύτερη απόσταση. Πλέον ασκούνται στον κάθε πλανήτη η βαρυτική δύναμη από τον Ήλιο και η βαρυτική δύναμη από τον άλλον πλανήτη. Σε ακόμα μεγαλύτερη απόσταση, προσθέτουμε έναν τρίτο πλανήτη. Τι θα συμβεί; Το πρόβλημα γίνεται αρκετά περίπλοκο.

Στο σημείο αυτό ας κάνουμε την εξής παραδοχή. Γνωρίζουμε ότι ο Ήλιος συγκεντρώνει το μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας του Ηλιακού μας συστήματος (πάνω από το 99%). Επομένως, εφόσον η απόσταση μεταξύ των πλανητών είναι μεγάλη, μπορούμε να αγνοήσουμε αρχικά τις δυνάμεις μεταξύ τους (καθώς η βαρυτική δύναμη φθίνει γρήγορα με την απόσταση) και να εξετάσουμε την κίνησή τους μόνο λόγω της βαρυτικής έλξης από τον Ήλιο. Αυτό όμως ισοδυναμεί με το να εξετάζουμε την κάθε δυάδα “Ήλιος – πλανήτης” ξεχωριστά. Συνοπτικά λοιπόν, βλέπουμε ότι η βασική κίνηση των πλανητών είναι η ελλειπτική τροχιά γύρω από τον Ήλιο.

Παρόλα αυτά, οι επιδράσεις των άλλων πλανητών στις κινήσεις της Γης, τις οποίες αγνοήσαμε στην προηγούμενη ανάλυση, δεν είναι πάντοτε αμελητέες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι επιστήμονες χρειάζονται πολύ ακριβείς μετρήσεις για να μελετήσουν κάποιο φαινόμενο και τότε, οι επιδράσεις αυτές πρέπει να λαμβάνονται υπόψιν., Όλες οι δυνάμεις, πέραν από τη βαρυτική έλξη που ασκεί ο Ήλιος,  θεωρούνται ως “διαταραχές” στις βασικές κινήσεις των αντικειμένων και αφορούν όλα τα σώματα του Ηλιακού μας συστήματος. Χαρακτηριστικά τέτοια παραδείγματα είναι οι διαταραχές στις κινήσεις των κομητών ή του Ερμή.

Σαν αποτέλεσμα, η Γη πραγματοποιεί μια σειρά από “επιπλέον” κινήσεις* πέραν της περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο και την ιδιοπεριστροφή της. Οι πιο σημαντικές από τις “επιπλέον” αυτές κινήσεις είναι η μετάπτωση του άξονα περιστροφής, δηλαδή ο σχηματισμός μιας γωνίας ~23 μοιρών από την εκλειπτική (το επίπεδο περιστροφής των πλανητών γύρω από τον Ήλιο) και η κλόνηση του άξονα περιστροφής, δηλαδή μια  περιοδική κίνηση γύρω από τις γωνία των 23 μοιρών που αναφέραμε παραπάνω (Εικόνα 1).

Εικόνα 1: Περιστροφή άξονα (R), Μετάπτωση (P) και Κλόνηση (Ν) της Γης. Πηγή.

Οι κινήσεις αυτές οφείλονται κυρίως στον Ήλιο και στη Σελήνη, ωστόσο υπάρχει και πλανητική συνιστώσα, η οποία υπολογίζεται ότι είναι περίπου 500 φορές πιο ασθενής. Μια άλλη εκδήλωση της επίδρασης των πλανητών, είναι οι διαταραχές στην ελλειπτική τροχιά της Γης, όπου είναι δυνατόν να έχουμε μια επιμήκυνση του άξονα της έλλειψης σε συγκεκριμένες περιπτώσεις ευθυγράμμισης των πλανητών (κυρίως Δία και Αφροδίτης). Το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται περίπου κάθε 400 χιλιάδες χρόνια, και θεωρείται ότι μπορεί να έχει επιπτώσεις και στο κλίμα της Γης (βλέπε βίντεο παρακάτω).

Συμπερασματικά, οι επιδράσεις των υπόλοιπων πλανητών στην κίνηση της Γης είναι υπαρκτές και σε κάποιες περιπτώσεις μετρήσιμες, ωστόσο στη μεγάλη τους πλειοψηφία αμελητέες.

Περαιτέρω διάβασμα:

Σημειώσεις: Εδώ & εδώ

Βίντεο: Εδώ

* Να σημειώσουμε στο σημείο αυτό ότι στην αρχική, προσεγγιστική μας ανάλυση, θεωρήσαμε ότι οι πλανήτες είναι σφαιρικά, συμμετρικά σώματα. Αυτό μας επιτρέπει να αγνοήσουμε την ακριβή δομή τους και να τους χειριστούμε ως “υλικά σημεία”. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ότι ένας επιπλέον παράγοντας που περιπλέκει τις κινήσεις της Γης είναι το σχήμα της. Δηλαδή η Γη δεν είναι ένα απόλυτα συμμετρικό, σφαιρικό σώμα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την ύπαρξη ροπών, που θα επηρεάσουν την κίνηση της.

Συγγραφείς: Μάριος Καλομενόπουλος & Δημήτρης Μήλλας