Astronomie

Pourquoi le barycentre Soleil-Jupiter est en dehors du Soleil ?

Pourquoi le barycentre Soleil-Jupiter est en dehors du Soleil ?


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Le barycentre Terre-Lune serait à l'intérieur de la Terre. Mais le rapport de masse Lune-Terre (1,2%) est plus grand que le rapport de masse Jupiter-Soleil (0,09%). Alors comment se fait-il que le barycentre Jupiter-Soleil se trouve en dehors de la surface du Soleil ?


Il y a trois facteurs qui jouent tous dans cela :

  • Le rapport de masse Jupiter/Soleil
  • La distance Jupiter/Soleil
  • Le rayon du Soleil

Le barycentre de toute paire de masses en orbite se trouve sur la ligne reliant leurs centres de masse, et sa position dépend des masses des deux objets.

Si deux objets ont la même masse, leur barycentre se situera à mi-chemin entre eux. Si l'un est deux fois plus massif que l'autre, le centre de masse sera à 1/3 du chemin de la plus grande masse à la plus petite. La formule est :

Sb=DSP*MP/(MS+MP)

MS et MP sont les masses du Soleil et de la planète, respectivement, DSP est la distance entre leurs centres de masse, et DSb est la distance du centre de masse du Soleil au barycentre.

Enfin, que le barycentre soit ou non à l'intérieur du Soleil dépend du rayon du Soleil. La distance qui le sépare du centre de masse du Soleil n'est pas affectée par le rayon du Soleil.

Pour le couple Terre-Soleil, MP/(MS+MP) est 3.0×10-6

Pour le couple Jupiter-Soleil, MP/(MS+MP) est 9.5×10-4

Le barycentre Terre-Soleil est donc d'environ 3,0 × 10-6 de la distance du Centre du Soleil à la Terre, soit environ 279 milles. Le barycentre Jupiter-Soleil est d'environ 9,5 × 10-4 (un nombre 300 fois plus grand) fois la distance de Jupiter (un nombre 5,2 fois plus grand) et sort à 459 000 milles, ce qui est juste un peu plus grand que le rayon du Soleil de 430 000 milles.

C'est en dehors du Soleil car Jupiter est plus massif que la Terre et plus éloigné du Soleil. C'est juste la façon dont les chiffres fonctionnent - rien de plus profond que cela.


Si vous pensez que Jupiter est en orbite autour du Soleil, vous vous trompez

Si nous imaginons le système solaire, nous imaginons souvent notre étoile dominante au centre des choses, statique et immobile alors que les planètes tournent autour d'elle. Cette image rend les choses simples à comprendre, mais techniquement, elle est inexacte. Prenez notre plus grande planète Jupiter, par exemple. Il ne tourne pas autour du centre du soleil - il tourne autour d'un endroit dans l'espace vide entre lui et le soleil appelé barycentre. C'est parce que le soleil n'exerce pas seulement la gravité sur Jupiter - Jupiter est si gros que sa propre attraction affecte également la façon dont le soleil se déplace.

Le soleil est environ 1 000 fois plus massif que Jupiter, et ces deux corps s'influencent proportionnellement en fonction de la distance et de la masse, de sorte que la gravité de Jupiter tire sur le soleil est un millième de la gravité du soleil tire sur Jupiter. Et l'orbite de Jupiter prend 11,8 années terrestres pour se terminer, et le soleil se déplace autour du barycentre prend le même temps.

Le barycentre de Sol-Jupiter se trouve à 1,07 fois le rayon du soleil par rapport au centre du soleil, ou 7 % du rayon du soleil par rapport à la surface. Le soleil orbite également à cet endroit si vous regardez le plan planétaire d'en haut, vous remarquerez une légère oscillation lorsque le soleil se déplace autour de la Voie lactée, comme cette animation hypnotique de la NASA aide à l'expliquer.

Ce n'est pas seulement un fait cool pour impressionner les gens lors de dîners - après tout, qui n'aime pas une personne qui commence des phrases par "Eh bien, techniquement. " - l'application pratique est que les scientifiques chasseurs de planètes peuvent rechercher une oscillation similaire dans d'autres étoiles et en déduire l'existence d'autres corps célestes massifs.

Et si nous sont Devenant technique, il convient de noter qu'aucune autre planète n'orbite non plus autour du centre exact du soleil. Mais la quantité qu'ils affectent le soleil est si négligeable qu'ils orbitent effectivement autour du centre, car leurs (nos) barycentres respectifs sont enfouis profondément dans le plasma brûlant de l'étoile.

L'une des raisons à cela est due à la présence surdimensionnée de Jupiter : si vous empiliez toutes les autres planètes sur un côté d'une échelle certes gigantesque, puis doubliez cette pile de planètes juste pour faire bonne mesure, l'énorme Jupiter l'emporterait toujours sur tout cela.

Ne désespérons pas, cependant. Tout ce qu'on nous a appris n'est pas faux ! En savoir plus sur les barycentres des orbites nous rappelle que toutes choses sont liées et que toutes les choses s'influencent les unes les autres - parfois dans une grande mesure, parfois dans une petite mesure, mais toujours de manière mesurable. Notre système solaire n'est pas une série de cercles en rotation - pensez plutôt à un nuage mathématique palpitant, pulsant lorsque chaque élément voyage sur sa propre orbite. Nous vivons dans un système de sphères aux formes étranges, liées les unes aux autres, traçant un fascinant chemin partagé à travers l'espace.


Barycentre : Les planètes ne tournent pas autour du Soleil.

Les planètes ne tournent pas autour du Soleil. On nous a tous mal appris dans les écoles que les planètes orbitent autour du Soleil. Si les planètes ne tournent pas autour du Soleil, alors sur quoi gravitent-elles ? Alors découvrons-le.

Les planètes ne sont pas en orbite autour de leurs étoiles hôtes. Dans les écoles, on nous a tous mal enseigné. Techniquement, les planètes orbitent autour du barycentre. Maintenant, vous pensez qu'est-ce que le barycentre ? Afin de comprendre ce qu'est le barycentre, nous devons d'abord comprendre la masse du centre.

Le centre de masse est défini comme le point à partir duquel l'ensemble de l'objet peut être équilibré. Dans le cas des règles, c'est le milieu de la règle. Dans les objets uniformes, la masse centrale est au centre de l'objet.

Le barycentre est un centre de masse commun à deux objets. Le barycentre est toujours situé à proximité des objets les plus lourds.

Par exemple, regardez la vidéo si les deux objets ont la même masse alors le barycentre est au milieu. À mesure que la masse de l'objet « A » diminue, le barycentre se déplace vers l'objet massif « B ».

Le barycentre n'est pas un point fixe, il change en fonction de la position des planètes. L'image ci-dessous montre le barycentre du système solaire à différents moments.

Jusqu'à présent, si vous ne comprenez pas ce qu'est le barycentre, envisagez de les joindre avec un bâton et essayez de les équilibrer. Le point à partir duquel les balles s'équilibreront s'appelle le barycentre. L'emplacement du Barycenter dépendra des masses de balles.

Dans notre système solaire, seul le barycentre de Jupiter et du Soleil se trouve à l'extérieur de la surface du Soleil, le barycentre des autres objets se trouve à l'intérieur du Soleil.

Par conséquent, les planètes ne tournent pas autour du Soleil, mais techniquement, les planètes et le Soleil tournent autour de leur centre de masse commun appelé le Barycentre.


Contenu

Le barycentre est l'un des foyers de l'orbite elliptique de chaque corps. C'est un concept important dans les domaines de l'astronomie et de l'astrophysique. Si une est la distance entre les centres des deux corps (le demi-grand axe du système), r1 est le demi-grand axe de l'orbite du primaire autour du barycentre, et r2 = uner1 est le demi-grand axe de l'orbite du secondaire. Lorsque le barycentre est situé dans le corps le plus massif, ce corps semblera « vaciller » plutôt que de suivre une orbite discernable. Dans un cas simple à deux corps, r1, la distance du centre du primaire au barycentre est donnée par :

r1 est la distance du corps 1 au barycentre une est la distance entre les centres des deux corps m1 et m2 sont les masses des deux corps.

Exemples primaire-secondaire

Le tableau suivant présente quelques exemples du système solaire. Les chiffres sont arrondis à trois chiffres significatifs. Le terme primaire-secondaire est utilisé pour distinguer les participants impliqués avec le plus grand appelé « le primaire » et le plus petit appelé « le secondaire ».

  • m1 est la masse du primaire dans les masses terrestres M)
  • m2 est la masse du secondaire dans les masses terrestres M)
  • r1 (km) est la distance entre le centre du primaire et le barycentre
  • R1 (km) est le rayon du primaire
  • r1 / R1 une valeur inférieure à un signifie que le barycentre se trouve à l'intérieur du primaire

A l'intérieur ou à l'extérieur du Soleil ?

Si m1m2 — ce qui est vrai pour le Soleil et n'importe quelle planète — alors le rapport r1 / R1 se rapproche de :

Par conséquent, le barycentre du système Soleil-planète se trouvera à l'extérieur du Soleil seulement si :

C'est-à-dire là où la planète est massive et loin du Soleil.

Si Jupiter avait l'orbite de Mercure (57 900 000 & 160 km, 0,387 & 160 AU), le barycentre Soleil-Jupiter serait à environ 55 000 & 160 km du centre du Soleil ( r1 / R1 0,08 ). Mais même si la Terre avait l'orbite d'Eris (1,02 × 10 10  km, 68 AU), le barycentre Soleil-Terre serait toujours dans le Soleil (à un peu plus de 30 000 km du centre).

Pour calculer le mouvement réel du Soleil, vous devez additionner toutes les influences de toutes les planètes, comètes, astéroïdes, etc. du système solaire (voir m-problème corporel). Si toutes les planètes étaient alignées du même côté du Soleil, le centre de masse combiné se situerait à environ 500 000 à 160 km au-dessus de la surface du Soleil.

Les calculs ci-dessus sont basés sur la distance moyenne entre les corps et donnent la valeur moyenne r1. Mais toutes les orbites célestes sont elliptiques, et la distance entre les corps varie entre les absides, en fonction de l'excentricité, e. Par conséquent, la position du barycentre varie également, et il est possible dans certains systèmes que le barycentre soit parfois à l'intérieur et parfois à l'extérieur le corps le plus massif. Cela se produit lorsque :

Notez que le système Soleil-Jupiter, avec eJupiter =ـ.0484, ne parvient pas à se qualifier : 1,05 < 1,07 > 0,954 .


Importance du barycentre

Les barycentres sont utiles pour les astronomes cherchant à identifier de nouvelles planètes autour d'étoiles situées en dehors de notre système solaire. Une étoile et une planète tournent généralement autour d'un centre commun, et comme l'étoile est plus grande, le centre de masse se trouve à l'intérieur de l'étoile. L'étoile vacille ainsi le long de sa trajectoire et les astronomes prendront cela comme une indication d'une planète existante. Les planètes extrasolaires ne sont pas faciles à observer directement car elles sont cachées par l'éclat des étoiles. Plusieurs planètes de ce type ont été identifiées avec cette approche.


Réponses et réponses

>>Je croyais que la Terre orbite autour du barycentre Terre-Lune,

Oui, j'aurais dû le mentionner.

Ainsi, par exemple, l'ISS orbite autour de la Terre plutôt que du barycentre de la Terre et de la Lune

>> qui lui-même orbite autour du barycentre du système solaire.

Je ne pense pas. Le barycentre créé par un objet théorique en orbite autour de l'ISS serait toujours en orbite autour de la Terre plutôt que de la Lune terrestre bc

Lorsque vous demandez si A est en orbite autour de B, vous devez être précis sur le cadre de référence que vous utilisez. Il est également bon de s'en tenir à un sens de l'orbite.

L'ISS orbite autour de la Terre (ou plutôt du barycentre ISS-Terre) dans le référentiel centré sur le barycentre du système Terre-ISS. Notez que cela signifie qu'il est facile dans ce cadre de référence de décrire le mouvement de l'ISS en utilisant des solutions à 2 corps (c'est-à-dire des orbites képlériennes).

Si vous deviez passer au cadre de référence du barycentre Terre-Lune (et, implicitement, de l'ISS également), vous découvririez que l'ISS suit une trajectoire en spirale autour d'elle qui ne peut plus être décrite en termes de sections coniques képlériennes. . Mais il peut être traité comme une combinaison du barycentre Terre-ISS en orbite autour de l'ISS, plus le barycentre Terre-ISS en orbite autour du barycentre Terre (avec ISS)-Lune.
Tant que lorsque vous dites « orbite », vous pensez aux orbites képlériennes et pas seulement au fait que quelque chose tourne autour d'un certain point d'une manière ou d'une autre, vous ne pouvez pas dire que dans cette ForR ISS tourne uniquement autour de la Terre Je ne peux pas dire qu'il orbite juste autour du barycentre EM.

Pour visualiser cela, imaginez attacher des propulseurs à l'ISS et élever son orbite. Lorsque vous commencez, vous êtes susceptible de dire qu'il est en orbite autour de la Terre (vous utilisez le FoR centré sur la Terre), et si vous le soulevez, par ex. bien au-delà de l'orbite de la Lune, vous seriez enclin à dire qu'elle orbite maintenant autour du barycentre E-M. Remarquez à quel point le processus s'est déroulé sans heurts. Alors que l'ampleur des forces agissant sur l'ISS variait, il n'y a pas eu de saut qualitatif soudain. Il n'y a jamais eu un moment où la Lune a « activé » son influence sur l'ISS. La seule chose qui a changé est votre choix d'un FoR pour décrire le mouvement d'une manière plus pratique.


Gardez à l'esprit, cependant, que même ces orbites kepleriennes fragmentaires ne seront que des approximations des chemins réels des objets, en raison des perturbations des objets que vous ignorez à un stade donné. Puisqu'il y a toujours plus de 2 objets en dehors des expériences de pensée idéalisées, les orbites képlériennes parfaites n'existent pas.


Revenons à la question initiale. Quand vous dites que le Soleil orbite autour de la CoM du système solaire, vous ne parlez évidemment pas d'orbites képlériennes. Le chemin que suit notre étoile dans ce référentiel est un motif irrégulier en boucle qui n'admet pas de solutions analytiques.
Il n'y a aucune différence si vous deviez dire que la Terre « orbite » autour de la CoM, car elle suit également un chemin irrégulier autour d'elle, affecté par tous les corps du système.

Quand vous dites que la Terre orbite autour du barycentre Terre-Soleil, vous choisissez un référentiel différent et décidez de traiter toutes les autres influences comme des perturbations dans l'espoir de simplifier drastiquement les calculs (vers une orbite à 2 corps) et de permettre au moins une solution approximative sans avoir recours à des simulations numériques.

De la même manière, vous pourriez dire que le Soleil orbite autour du barycentre Soleil-Jupiter, car l'attraction gravitationnelle de cette planète sur notre étoile est la plus forte, et traiter toutes les autres planètes comme des perturbateurs.


Découverte de la première lune hors du système solaire. C'est la taille de Neptune

Vue d'artiste de l'exomoon nouvellement découverte en orbite autour de l'exoplanète Kepler-1625b | Dan Durda/eurekalert.org

L'« exomoon » a été découverte en orbite autour de l'exoplanète Kepler-1625b – à environ 4 000 années-lumière de la Terre – par deux astronomes de l'Université Columbia.

Bangalore : Les astronomes viennent peut-être de découvrir la toute première lune en dehors de notre système solaire. Cette « exomoune » est de la taille de Neptune, bien plus grande que tous les astronomes lunaires s'attendaient à trouver, et remet en question les théories de la formation des planètes et des satellites.

Les résultats ont été publiés par deux astronomes de l'Université Columbia le 3 octobre dans la revue Avancées scientifiques.

Au cours des 20 dernières années environ, plus de 2 000 exoplanètes – des planètes en dehors de notre système solaire – ont été repérées et identifiées. La plupart d'entre eux sont de taille gargantuesque, un biais d'observation évident car leur taille facilite leur observation.

La méthode la plus courante pour observer ces exoplanètes est appelée la méthode du transit. Les télescopes sont configurés pour observer une étoile pendant de longues périodes et, si l'angle est correct, peuvent repérer une planète en orbite autour d'elle lorsqu'elle bloque brièvement une infime quantité de lumière. En calculant la quantité de lumière qu'il bloque, les scientifiques peuvent déduire la taille (et non la masse) de la planète. En observant la fréquence à laquelle cela se produit, ils peuvent également en déduire la période orbitale.

Découverte et confirmation

Les astronomes Alex Teachey et David Kipping se sont lancés à la recherche d'exounes à l'aide du télescope spatial Kepler et ont analysé les données de 284 exoplanètes découvertes par Kepler. Après l'avoir passé au peigne fin, ils se sont concentrés sur l'exoplanète Kepler-1625b, à environ 4 000 années-lumière de la Terre.

Il avait tous les bons chiffres : il était plusieurs fois plus gros que Jupiter, tournait autour d'une étoile hôte dont la masse est similaire à celle du soleil et est situé à la même distance que la terre du soleil. Il semblait montrer les signes d'une lune : atténuation régulière et périodique - et légère - de la lumière de l'étoile après le passage de la planète.

Ils espéraient trouver une lune de la taille des grandes lunes de Jupiter, puis ont demandé une observation plus détaillée avec le télescope Hubble.

En octobre dernier, ils ont observé le quatrième transit de l'exoplanète autour de son étoile avec Hubble, et cela a confirmé leurs découvertes.

"Ce fut un moment choquant de voir cette courbe de lumière, mon cœur a commencé à battre un peu plus vite et je n'arrêtais pas de regarder cette signature", a déclaré l'auteur principal Teachey, membre diplômé de la NSF en astronomie à Columbia. "Mais nous savions que notre travail consistait à garder la tête froide en testant toutes les manières imaginables dont les données pourraient nous tromper jusqu'à ce que nous nous retrouvions sans autre explication."

Dans les données de Hubble, ils ont vu une lune se traîner, "suivant la planète comme un chien suivant son propriétaire en laisse". La confirmation est venue à la fois sous la forme d'un deuxième creux transitoire, ainsi que d'un « oscillation ».

Deuxième confirmation

Un corps en orbite autour d'un autre est en fait un système de deux corps en orbite autour d'un barycentre commun. Dans le cas de la terre et du soleil, par exemple, puisque les deux corps ont une masse, les deux exercent une attraction gravitationnelle l'un sur l'autre. Mais celui du soleil est beaucoup plus puissant, et étant donné sa taille, le barycentre du système terre-soleil est à l'intérieur du soleil lui-même. Mais pour le système Soleil-Jupiter, le barycentre se situe juste à l'extérieur du soleil. Ainsi, l'observation de Jupiter faisant le tour du soleil montrera en fait que le soleil oscille également autour d'un point juste à l'extérieur de son corps.

Il s'agit en fait d'une deuxième méthode utilisée pour détecter les exoplanètes, et aider à trouver des planètes qui ont une masse importante (pas nécessairement une taille). C'était la même méthode utilisée pour offrir un soutien supplémentaire à l'existence d'une exomoune. Un observateur lointain muni d'un puissant télescope verrait notre système Terre-Lune en orbite autour du Soleil de la même manière. L'exosystème est en outre similaire à notre lune, à 1,5% de la masse de l'exoplanète.

Remise en cause des vieilles théories

L'exomoon semble avoir remis en cause nos théories sur la formation des satellites naturels. Une lune de la taille de Neptune est à la fois inhabituelle et inattendue.

"Ce serait le premier cas de détection d'une lune en dehors de notre système solaire", a déclaré Kipping, professeur adjoint d'astronomie à Columbia. "Si elle est confirmée par les observations de suivi de Hubble, la découverte pourrait fournir des indices vitaux sur le développement des systèmes planétaires et pourrait amener les experts à revoir les théories sur la formation des lunes autour des planètes."

Même si elles se trouvent dans la zone habitable de leur système, l'exoplanète et l'exo lune sont gazeuses et donc impropres à la vie.

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Pourquoi les médias d'information sont en crise et comment y remédier

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Le barycentre du système solaire

Réflexion intéressante sur DM. La quatrième édition d'Allen sur les quantités astrophysiques (2000) montre que la masse de Mercure à Pluton est de 446,6 masses terrestres, p. 293. La majeure partie se trouve dans Jupiter. Combien de DM est nécessaire pour accomplir ce qui est décrit dans #1 ? Les recherches continues de DM dans le système solaire continuent d'échouer, https://phys.org/news/2020-11-advanced-atomic-clock-dark-detector.html

Nous avons également plus de 4300 exoplanètes documentées maintenant, jusqu'à présent, je n'ai pas vu de rapports de DM influençant les orbites ou les systèmes des exoplanètes, par ex. TRAPPIST-1 ou autres. http://exoplanet.eu/catalog/, https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/index.html

Ed Stauffer

Intéressant Ed Stauffer. J'ai utilisé MS BING et j'ai trouvé ceci sur le barycentre du système solaire.

[Près de la surface du soleil Le barycentre du système solaire est donc proche de la surface du soleil, et parfois il tombe dans le Soleil lui-même. Le barycentre du système solaire est en constante évolution puisque les planètes sont toujours en mouvement. L'emplacement des planètes détermine la position du barycenter., Référence : www.worldatlas.com/articles/what-is-the-barycenter.html]

Il semble que les petits changements du barycentre soient attribués aux près de 447 masses terrestres en orbite autour du Soleil. DM aurait besoin d'un calcul précis pour montrer une différence et présenter des recherches de DM dans la zone locale - restent insaisissables.


AstroGeek

Dans cette foulée sur talk.origins, une de ces petites anecdotes inutiles est apparue récemment qui a attiré mon attention : le barycentre (ou « centre de masse ») du système Soleil-Jupiter est en fait juste à l'extérieur de la surface du Soleil. J'ai entendu dire qu'on peut considérer qu'une planète a une lune seulement si le barycentre du système planète-lune est à l'intérieur de la planète (comme c'est le cas du système Terre-Lune), mais que se passe-t-il si une planète a un barycentre en dehors du surface de l'étoile centrale ? Est-ce encore “en orbite“?

Eh bien, dans des cas comme celui-ci, le bon sens prévaut, et bien sûr, la masse du Soleil (1,981*10^30 kg) domine la masse de Jupiter (1,899*10^27 kg), par un facteur de mille à un. . Ainsi, alors que techniquement, le Soleil et Jupiter orbitent autour d'un barycentre commun à l'extérieur du Soleil, les masses relatives dictent que la planète est liée gravitationnellement au Soleil, et donc « en orbite » autour de lui.

Autre wikibit : si toutes les planètes étaient alignées d'un côté du Soleil, le barycentre commun serait à 500 000 kilomètres au-dessus de la surface.