چرا سیارات به دور خورشید می چرخند؟

زمین هر روز یک بار حول محور خود چرخیده و طلوع و غروب خورشید را به عنوان یک ویژگی روزمره برای زندگی در این سیاره تبدیل می‌کند. این کار از زمان تشکیل زمین از ۴٫۶ میلیارد سال پیش تاکنون انجام شده و تا پایان عمر زمین که احتمالاً وقتی خورشید به یک غول سرخ و متورم تبدیل شده و سیاره را ببلعد، ادامه خواهد داشد. اما اصلاً چرا چرخش دارد؟

زمین از دیسکی از گازها و ذرات گرد و غبار که در اطراف خورشید تازه متولد شده می‌چرخیدند، تشکیل شده است. در این دیسک چرخان ذرات گرد و غبار و سنگ‌‌ها به هم چسبیده و زمین را تشکیل دادند. در ادامه با بزرگ شدن شدن زمین، سنگ‌های فضایی همچنان به سیاره نوپا برخورد می‌کردند، زمین نیز با استفاده از نیروی ذراتی که به آن برخورد می‌کرد شروع به حرکت کرد. از آنجایی که تمام ذرات موجود در منظومه شمسی اولیه در حال چرخش به دور خورشید بودند، این برخوردها کره زمین و سایر سیارات منظومه شمسی را در جهت مشابه چرخاند.

اما چرا منظومه شمسی از اول چرخش داشت؟

خورشید و منظومه شمسی هنگامی شکل گرفتند که ابری از ذرات گرد و غبار و گازها به دلیل وزن زیاد فروپاشی کرد. بیشتر گازها متراکم شده و خورشید را ساختند در حالی که مواد باقیمانده تبدیل به دیسکی شدند که خورشید را احاطه کرده و تشکیل دهنده سیاره اطراف آن بودند.

قبل از فروپاشی اولیه، مولکول‌های گاز و ذرات گرد و غبار در همه جا حرکت می‌کردند، برخی از گازها و ذرات گرد و غبار حرکت خود را به یک جهت خاص تغییر داده و شروع به چرخش کردند. هنگامی که گازها فروپاشیدند سرعت چرخش ابر فزایش پیدا کرد، دقیقاً همانطور که اسکیت‌بازان وقتی بازوها و پاهای جمع می‌کنند سریعتر می‌چرخند.

از آنجایی که در فضا چیزی برای کم کردن سرعت وجود ندارد به محض اینکه جسمی شروع به چرخش کند، چرخش آن معمولاً ادامه می‌یابد. منظومه شمسی تازه شکل گرفته و در حال چرخش در این حالت مقدار زیادی تکانه دورانی (Angular momentum) دارد، تکانه دورانی کمیتی است که گرایش جسم به ادامه چرخش را توصیف می‌کند. در نتیجه تمام سیارات در همان جهتی می‌چرخند که منظومه شمسی هنگام شکل‌گیری داشت.

اما امروز برخی سیارات چرخش خاص خود را دارند، زهره در جهت مخالف زمین می‌چرخد و محور چرخش اورانوس ۹۰ درجه شیب دارد. دانشمندان مطمئن نیستند که چه اتفاقی برای این دو سیاره افتاده اما چند فرضیه‌ در این مورد وجود دارد. احتمالاً یک برخورد شدید باعث تغییر جهت چرخش سیاره زهره شده است. یا شاید چرخش زهره درست مانند سایر سیارات بود اما با گذشت زمان کشش گرانشی خورشید بر ابرهای ضخیم زهره تاثیر گذاشت که ترکیب این نیرو با نیروی اصطکاک بین هسته و گوشته سبب تغییر ناگهانی چرخش این سیاره شد. یک مطالعه در سال ۲۰۰۱ نشان داد که برهم کنش‌های گرانشی با خورشید به همراه سایر عوامل ممکن است باعث کند شدن چرخش زهره و تغییر جهت چرخش آن شود.

در مورد اورانوس دانشمندان می‌گویند که برخورد یک یا چندباره، یک جسم بزرگ به این سیاره سبب تغییر زاویه چرخش اورانوس شده است. با وجود این نوع آشفتگی‌ها همه چیز در فضا در یک جهت یا جهت مخالف می‌چرخد. زیرا چرخش رفتار اساسی همه اشیاء در جهان است (چرا چرخش اورانوس برخلاف سایر سیارات از کناره های آن است؟).

سیارک‌ها، ستاره‌ها، کهکشان‌ها و همه اشیاء می‌چرخند، به گفته ناسا ۲۳۰ میلیون سال طول می‌کشد تا منظومه شمسی یک دور کامل به دور کهکشان راه شیری بچرخد. تپ‌اخترها (Pulsar) اجسام متراکم و دورانی هستند که باقیمانده ستاره‌های مرده هستند، این اجسام بیشترین سرعت چرخش به دور خود را دارند. برخی تپ‌اخترها که قطری برابر با اندازه یک شهر دارند می‌توانند صدها بار در ثانیه به دور خود بچرخند. سریعترین تپ‌اختر در سال ۲۰۰۶ کشف شد که دانشمندان به آن لقب Terzan 5ad را دادند این جسم ۷۱۶ بار در ثانیه به دور خود می‌چرخد. سیاه‌چاله‌ها حتی می‌توانند سریعتر از تپ‌اخترها باشند، به عنوان مثال سیاه‌چاله‌ GRS 1915+105 می‌تواند با سرعت ۹۲۰ تا ۱۱۵۰ دور در ثانیه بچرخد.

اما سرعت چرخش اجسام در فضا می‌تواند کمتر شود. هنگامی که خورشید تازه شکل گرفته بود هر چهار روز یک بار به دور خود می‌چرخید اما امروز ۲۵ روز طول می‌کشد تا یک بار به دور خود بچرخد. به گفته نائوز فعل و انفعالات بین میدان مغناطیسی خورشید با بادهای خورشیدی سبب کاهش سرعت چرخش آن شده است. حتی سرعت چرخش زمین نیز کاهش می‌یابد، زیرا با افزایش فاصله ماه از زمین سرعت چرخش زمین کاهش می‌یابد.