Perché i pianeti nel nostro sistema solare orbitano sullo stesso piano?

(Sì, escludo Plutone da questo nello stesso modo in cui è stato escluso per non essere un pianeta)

Osservando l'orbita dei pianeti del Sole sembrano tutti relativamente planari e approssimativamente tutti orbitano lungo lo stesso piano.

Ciò è dovuto al modo in cui è stato formato il nostro sistema solare o è un fenomeno fisico osservato in altri sistemi?

Nello stadio protostar del Sole, era circondato da una nuvola di gas (rotante). Questa nuvola si è comportata come un fluido (beh, un gas è un fluido), quindi si è appiattito in un disco di accrescimento a causa della conservazione del momento angolare. Alla fine i pianeti si sono formati dalla polvere / gas nel disco dalla compressione della polvere nel disco. Questo processo non finirà per spostare la polvere fuori dal piano (tutta la forza di gravità verticale è verso il disco), quindi anche il pianeta finale è sul piano.

Perché un disco di accrescimento deve essere piatto? Bene, in primo luogo, immaginiamo la protostar e la nuvola di gas prima che si formasse il disco di accrescimento. Di solito una tale configurazione avrà particelle che ruotano principalmente in una direzione. Quelli che ruotano in orbite retrograde finiranno per invertirsi a causa delle collisioni.

In questa sfera di gas, ci sarà un numero uguale di particelle con velocità verticali positive e negative (in un dato punto nel tempo; a causa della rotazione i segni di velocità si capovolgeranno). Dalle collisioni, alla fine questi diventeranno tutti zero.

Una particella che ruota attorno a un pianeta ruoterà sempre in modo tale che la proiezione sul pianeta sia un grande cerchio. Quindi non possiamo avere una particella con velocità verticale zero ma con posizione verticale diversa da zero (poiché ciò implicherebbe un'orbita che non è un grande cerchio). Così come diminuisce la velocità verticale, diminuisce anche l'inclinazione dell'orbita. Alla fine porta a un disco di accrescimento con una diffusione verticale molto ridotta.

Un semplice argomento per cui la nuvola di gas in orbita attorno al Protosun ha formato un disco è il seguente.

Esistono due proprietà caratteristiche di questa nuvola di gas: la sua energia totale e il suo momento angolare totale. Mentre il momento angolare viene conservato, l'energia non lo è: la radiazione riduce la temperatura del fluido e quindi l'energia. Quindi, alla fine, la nuvola si deposita in uno stato di energia minima in un dato momento angolare e questo è un disco in rotazione circolare (in modo che la maggior parte dell'energia cinetica [incluso il calore] sia in componenti di velocità che contribuiscono al momento angolare totale).

La ridistribuzione del momento angolare tra gli elementi gassosi nel disco determina un trasporto verso l'esterno del momento angolare e il trasporto verso l'interno del gas, con conseguente accrescimento sul Protosun.

Immagina una particella che andava contro il grano, come in esso andava retrograda rispetto alle altre. È molto probabile che nel corso di milioni di anni si romperà in cose che vanno nella direzione opposta e cambieranno la propria direzione per corrispondere alla maggioranza.

Lo stesso vale per le orbite non planari, una particella che viaggiava in un'orbita polare relativa all '"equatore" del disco di accrescimento alla fine si spezzerebbe in abbastanza cose da cambiare il suo percorso per corrispondere alla maggioranza.