Почему планеты вращаются вокруг Солнца?
Сегодня нет ни малейших сомнений в том, что Земля вращается вокруг Солнца. Если еще не так давно, в масштабах истории Вселенной, люди были уверены, что центром нашей Галактики является Земля, то сегодня нет никаких сомнений, что все происходит с точностью до наоборот.
От Птолемея до Ньютона
Представления о том, как расположены планеты на небосводе первым в своем трактате «Великое математическое построение по астрономии», высказал древнегреческий астроном Птолемей. Он первым предположил, что они совершают свои движения по кругу. Но Птолемей ошибочно считал, что все планеты, а также Луна и Солнце движутся вокруг Земли. Долгое время его трактат считался общепринятым как в арабском, так и западном мире.
Точку в этом спорном для человечества факте поставил Николай Коперник. Польский астроном создал свою гелиоцентрическую систему, в которой убедительно доказал, что Земля не является центром Вселенной, а все планеты, по его твердому убеждению, вращаются по орбитам вокруг Солнца. Работа польского ученого «О вращении небесных сфер», была издана в немецком Нюрнберге в 1543 году.
После смерти Коперника его труды продолжил датчанин Тихо Браге. Астроном, являющийся весьма состоятельным человеком, оборудовал принадлежащий ему остров, внушительными бронзовыми кругами, на которые наносил результаты наблюдения за небесными телами. Результаты, полученные Браге, помогли в исследовании математику Иоганну Кеплеру,который вывел три своих знаменитых закона движения планет.
Англичанин Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения, существенно продвинул представления человечества об эллиптических орбитах небесных тел. Его объяснения, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Луны, оказались убедительными для научного мира.
Почему планеты вращаются вокруг Солнца
Как Земля, так и все остальные планеты нашей солнечной системы движутся по своей траектории вокруг Солнца. Скорость их движения и траектория могут быть разными, однако все они держатся у нашего естественного светила.
Движение планет по орбите вокруг Солнца происходит под воздействием двоих сил:
- до центровой (сила тяготения Солнца);
- от центровой (силы инерции во время поступательного движения).
Срок, за который планеты совершают полный оборот вокруг Солнца, естественно различный. У Меркурия, самой ближней к звезде, он составляет 88 земных суток. Наша Земля проходит цикл за 365 дней и 6 часов. Самая крупная в Солнечной системе планета Юпитер завершает свой оборот за 11,9 земных лет. Ну а у Плутона, — наиболее удаленной от Солнца планеты оборот и вовсе составляет 247,7 года. +
Закон всемирного тяготения
Солнце является самым крупным объектом в нашей галактике. Масса нашего светила в разы превышает массу всех остальных тел в совокупности. А в физике, как известно, действует сила всемирного тяготения, которую никто не отменял, в том числе, и для Космоса.
Ее закон гласит, что тела с меньшей массой притягиваются к телам с большей массой. Именно поэтому все планеты, спутники и другие космические объекты и притягиваются к Солнцу, самому крупному из них.
Сила тяготения, к слову, аналогичным образом работает и на Земле.
Вспомните, что происходит с теннисным мячиком, брошенным в воздух. Он падает, притягиваясь к поверхности нашей планеты.
Понимая принцип стремления планет к Солнцу, возникает очевидный вопрос: почему они не падают на поверхность звезды, а движутся вокруг нее по собственной траектории. И этому также имеется вполне доступное объяснение.
Инерция
Согласно теории об образовании нашей звезды, около 4,57 млрд. лет назад в космосе возникло огромное количество пыли, которое постепенно превратилось в диск, а затем – в Солнце. Внешние частички этой пыли стали соединяться между собой, образуя планеты. Уже тогда они по инерции начали вращаться вокруг звезды и продолжают двигаться по той же траектории и сегодня.
Следует также учесть, что все планеты в нашей Солнечной системе движутся, не вокруг светила, а вокруг так называемого центра масс. Каждая при этом, вращаясь вокруг своей оси, слегка раскачиваются (подобно юле). К тому же и сама ось может ненамного смещаться.
Что же касается орбиты каждого из объектов, то траектория их движения зависит от скорости и массы. А эти показатели у всех объектов, как вы понимаете, разные. Вот почему Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, и никак иначе.
Таким образом, инерционное движение отдалят планету от Солнца, но до центровая сила искривляет траекторию и удерживает планету на орбите. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении, по тому же направлению и обращаются планеты вокруг своей оси (исключение Венера и Уран).
Практически каждая планета в период своего формирования подвергалась множеству ударов астероидов, в результате которых изменялась ее форма и радиус орбиты. Немаловажную роль играет также и тот факт близкого формирования группы планет и большого скопления космического мусора, в результате чего расстояние между ними минимальное, что, в свою очередь, приводит к нарушению гравитационного поля.
Движение планеты Земля вокруг Солнца и его значение
Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная.
Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.
Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности.
Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км.
Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние — 152 млн км. Эта точка называется афелием.
Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.
Вращение Земли вокруг Солнца
Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней.
Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения — с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.
Таким образом, наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.
Видео
Источник
Солнечная система
Солнечная система – это планетная система, состоящяя из Солнца в её центре и тел, вращающихся вокруг него. Система состоит из 8 (ранее 9) планет, около 170 известных планетных спутников, бесчисленного количества астероидов, комет и других ледяных тел и огромные просторы разреженного газа и пыли, которая известна как межпланетная среда.
Солнце, Луна и самые яркие планеты были видны невооруженным глазом древних астрономов. Их наблюдения и расчеты движения этих тел дали начало науке астрономии. Сегодня объем информации о движении, свойствах и составе планет, более мелких тел возрос до огромных размеров. Спектр наблюдательных приборов расширился далеко за пределы Солнечной системы до других галактик и края известной вселенной. Однако Солнечная система и ее внешняя граница все еще представляют собой предел нашей физической досягаемости и она остаются ядром нашего теоретического понимания космоса.
Запущенные с Земли космические зонды и посадочные аппараты собрали данные о планетах, спутниках, астероидах и других телах. Эти данные были добавлены к измерениям, собранным телескопами и другими приборами, а также пробам, полученным из метеоритов, лунных пород, которые были в распоряжении ученых. Вся эта информация тщательно изучается в попытках понять в деталях происхождение и эволюцию Солнечной системы.
Состав Солнечной системы
Расположенное в центре Солнечной системы и влияющее на движение всех остальных тел посредством своей гравитационной силы, Солнце само по себе содержит более 99% массы системы. Планеты в порядке их удаленности от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Четыре планеты от Юпитера до Нептуна – имеют кольцевые системы. Все планеты, кроме Меркурия и Венеры, имеют один или несколько спутников. Плутон официально он числился среди планет с тех пор, как был обнаружен в 1930 году на орбите за Нептуном. В 1992 году ледяной объект был обнаружен еще дальше от Солнца, чем Плутон. За этим последовало много других подобных открытий, в том числе объект под названием Эрида. Эта карликовая планета была, по меньшей мере, такой же большой, как Плутон. Стало очевидно, что Плутон был просто одним из самых крупных членов этой новой группы объектов, известной как пояс Койпера. Соответственно, в августе 2006 года Международный Астрономический Союз (МАС) проголосовала за отмену планетарного статуса Плутона и отнесение его к новой классификации под названием карликовая планета.
Любой естественный объект Солнечной системы, кроме Солнца, планеты, карликовой планеты или Луны, называется малым телом. К ним относятся астероиды, метеороиды и кометы. Большинство из нескольких сотен тысяч астероидов или малых планет, вращаются между Марсом и Юпитером в почти плоском кольце. Это место называется поясом астероидов. Осколки астероидов и других мелких частиц твердого вещества (размером менее нескольких десятков метров в поперечнике) часто называют метеороидами, чтобы отличить их от более крупных астероидных тел.
Несколько миллиардов комет Солнечной системы находятся в основном в двух областях системы. Более удаленное место, называемое облаком Оорта, представляет собой сферическую оболочку, окружающую Солнечную систему на расстоянии приблизительно 50 000 а.е., а это более чем в 1 000 раз превышает расстояние до орбиты Плутона. Другая облась – пояс Койпера, представляет собой толстую дискообразную зону, основная концентрация которой простирается на 30-50 а.е.от Солнца, за орбитой Нептуна, но включает в себя часть орбиты Плутона. (1 а.е. – это расстояние от Земли до Солнца, равная около 150 млн км).
Орбиты космеческих тел
Все планеты, скалистые астероиды и ледяные тела в поясе Койпера движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам в том же направлении, что и Солнце. Это движение называется прогрессирующим или прямым движением. Наблюдатель, смотрящий за системой с высоты, расположенной над северным полюсом Земли, обнаружил бы, что все эти орбитальные движения направлены против часовой стрелки. В отличие от этого, ядра комет в облаке Оорта находятся на орбитах, имеющих случайные направления, соответствующие их сферическому распределению вокруг плоскости планет.
Форма орбиты объекта определяется в терминах его эксцентриситета. Для идеально круглой орбиты эксцентриситет равен 0. С увеличением удлинения формы орбиты эксцентриситет увеличивается до значения 1. Из восьми планет Венера и Нептун имеют наиболее круговые орбиты вокруг Солнца с эксцентриситетами 0,007 и 0,009 соответственно. Меркурий имеет наибольший эксцентриситет равный 0,21, а карликовая планета Плутон имеет 0,25 и еще более эксцентрична. Еще одним определяющим признаком орбиты объекта вокруг Солнца является её наклон, то есть угол, который она образует с плоскостью земной орбиты – эклиптикой. Опять же, из всех планет наибольший наклон имеет Меркурий, его орбита лежит под углом 7° к эклиптике, орбита Плутона, по сравнению с ним, имеет гораздо более крутой наклон 17,1°. Орбиты малых тел обычно имеют как более высокие эксцентриситы, так и более высокие наклоны, чем орбиты планет. Некоторые кометы из облака Оорта имеют наклон более 90°, а это говорит о том, что их движение вокруг Солнца, противоположно вращению Солнца или ретроградно.
Планеты и спутники Солнечной системы
8 планет можно разделить на две различные категории на основе их плотности (массы на единицу объема). 4 внутренние или земные планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они имеют каменистый состав и плотность более 3 г/см 3 . (Плотность воды составляет 1 г/см 3 ). 4 внешние планеты, газовые гиганты:Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют собой крупные объекты с плотностью менее 2 г/см 3 . Они состоят главным образом из водорода и гелия (Юпитер и Сатурн) или изо льда, камня, водорода и гелия (Уран и Нептун). Карликовая планета Плутон уникальна – это ледяное тело низкой плотности, меньшее, чем наша Луна. Плутон больше похож на кометы или на большие ледяные спутники внешних планет, чем на саму планету. Его нахождение в составе пояса Койпера объясняет эти аномалии.
Относительно небольшие внутренние планеты имеют твердую поверхность, не имеют кольцевых систем и имеют мало или вообще не имеют спутников. Атмосферы Венеры, Земли и Марса состоят из значительного процента окисленных соединений, таких как углекислый газ. Среди внутренних планет только Земля обладает сильным магнитным полем, которое защищает ее от враждебной среды.
4 гигантские внешние планеты намного массивнее планет земной группы и имеют огромную атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия. Однако, у них нет твердой поверхности, а их плотность настолько мала, что один из них, Сатурн, действительно плавал бы в воде. Каждая из внешних планет имеет магнитное поле, кольцевую систему и множество известных спутников. У Плутона нет известных колец и только 5 известных лун. Несколько других объектов пояса Койпера и некоторые астероиды также имеют свои собственные спутники.
Большинство известных спутников движутся вокруг своих планет в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца. Они весьма разнообразны, представляя широкий диапазон окружающих сред. Спутник Ио вращается вокруг Юпитера и имеет интенсивный вулканизм на своей поверхности. Самый большой спутник Сатурна, Титан по размеру больше, чем планета Меркурий. Тритон движется по ретроградной орбите вокруг Нептуна, то есть в противоположном направлении от орбиты планеты вокруг Солнца. Температура на поверхности спутника составляет всего -236 °C.
Астероиды и кометы Солнечной системы
Астероиды и кометы являются остатками процесса планетообразования во внутренней и внешней Солнечной системе соответственно. Пояс астероидов является домом для скалистых тел размером от самого большого известного астероида Цереры (также классифицируемого МАС как карликовая планета), диаметром примерно 940 км, до микроскопических частиц пыли, рассеянных по всему поясу. Некоторые астероиды движутся по траекториям, пересекающим орбиту Земли, что создает возможности для столкновений с планетой.
Редкие столкновения относительно крупных объектов (диаметром более 1 км) с Землей могут быть разрушительными, как в случае столкновения с астероидом, которое, как полагают, было ответственно за массовое вымирание видов в конце мелового периода 65 миллионов лет назад. Наблюдения с Земли, которые были подтверждены космическими аппаратами, показывают, что некоторые астероиды в основном металлические (главным образом железные), другие каменистые, а третьи богаты органическими соединениями, напоминающими углеродистые хондритовые метеориты. Астероиды, посещаемые космическими аппаратами, представляют собой объекты неправильной формы, испещренные кратерами. Некоторые из них сохранили очень примитивный материал с первых дней существования Солнечной системы.
Физические характеристики ядер комет принципиально отличаются от характеристик астероидов. Льды являются их основной составляющей, в основном замороженная вода, углекислый газ, окись углерода и метанол. Эти космические ледяные шары пронизаны каменной пылью и богатым разнообразием органических соединений.
Кометы могут быть классифицированы в соответствии с их орбитальным периодом, временем, которое требуется для их обращения вокруг Солнца. Кометы, имеющие орбитальные периоды более 200 лет (и обычно гораздо большие), называются долгопериодическими кометами. Кометы, которые возвращаются через меньшее время, являются короткопериодическими кометами.
Ядро типичной долгопериодической кометы имеет неправильную форму и несколько км в поперечнике. У неё может быть орбитальный период в миллионы лет, и она проводит большую часть своей жизни на огромных расстояниях от Солнца. Их орбиты могут быть наклонены в любом направлении. Напротив, большинство короткопериодических комет, особенно с периодом 20 лет и менее, движутся по более округлым орбитам вблизи плоскости Солнечной системы. Их источником считается гораздо более близкий пояс Койпера, которая лежит в плоскости Солнечной системы за орбитой Нептуна. Ядра комет в поясе Койпера были сфотографированы с Земли с помощью больших телескопов.
По мере того как кометы подходят близко к Солнцу, они нагреваются за счет солнечного нагрева и начинают выделять газы и пыль, которые образуют знакомые расплывчатые комы и длинные тонкие хвосты. Газ рассеивается в космосе, но частицы силикатов и органических соединений остаются на орбите Солнца по траекториям, очень похожим на траектории родительской кометы. Когда путь Земли вокруг Солнца пересекается с одной из этих пыльных орбит, происходит метеоритный дождь. Во время такого события ночные наблюдатели могут видеть десятки и сотни так называемых падающих звезд за один час. Хотя ночью можно наблюдать много случайных метеоров, во время метеорного дождя они происходят с гораздо большей скоростью. Даже в обычный день атмосфера Земли бомбардируется более чем 80 тоннами мелких астероидов и комет.
Источник