Как узнать период обращения вокруг солнца

Цель работы: изучение движения тел под действием сил тяготения; проверка третьего закона Кеплера.

На смену геоцентрической системе мира, созданной в начале нашей эры Птолемеем, пришла гелиоцентрическая система, созданная Коперником. Несколько позднее немецкий астроном И. Кеплер на основе астрономических наблюдений установил законы движения планет вокруг Солнца.

Согласно 1-му закону Кеплера любая планета движется вокруг Солнца по замкнутой кривой, которая называется эллипсом (внешне похож на овал). Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. Эллипс имеет два фокуса: это две такие точки внутри кривой, сумма расстояний от которых до произвольной точки эллипса постоянна. Оказывается, что орбиты всех планет Солнечной системы лежат примерно в одной плоскости. Большинство планет движутся по орбитам-эллипсам, которые близки к окружностям. Лишь Марс и Плутон имеют сравнительно вытянутые орбиты.

Второй закон Кеплера устанавливает, что скорость планеты больше тогда, когда она в своем движении находится ближе к Солнцу (в так называемой точке перигелия) и меньше тогда, когда она находится на наибольшем расстоянии от Солнца (в точке афелия). Третий закон Кеплера устанавливает связь между периодом обращения планеты вокруг Солнца и ее средним расстоянием от Солнца, он применяется ко всему коллективу планет Солнечной системы.

Законы Кеплера получили свое объяснение лишь после открытия законов тяготения. Физические объекты участвуют в гравитационном взаимодействии, т.е. они притягиваются друг к другу. Гравитационное взаимодействие обладает всеобщей универсальностью: ему подвержены все материальные объекты и даже физические поля. Закон всемирного тяготения был открыт И. Ньютоном. Он утверждает, что два неподвижных точечных тела взаимодействуют друг с другом с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, т.е.

(1)

где γ называют гравитационной постоянной. Этот закон справедлив и для взаимодействия однородных шаров, но в этом случае под r следует понимать расстояние между их центрами.

Рассмотрим движение планеты вокруг Солнца (рис. 1). Планета движется под действием силы F (силы тяготения (1)), которая действует вдоль линии, соединяющей центры тел. Движением Солнца можно пренебречь, так как его масса М гораздо больше массы планеты m. Пусть орбита планеты представляет собой окружность, тогда скорость движения планеты направлена по касательной к этой окружности и перпендикулярно действующей силе. Скорость в этом случае постоянна по величине, поэтому планета движется с центростремительным ускорением. Второй закон Ньютона для этого движения выглядит следующим образом:

Отсюда получаем, что . Период обращения планеты вокруг Солнца . Выразив из предыдущей формулы v, получаем . Возведя правую и левую части этой формулы в квадрат, после преобразований получим:

(2)

Это и есть третий закон Кеплера, который можно сформулировать следующим образом: отношение куба расстояния от планеты до Солнца к квадрату периода ее обращения вокруг Солнца есть величина постоянная, одинаковая для всех планет Солнечной системы. В случае движения по эллипсу, когда расстояние от планеты до Солнца при движении изменяется, в законе фигурирует некоторое среднее расстояние, т.е. полусумма максимального и минимального расстояний от данной планеты до Солнца. Закон Кеплера справедлив для любой планетной системы, а также для системы спутников какой-либо конкретной планеты, например, для системы спутников Юпитера или Урана. В последнем случае под М в формуле (2) понимается масса соответственно Юпитера или Урана.

Источник

Период обращения Земли вокруг Солнца

Период обращения Земли вокруг Солнца – вопрос, который интересует многих обывателей. Ведь этот процесс является определяющим и оказывает существенное влияние на протекание жизни на земной поверхности. От его особенностей зависит погода, стабильность атмосферного состава, состояние биосферы.

Читайте также: Сгорела кожа под солнцем

Вращение вокруг оси

Наша планета совершает обороты вокруг самой себя и движется в направлении с запада на восток. Человек не может этого ощутить, т. к. движется вместе с ней. Последствия этого явления выглядят следующим образом:

смена дня и ночи;
период – 23 часа 57 минут;
угловой показатель – 15 градусов;
направление – против часовой стрелки;
скоростной параметр у экватора – 1668 км/ч.

Ежегодно происходит снижение скорости движения на 3 миллисекунды, что имеет тесную взаимосвязь с лунным притяжением (по предварительным оценкам ученых-астрономов).

Вращение вокруг Солнца

Осталось ответить на вопрос, каков период обращения Земли вокруг Солнца. Он составляет один земной год. Если привести точные подсчёты – это 365,2565 дней. Самая удалённая от светила область – Афелий, планета достигает её в июне. Самая ближняя точка – Перигелий (декабрь).

Изучая период обращения Земли вокруг Солнца, стоит отметить сильное влияние неправильной формы орбиты, которая оказывает воздействие на скоростной параметр. Когда космический объект достигает скорости 30,28 километров в секунду, он замедляет свой ход. Такой цикл повторяется до бесконечности. И от того, насколько точно он соблюдён, зависит существование всего живого.

В процессе ознакомления с поведением Земли при её движении по орбите представители учёного мира учитывают притяжение Луны и воздействие других звёзд.

Орбитальные характеристики планеты Земля

Основные нюансы

Прежде чем рассматривать период обращения Земли вокруг Солнца, необходимо изучить некоторые аспекты, связанные с ней. Дело в том, что наш шар занимает третье место по удалённости от небесного светила. Его формирование произошло из элементов туманности. Случилось это порядка 4,55 миллиардов лет тому назад. В ходе дальнейшего эволюционного развития сформировался неправильный шар. Уникальной стала и орбита, протяжённость которой сравнялась с величиной в 930 миллионов километров.

Исследователи астрономической сферы утверждают, что орбитальная часть планеты является эллиптической. В то время, когда средняя дистанция до светила равна 151 млн км. Точку, которая имеет максимальную удалённость от Земли, астрономы называют Афелием. Планета проходит вокруг неё в конце июня. А точку, находящуюся на максимально близкой дистанции, принято именовать Перигелием.

Так, полный оборот Земля совершает вокруг Солнца за 1 календарный год. Однако из-за некорректной формы орбиты оказывается существенное влияние на скорость, с которой движется наша планета. В летнее время она равна 29,28 километров в секунду, а затем происходит существенное ускорение после достижения максимальной скоростной отметки в 30,28 секунд в зоне Перигелия. Через некоторое время космическое тело замедляется, и цикл повторяется бесконечно. От того, насколько точно он соблюдён, зависит вся жизнь на планете Земля.

Важно!
В случае более внимательного ознакомления с таким аспектом, как время обращения Земли вокруг Солнца, стоит принять во внимание несколько важнейших аспектов и факторов. Особенно важная роль достаётся притяжению всех небесных тел и воздействию других звёзд. Существенное значение имеет характер, с которым движется наш естественный спутник.

Времена года

Чередование времён года

Итак, Земля делает оборот вокруг Солнца, за сколько это происходит? Ответ уже был дан. Полное количество дней – 365. При этом наша планета, как уже отмечалось, направляется на восток. Во время этого странствия космический объект сохраняет один и тот же угол наклона. Поэтому в рамках определённой орбитальной области он постоянно обращён конкретной стороной. Этот отрезок времени человечеством воспринимается как лето. На той стороне, которая «отвёрнута» от нашей звезды, наоборот – будет царить зима. Такое циклическое движение как раз и обеспечивает смену сезонов.

Итак, Земля совершает один оборот вокруг Солнца за год, за который проходит зима, весна, лето и осень. Дважды в этот отрезок времени оба полушария имеют идентичное сезонное состояние. Ведь наша планета поворачивается к звезде так, что она освещается равномерно по всей поверхности. Случается, это в осеннее и весеннее время – в дни равноденствия.

Среднее расстояние от Земли до Солнца

Как объяснить високосный год

Время обращения Земли вокруг Солнца – непросто 365 дней, а 365 дней и 6,5 часов. В свою очередь, период её движения вокруг собственной оси – 23 часа 57 минут. В итоге наблюдаются недостающие часы, которые впоследствии суммируются. Это приводит к появлению ещё суток в году. Их накопление происходит каждые 4 года – 29 февраля. Именно этим явлением можно объяснить так называемый високосный год, в котором 366 дней с дополнительным последним днём февраля. На порядок и характер поведения Земли серьёзное влияние оказывает её естественный спутник, имеющий мощное гравитационное поле. Это приводит к замедлению движения, что приводит к увеличению продолжительности суток: чем дальше, тем больше.

Расстояние между нами и светилом

Итак, очевидно, что Земля вращается вокруг Солнца, за сколько это происходит – тоже понятно. Во время протекания этого явления формируется, а затем действует центробежная сила, которая является противоречивой и отталкивает нас от звезды. Изменения скорости не наблюдается. Это создаёт препятствия для падения на Солнце и отдаления от всей его системы. Поэтому траектория движения является максимально точной.

Исследователям современности удалось серьёзно продвинуться в познаниях и расчётах. Однако многие вопросы до сих пор не раскрыты и требуют детального пояснения и рассмотрения. Поэтому учёные занимаются исследованиями и разрабатывают новое оборудование.

Источник

Как узнать период обращения вокруг солнца

§ 11. К онфигурация планет. С инодический период

1. Конфигурация планет и условия их видимости

У словия видимости планет Подробные сведения о положении планет и условиях их видимости даются в «Школьном астрономическом календаре» на каждый учебный год. Эту информацию можно найти и в Интернете. меняются по-разному: если Меркурий и Венеру можно видеть только утром или вечером, то остальные — Марс, Юпитер и Сатурн — бывают видны также и ночью. По временам одна или несколько планет могут быть вовсе не видны, поскольку они располагаются на небе поблизости от Солнца. В этом случае говорят, что планета находится в соединении с Солнцем. Если же планета располагается на небе вблизи точки, диаметрально противоположной Солнцу, то она находится в противостоянии . В этом случае планета появляется над горизонтом в то время, когда Солнце заходит, а заходит она одновременно с восходом Солнца. Следовательно, всю ночь планета находится над горизонтом.

Соединение и противостояние, а также другие характерные расположения планеты относительно Солнца называются конфигурациями . Внутренние планеты (Меркурий и Венера), которые всегда находятся внутри земной орбиты, и внешние, которые движутся вне её (все остальные планеты), меняют свои конфигурации по-разному. Названия различных конфигураций внутренних и внешних планет, которые характеризуют расположение планеты относительно Солнца на небе, приведены в таблице и на рисунке 3.4.

Рис. 3.4. Конфигурации внутренней и внешней планеты

Источник

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Читайте также: Кто такие солнце веры

Урок 08. Практическая работа № 2 «Законы Кеплера. Определение масс небесных тел»

Тема: Законы Кеплера. Определение масс небесных тел

Цель занятия: Освоить методику решения задач, используя законы движения планет.

Теоретические сведения

При решении задач неизвестное движение сравнивается с уже известным путём применения законов Кеплера и формул синодического периода обращения.

Первый закон Кеплера. Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон Кеплера. Радиус-вектор планеты описывает в равные времена равные площади.

Третий закон Кеплера. Квадраты времен обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит:

Для определения масс небесных тел применяют обобщённый третий закон Кеплера с учётом сил всемирного тяготения:

где М₁ и М₂ -массы каких-либо небесных тел, а m₁ и m₂ — соответственно массы их спутников.

Обобщённый третий закон Кеплера применим и к другим системам, например, к движению планеты вокруг Солнца и спутника вокруг планеты. Для этого сравнивают движение Луны вокруг Земли с движением спутника вокруг той планеты, массу которой определяют, и при этом массами спутников в сравнении с массой центрального тела пренебрегают. При этом в исходной формуле индекс надо отнести к движению Луны вокруг Земли массой , а индекс 2 –к движению любого спутника вокруг планеты массой . Тогда масса планеты вычисляется по формуле:

где Т_л и α _л— период и большая полуось орбиты спутника планеты , М⊕ -масса Земли.

Формулы, определяющие соотношение между сидерическим (звёздным) Т и синодическим периодами S планеты и периодом обращения Земли , выраженными в годах или сутках,

а) для внешней планеты формула имеет вид:

б) для внутренней планеты:

Выполнение работы

Задание 1. За какое время Марс, находящийся от Солнца примерно в полтора раза, чем Земля, совершает полный оборот вокруг Солнца?

Задание 2. Вычислить массу Юпитера, зная, что его спутник Ио совершает оборот вокруг планеты за 1,77 суток, а большая полуось его орбиты – 422 тыс. км

Задание 3. Противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось её орбиты?

Задание 4. Определите массу планеты Уран (в массах Земли), если известно, что спутник Урана Титания обращается вокруг него с периодом 8,7 сут. на среднем расстоянии 438 тыс. км. для луны эти величины равны соответственно 27,3 сут. и 384 тыс. км.

Задание 5. Марс дальше от Солнца, чем Земля, в 1.5 раза. Какова продолжительность года на Марсе? Орбиты планет считать круговыми.

Задание 6. Синодический период планеты 500 суток. Определите большую полуось её орбиты и звёздный (сидерический) период обращения.

Задание 7. Определить период обращения астероида Белоруссия если большая полуось его орбиты а=2,4 а.е.

Задание 8. Звёздный период обращения Юпитера вокруг Солнца Т=12 лет. Каково среднее расстояние от Юпитера до Солнца?

Примеры решения задач 1-4

Задание 3. Противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось её орбиты?

Источник