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
Планет снова девять: как устроена Солнечная система
Ученым из США Майклу Брауну и Константину Батыгину на днях впервые удалось получить доказательства существования в Солнечной системе девятой планеты.
Новую планету удалось обнаружить с помощью компьютерного моделирования при изучении движения малых небесных тел за пределами орбиты Плутона, но визуального подтверждения пока не получено. Масса девятой планеты по предварительным оценкам в 5–10 раз превышает массу Земли, а расстояние от нее до Солнца может составлять до 200 астрономических единиц (одна а.е. примерно равна расстоянию от Земли до Солнца).
Интересные факты о входящих в состав Галактики планетах – в материале m24.ru.
Меркурий
На данный момент – самая маленькая планета Солнечной системы, расположена ближе всех к Солнцу. Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти еще в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до нашей эры.
Планета была частью геоцентрической птолемеевой системы, по которой Земля располагалась в центре Солнечной системы, и вокруг нее обращались Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Хотя именно насчет Венеры и Меркурия у древних греков не было единого мнения.
При этом продолжительность одних звездных суток на Меркурии составляет порядка 59 земных, то есть больше половины меркурианского года, что является уникальным для Солнечной системы явлением.
Еще одна особенность планеты – на Меркурии не существует таких времен года, как на Земле, из-за того, что ось вращения планеты находится под почти прямым углом к плоскости орбиты. Поэтому рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят вообще никогда.
Интересно и поведение Солнца на планете, по земным меркам оно ведет себя крайне странно: после восхода может остановиться и начать двигаться в обратном направлении – с запада на восток. Это происходит из-за того, что скорость вращения планеты вокруг оси не меняется в отличие от скорости вращения вокруг солнца.
В Солнечной системе обнаружили еще одну планету
Из-за близкого расположения к Солнцу освещается и нагревается в семь раз больше Земли, то есть на дневной половине Меркурия постоянное пекло. По разным данным, температура на поверхности может достигать более 400 градусов Цельсия. А вот на ночной стороне такие сильные морозы, что температура может опускаться ниже минус 200 градусов Цельсия.
Своей поверхностью Меркурий напоминает Луну. У него нет естественных спутников, но при этом есть очень разреженная атмосфера. Давление на его поверхности почти в 500 миллиардов раз меньше, чем на Земле. Считается также, что Меркурий наделен очень слабым магнитным полем, сила которого составляет менее одного процента земного.
С Земли планету наблюдать довольно сложно: во-первых, из-за малой величины его орбиты. Минимальное расстояние до Меркурия всего 80 миллионов километров, но наблюдать его в это время не удается не только из-за яркого света Солнца, но и потому, что к Земле в этот период обращена его ночная сторона.
Из-за сложности наблюдений долгое время считалось, что Меркурий постоянно обращен к Солнцу одной и той же стороной. «Счастлив астроном, Меркурий увидевший», – говорится в средневековых астрономических наставлениях.
В 2009 году ученые составили первую полную карту Меркурия, используя снимки аппаратов «Маринер-10» и «Мессенджер».
Венера
Венеру иногда называют сестрой Земли, потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом.
На этом сходство заканчивается. Атмосфера Венеры напоминает одеяло из углекислых газов, задерживая тепло, пришедшее с Солнца. Из-за этого парникового эффекта на планете постоянно сильная жара. Средняя температура на планете достигает 475 градусов по Цельсию, что делает ее самой горячей планетой в Солнечной системе.
Венера считается относительно молодой, ей приблизительно 500 миллионов лет. Полагают, что в глубокой древности Венера настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми она могла обладать, полностью испарились и оставили после себя пустынный пейзаж с множеством скал.
Поверхность планеты состоит из сотни тысяч вулканов, большая часть из которых очень низкие: в высоту они не превышают и 100 метров. Сильная облачность планеты не позволяет хорошо разглядеть ее поверхность с помощью телескопов.
Обычно Венера видна на небе незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, из-за чего ее называют Вечерняя звезда или Утренняя звезда. Венера – одна из двух планет, которые вращаются вокруг своей оси по часовой стрелке с востока на запад. Точно так же ведет себя Уран.
Еще один интересный факт: чтобы сделать оборот вокруг Солнца, Венере необходимо 225 земных суток, а полный оборот вокруг своей оси она совершает за 243 земных дня. То есть день на Венере длиннее, чем год. Кстати, из-за медленного вращения вокруг своей оси здесь нет смены времен года – планета просто постоянно пропекается со всех сторон.
Венера была первой планетой (за исключением Земли), которую увидели из космоса. Ее впервые запечатлел из космоса в декабре 1962 года беспилотный космический аппарат «Маринер 2».
До недавнего времени Венера была посещена чаще, чем любая другая планета: рядом с ней или на ее поверхности побывали 18 советских и шесть американских космических аппаратов. Сейчас наиболее посещаемой планетой становится Марс.
Земля
Третья планета от Солнца и наш родной дом. На данный момент единственная известная обитаемая планета не только в Солнечной системе, но и во Вселенной.
Предположительно, наша планета образовалась около 4,7 миллиарда лет назад из рассеянных газопылевых веществ. Полагают, что жизнь на Земле появилась в течение первого миллиарда лет после ее возникновения.
Некоторые теории утверждают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовое вымирание различных видов живых существ. Также существуют предположения, что именно астероиды принесли на планету источник всей жизни – воду.
На Земле существуют четкие смены сезонов из-за того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты. Луна при этом стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли.
В океанах и морях Земли содержится 1370 миллионов кубических километров воды. Чтобы представить себе это количество, достаточно сказать, что оно в 10 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем моря.
Полюбоваться Землей из космоса можно на сайте МКС онлайн.
В настоящее время именно на Марс обращено наибольшее внимание ученых и исследователей. Марс является любимой необитаемой планетой для различных фантастических киносценариев.
Свое знаменитое прозвище «красная планета» Марс получил из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого оксидом железа. Помимо Луны, Марс – единственный космический объект, до которого человек может добраться с помощью современных ракет и зондов. Для космонавтов этот путь может занять примерно четыре года.
Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Рядом с экватором Марса располагается район Тарсис (называемый также Провинция Фарсида). В этой зоне располагаются вулканы огромных размеров.
Самый большой вулкан Тарсиса – Олимп. По разным данным, он достигает от 21 до 27 километров в высоту, что делает его самым высоким известным объектом в Солнечной системе.
Рядом с Тарсисом располагается гигантская система каньонов – Долина Маринер. Это самый большой каньон в солнечной системе шириной 600 километров и глубиной, в которую гора Эверест может полностью опуститься на дно.
Предполагается, что в прошлом вода покрывала значительную часть поверхности Марса. В настоящее время поверхность Марса исследуют два марсохода – Opportunity и Curiosity.
Юпитер
Самая большая в Солнечной системе планета. Юпитер, как и все предыдущие планеты, был известен людям с глубокой древности. О нем упоминается в ряде древних культур, в частности месопотамской, вавилонской, греческой.
Эта планета – большой газовый шар, на ней нет твердой поверхности. В основном состоит из аммиака, метана, водорода и гелия. Планета обладает наибольшим в Солнечной системе числом спутников: их у Юпитера 67.
Помимо спутников, у Юпитера есть кольцо шириной в 20 тысяч километров, которое практически вплотную подходит к планете. Интересная особенность планеты – из-за большой скорости вращения планета как бы выпячивается вдоль экватора. Это вращение также способствует образованию мощных ветров в верхних слоях атмосферы.
На Юпитере не бывает смены времен года. Температуру планеты невозможно точно измерить в одном месте из-за отсутствия твердой поверхности. Тем не менее есть предположения, что температура на верхней кромке облачности составляет примерно минус 145 градусов по Цельсию.
На газовом гиганте происходят атмосферные явления, схожие с земными, – штормы, молнии, полярные сияния. Правда, по масштабам они на порядки превосходят земные.
Самым заметным образованием в атмосфере планеты является так называемое Большое красное пятно – это гигантский шторм, по размерам превосходящий Землю и длящийся уже свыше 300 лет.
Гравитация на этом гиганте в 2,5 раза больше, чем на Земле, также в 2,5 раза его масса превышает массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых. Помимо этого, Юпитер обладает сильнейшим магнитным полем.
В 2011 году на планету был запущен зонд «Юнона», предполагается, что он долетит до Юпитера в этом году.
Сатурн
Вторая по размеру планета Солнечной системы знаменита своей системой колец. Кольца Сатурна очень тонкие: при диаметре около 250 тысяч километров их толщина не достигает и километра.
По большей части кольца состоят изо льда и пыли. Всего у Сатурна имеется три основных кольца и четвертое – более тонкое. Несмотря на то что кольца есть у всех планет-гигантов, кольца Сатурна единственные, которые можно увидеть с Земли.
Так же, как и Юпитер, Сатурн не имеет твердой поверхности. В основном он состоит из водорода с примесями гелия. У планеты настолько маленькая плотность, что она меньше плотности воды. Кстати, плотность всех газовых гигантов так мала, что если бы во Вселенной нашлась некая космическая ванна, то газовые планеты плавали бы в ней, как мыльные пузыри.
У Сатурна есть своя интересная особенность: облака на его северном полюсе образуют гигантский шестиугольник, который впервые обнаружил «Вояджер» в 1980-х годах.
Шестиугольная структура облаков сохраняется во время их вращения, и шестиугольник оставался стабильным все 20 лет после полета «Вояджера», что видно на поздних снимках космического аппарата «Кассини».
Иметь форму шестиугольника могут и отдельные облака на Земле, но, в отличие от них, шестиугольник на Сатурне близок к правильному. Он огромен по размеру: внутри него могут поместиться четыре Земли.
Земля не единственная голубая планета солнечной системы, таким же цветом может похвастаться и Уран. Эту планету открыл Уильям Гершель в 1781 году, до этого момента, увидев Уран на небе, его принимали за обычную звезду.
Это открытие позволило расширить границы Солнечной системы в глазах человека впервые со времен античности. Оказалось, что открытая планета хранит в себе множество сюрпризов.
В отличие от других газовых планет, в центре Урана и похожего на него Нептуна нет металлического водорода, но зато там очень большое количество льда и его различные температурные модификации. Из-за этого ученые даже отделили Уран и Нептун в отдельный вид ледяных гигантов.
Уран полностью обращается вокруг Солнца за 84 земных года. Из-за необычного наклона, день на северном полюсе длится половину года, то есть в течение 42 лет северный полюс находится под лучами Солнца.
Однако это не мешает Урану иметь самую холодную атмосферу в Солнечной системе с минимальной температурой минус 224 градуса Цельсия. Это холоднее, чем на более удаленных от Солнца Нептуне и Плутоне.
А вот атмосфера Урана необычно спокойная по сравнению с другими планетами-гигантами. Как правило, это связывают с очень малым внутренним теплом.
Нептун
Орбита восьмой и на данный момент самой дальней планеты Солнечной системы пересекается с орбитой Плутона в нескольких местах. Из-за этого происходит интересный эффект – Плутон почти 20 лет из 248, которые нужны ему для полного оборота вокруг Солнца, находится в пределах орбиты Нептуна.
Самый маленький из газовых гигантов обнаружили 23 сентября 1846 года. При этом Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчетам, а не при помощи постоянных наблюдений.
А вот с Земли Нептун увидеть невооруженным глазом нельзя. Планету посетил лишь один космический аппарат «Вояджер-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.
В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 километров в час.
Кстати, не так давно исполнился ровно один нептунианский год – 12 июля 2011 прошло почти 165 земных лет с момента открытия Нептуна.
Плутон
Хотя официально планетой не является уже 10 лет, обойти его вниманием невозможно. Бывшая девятая планета Солнечной системы в настоящее время крупнейшая известная карликовая планета.
Со дня своего открытия в 1930 году и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. Но в конце XX и начале XXI века во внешней части Солнечной системы, Поясе Койпера, было открыто множество более массивных объектов, чем Плутон.
Помимо этого, в 2006 году Международный астрономический союз дал точное определение планеты, под которое маленький Плутон не попал. Он получил название «карликовой планеты» и номер 134340.
С разжалованием Плутона из статуса планеты связаны интересные факты. Американское диалектологическое общество признало глагол to pluto («оплутонить») новым словом 2006 года. Оно означает «понизить в звании или ценности кого-либо или что-либо, как это произошло с теперь уже бывшей планетой Плутон».
Помимо этого, в 2007 году законодательное собрание штата Нью-Мексико, где долгое время жил первооткрыватель Плутона Клайд Томбо, единогласно постановило, что в его честь Плутон в нью-мексиканском небе всегда будет считаться планетой. Двумя годами позже аналогичное постановление принял сенат штата Иллинойс, откуда родом Клайд Томбо.
Ряд ученых продолжают считать Плутон планетой, так как он имеет свою атмосферу, времена года, полярные шапки и спутники.
NASA опубликовало уникальные фотографии с поверхности Плутона
В 2015 году до Плутона долетел запущенный в 2006 году американский космический аппарат «Новые горизонты» (New Horizons), который исследовал его с близкого расстояния. На корабль была помещена часть пепла, оставшаяся от кремации первооткрывателя Клайда Томбо.
В настоящее время Плутон – это единственная известная карликовая планета, имеющая атмосферу. Плутон состоит в основном из камня и льда. Он действительно очень маленький: площадь его поверхности примерно равна площади России.
Для того чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца Плутону требуется 248 земных лет – самый длительный период обращения вокруг Солнца из всех планет.
Солнце на Плутоне восходит и заходит примерно раз в неделю, а солнечный свет достигает его поверхности за пять часов (чтобы достичь поверхности Земли, солнечному лучу требуется всего восемь минут). Помимо этого, солнечный свет на далеком Плутоне в две тысячи раз тусклее, чем на Земле.
- Самая жаркая планета – Венера.
- Самая холодная планета – Уран.
- Самая ветреная планета – Нептун.
- С самыми высокими горами – Марс.
- С самой высокой плотностью – Земля.
- Самый большой перепад дневной и ночной температур – Меркурий.
- Самая быстрая планета – Юпитер.
- С самой маленькой плотностью – Сатурн.
Источник