Орбиты планет Солнечной системы
Орбиты планет, находящихся в Солнечной системе – это незримый путь, которые описывают данные тела вокруг центральной звезды – Солнца. Они могут быть различными по протяженности и вытянутости, что влияет на сезонность климата небесных тел и температуру их поверхности. Какую же форму имеют орбиты планет в Солнечной системе, и как это влияет на сами небесные тела?
Перигелий, афелий и эксцентриситет
Разберемся с основными характеристиками орбитального пути. Все планеты Солнечной системы движутся вокруг Солнца. Проходя по своей траектории данное тело имеет точки наибольшей удаленности и приближенности к центральной звезде. Они называются соответственно афелий и перигелий. От их значения напрямую зависят климатические условия на том или ином теле.
Перигелий и афелий планет нашей системы имеют следующие величины:
- Меркурий: 46 – 69,82 млн. км;
- Венера: 107,5 – 109 млн. км;
- Земля: 147,1 – 152,1 млн. км;
- Марс: 206,7 – 249,2 млн. км;
- Юпитер: 740,7 – 816 млн. км;
- Сатурн: 1,35 – 1,5 млрд. км;
- Уран: 2,73 – 3,01 млрд. км;
- Нептун: 4,45 – 4,5 млрд. км.
По представленным величинам видно, что у одних планет разница между расстоянием в минимальной и максимальной удаленности от Солнца крайне мала, а у других – значительна. С этим выводом неразрывно связан другой термин, необходимый для описания орбиты планет, — эксцентриситет.
Эксцентриситет траектории, по которой движется планета, определяет ее форму. Для вычисления этого параметра необходимо знать большую и малую полуоси орбиты планеты. Для каждой формы орбитального пути есть свое числовое значение эксцентриситета:
- 0 – круг;
- От 0 до 1 – эллипс;
- 1 – парабола;
- От 1 до ∞ — гипербола;
- ∞ — прямая.
Все орбиты планет Солнечный системы имеют значение эксцентриситета больше нуля, т.е. обладают эллипсовидной формой. При этом самые сжатые, схожие с круговыми, орбиты в Солнечной системе наблюдаются у Венеры и Нептуна, а наиболее вытянутые – у Меркурия и Марса.
Планетарный год
Полный оборот небесного тела по своей траектории называется сидерическим периодом вращения. Для планет этот термин имеет синоним «планетарный год». Его протяженность зависит от среднего радиуса орбиты и скорости, с которой планета совершает орбитальное вращение.
Для удобства описания планетарные года рассчитывают в земных сутках и годах. Так, например, на Меркурии год длится 0. 24 земных года, или 89 земных суток. Это наиболее короткий планетарный год в Солнечной системе. А самым долгим считается год на планете Нептун, длящийся 164 года земных.
Фактор, отвечающий за смену времен года
За сезонность на планетах Солнечной системы отвечает угол наклона оси вращения к орбите. Чем меньше угол, тем стабильнее погода на небесном теле и нет смены пор года. Также сезонности не бывает на небесных телах с углом наклона более 90°.
Смена сезонов характерна для объектов с углом наклона оси в пределах 20-30 градусов:
«Лето» и «зима» также есть на Меркурии, несмотря на практически отсутствующий наклон оси. Это связано с высоким эксцентриситетом его орбиты. Разница между температурами в точках перигелия и афелия на Меркурии составляет 620 градусов Цельсия.
Таким образом, величина и форма пути, который описывает объект вокруг Солнца, очень влияют на формирование температурных условий на нём. Именно невысокий эксцентриситет и небольшая удаленность движения Земли, а также оптимальный угол наклона оси сделали её температуру наиболее комфортной для существования живых организмов.
Источник
Как называется путь вращения планеты вокруг Солнца?
В наши дни всем известно, что планеты вращаются вокруг Солнца. Однако еще несколько столетий назад – во времена итальянского астронома Галилео Галилея, который одним из первых пропагандировал существование гелиоцентрической системы мира, подобный факт ставился под сомнение.
Мало того, многие ученые той эпохи утверждали, что Земля неподвижна и не может вращаться вокруг небесного светила, поскольку вокруг нее самой вертится Луна, а некоторые даже выдвигали гипотезы о вращении Солнца вокруг нашей планеты.
История гелиоцентрической системы
О подвижности планет стали с уверенностью говорить благодаря теории Николая Коперника, вычислившего период их обращения и расстояние от Солнца. В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер вывел ряд законов, согласно которым:
— каждое небесное тело Солнечной системы движется по эллипсу;
— Солнце расположено в одном из фокусов этого самого эллипса;
— планеты вращаются вокруг материнской звезды неравномерно – с ускорением либо замедлением в разных точках своего пути.
Окончательно вращение небесных тел было доказано лишь в XIX веке. А путь вращения планет вокруг Солнца получил название «орбита» (от латинского orbita – дорога, путь). Если рассматривать только Землю, то полный оборот вокруг Солнца наша планета совершает за 365 дней.
Время, за которое она возвращается обратно в начальную точку пути, называется годом. Кроме того, Земля вертится вокруг своей оси, расположенной под определенным углом к орбите. В результате, чем дальше она от Солнца, тем лучше освещается ее северная половина и тем хуже – южная. Подобное явление способствует смене сезонов, которые мы знаем как зиму, весну, лето и осень.
Несмотря на то что теория движения планет абсолютно доказана, в это трудно поверить даже сейчас, ведь мы совершенно не замечаем их вращения относительно окружающих нас объектов – строений, деревьев. Проверить данное утверждение можно при помощи простого эксперимента: если сбросить маленький железный шарик с высокого здания, то при падении на землю он отклонится от вертикальной оси к востоку.
Все дело в том, что во время вращения наша планета движется быстрее, чем основание здания, поэтому шарик намного «опередит» Землю и будет падать с отклонением от траектории.
Почему планеты вращаются по орбите?
Определяющим фактором в данном вопросе является закон всемирного тяготения. Как крупнейшее тело нашей галактики с наибольшей массой — Солнце притягивает к себе все планеты. И та же невидимая сила притяжения удерживает их так, будто они привязаны к светилу на веревке.
Вместе с тем, каждая планета имеет свой вектор движения, направленный поперечно вектору действия гравитационного поля, поэтому все небесные тела постоянно находятся примерно на одинаковом расстоянии от Солнца и, двигаясь по инерции, не падают на него во время вращения.
Причин, по которым орбиты всех планет Солнечной системы находятся в более-менее стабильном состоянии, несколько. Во-первых, основные показатели материнской звезды (масса, радиус и потенциал гравитационного поля) практически неизменны. Во-вторых, расстояние от светила до других звезд Вселенной слишком велико, чтобы влиять на взаимодействие Солнца с планетами нашей галактики. В-третьих, из-за низкой концентрации частиц, образуемых солнечным излучением (позитронов, фотонов, альфа-частиц), трение в космосе минимально, поэтому планетам в их вращении по орбите практически ничего не препятствует.
Конечно, последнему утверждению тоже трудно поверить, ведь в галактическом пространстве есть немало космической пыли, метеоритов и прочих тел, через которые проходят планеты во время вращения. Однако, благодаря всё тому же закону гравитации, большинство астероидов имеет собственную орбиту и движется по ней с постоянной скоростью, без каких-либо признаков торможения и не встречаясь на своем пути с другими телами.
Таким образом, всё в нашей галактике полностью уравновешено, и даже незначительные изменения в движении планет совершенно не мешают им уже много миллионов лет вращаться по своему твердо намеченному пути.
Источник
Особенности движения планет вокруг Солнца
Движение планет вокруг Солнца задает бег карусели нашей Солнечной системы. А скорость и направление вращения во многом помогли успешному появлению и развитию жизни на Земле. Однако в течение многих столетий на нашей планете царствовала геоцентрическая теория, утверждавшая, что Солнце вращается вокруг Земли. Польский ученый Николай Коперник доказал несостоятельность этой доктрины, хотя и пострадал от своих революционных для того времени идей.
Сегодня нам вовсе не нужно оспаривать церковные догматы, ведь мы прекрасно знаем, что именно вокруг Солнца вращаются все остальные планеты нашей системы. Но как именно они движутся? Почему движение нашей планеты позволяет ей поддерживать равномерную температуру, в то время как на гигантах Солнечной системы градусник буквально зашкаливает то в плюс, то в минус? Что заставляет планеты двигаться по таким разнообразным орбитам?
Открытие движения планет вокруг Солнца как историческое событие
Первый научный трактат, в котором описывалось расположение планет, принадлежал перу древнегреческого астронома Птолемея. В своем труде «Великое математическое построение по астрономии» он высказал предположение, что все небесные тела движутся по кругу, однако он был уверен, что в центре находится Земля, а Солнце, Луна и остальные планеты вращаются вокруг нее. Это заблуждение долгое время воспринималось во всем мире как единственная верная теория.
Переворот в представлениях о строении Вселенной совершил польский астроном Николай Коперник. В своей работе «О вращении небесных сфер», которая увидела свет в 1543 году, он представил убедительные доказательства того, что все небесные тела вращаются вокруг Солнца. После этого труда гелиоцентрическая система мира стала общепринятой концепцией, которая не вызывала сомнений в своей справедливости. Коперник вошел в историю как ученый, который доказал движение планет вокруг Солнца.
Датский астроном Тихо Браге после смерти Коперника продолжил его дело. Он был состоятельным человеком и не жалел денег на оборудование для изучения небесных тел. На своем собственном острове он разместил бронзовые круги, на которых фиксировал результаты наблюдений. Впоследствии его наработки использовал немецкий математик Иоганн Кеплер при выведении трех законов, которыми описывается движение планет вокруг Солнца.
Кеплер привел неоспоримые доказательства вращения шести открытых к тому времени планет вокруг Солнца по эллипсам. Эту теорию развивал и английский ученый Исаак Ньютон. Основываясь на выведенном им законе всемирного тяготения, он объяснил приливы и отливы влиянием Луны.
Влияние модели движения планет вокруг Солнца на структуру и состав Солнечной системы
Солнечная система включает несколько элементов:
Солнце 
Является центром и основным источником энергии. Благодаря сильнейшей гравитации Солнце обеспечивает постоянное расположение планет и их вращение по своим орбитам.
Планеты земной группы
В астрономии Солнечная система делится на два участка – внутренний и внешний. В первую входят четыре планеты, расположенные ближе остальных к Солнцу: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их объединяет наличие горных пород и металлов и вытекающая из этого высокая плотность. Кроме того, планеты скалистого типа отличаются небольшими размерами и массой по сравнению с другими небесными телами Солнечной системы.
Пояс астероидов, который находится за Марсом
По мнению астрономов, время его образования совпадает с периодом формирования Солнечной системы. Образуют пояс космические обломки разных размеров.
Планеты-гиганты
Внешний участок Солнечной системы – это четыре газовых гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их общими характеристиками являются огромные размеры и низкая плотность, которая объясняется газовым составом. Эта особенность не мешает им обладать мощной гравитацией и удерживать вокруг себя массу спутников. Так, вокруг Юпитера вращается 63 небесных тела. Планеты-гиганты находятся на значительном удалении от Солнца.
Астероидные кольца
Главное кольцо астероидов расположено между внутренним и внешним участками Солнечной системы, в районе Марса и Юпитера. Второе астероидное кольцо называется пояс Койпера и включает Плутон, который раньше считался планетой, а сейчас относится к карликам и является самым крупным объектом пояса Койпера. На сегодняшний день изучено 10 тысяч астероидов в главном кольце, а всего их, по предположениям астрономов более 300 тысяч.
Кометы
Эти небесные объекты изо льда и пыли находятся за вторым астероидным кольцом, в межзвездном пространстве. Иногда они под воздействием гравитации попадают в Солнечную систему и разрушаются, превращаясь в пар и пыль.
Зарождение Солнечной системы
Ясными летними ночами люди с восхищением смотрят на небо, поражаясь огромному количеству звезд. При этом нам видна лишь малая часть огромного количества небесных тел, составляющих Вселенную. Представить себе ее истинные масштабы очень сложно. Существует мнение, что Вселенная бесконечна, человек может изучать ее только в тех пределах, которые предоставляет современное астрономическое оборудование.
Вселенную составляют галактики – скопления звезд.
Солнечная система входит в галактику Млечный Путь, при этом Солнце является одной из миллиардов других звезд. Каждая звезда – это раскаленный газовый сгусток, обладающий собственными характеристиками: яркостью, температурой, размерами, структурой, которая формируется в результате воздействия небесных тел, вращающихся вокруг.
Астрономы считают, что со времени возникновения Солнечной системы прошло 4,5 миллиарда лет.
Рождение новой звезды – длительный процесс. Газопылевая туманность под действием гравитации сжимается до облака, которое затем начинает вращаться и превращается в диск с сосредоточением основного вещества в центре. В ходе гравитационного коллапса центральное уплотнение уменьшается в размерах, а его температура повышается. Когда она достигает десятков миллионов градусов, запускается термоядерная реакция и рождается звезда.
Температура вокруг нее так высока, что рядом могут существовать исключительно твердые тела, одним из которых стала Земля. На значительном удалении от Солнца, где нет больших температур, сформировались газовые гиганты.
Скорость и направление движения планет вокруг Солнца
На протяжении почти 5 млрд лет своего существования Солнце движется по своей галактической орбите. Скорость его перемещения составляет 270 км/с, а полный оборот вокруг центра галактики занимает 226 млн лет. Это значит, что последний раз Солнце находилось на том же месте, что и сейчас, в эпоху динозавров.
Для отслеживания перемещения Солнца используются различные системы отсчета, в том числе связанные с ближайшими звездами. Астрономы полагают, что Солнечная система движется в сторону созвездия Геркулеса с запада на восток по большому кругу небесной сферы – эклиптике. Полный оборот занимает один год.
Одновременно Солнце вращается вокруг собственной оси – один оборот за 22,14 года. Кроме того, как и остальные планеты Солнечной системы, наша звезда движется вокруг общего центра масс.
Солнечную систему составляют восемь планет. До 2006 года девятой считался Плутон, но сейчас он относится к карликам. Каждая планета вращается вокруг своей оси и движется по собственной орбите. Находясь на разных расстояниях от Солнца, все они перемещаются в одном направлении.
Рассмотрим все планеты по мере удаления от светила:
Меркурий – самая маленькая и расположенная ближе всех к Солнцу планета совершает оборот вокруг него за 88 земных суток
Венера – по массе и размерам близка к Земле, однако средняя температура составляет 462 градуса по Цельсию. Год на Венере равен дню: вокруг Солнца она совершает оборот за 224,7 земных суток, а вокруг своей оси – за 223
Земля – оборот вокруг своей оси совершает за 24 часа, вокруг главного светила – за 365 суток
Марс – оборачивается вокруг Солнца за такой же период, что и Земля – 24 часа 37 минут
Юпитер – планета-гигант, поэтому вокруг своей оси делает оборот за 10 часов, при этом ему требуется 10 земных лет, чтобы совершить полный круг по орбите
Сатурн – здесь сутки длятся 10,7 часа, а год – 29,5 земных лет
Уран – оборот вокруг Солнца занимает 84 земных года, или 30 687 дня
Нептун – совершает полный круг по орбите за 164,79 земного года, вокруг своей оси – около 16 часов
Закономерность проста: с удалением от Солнца снижается скорость движения планеты и увеличивается путь, который ей предстоит пройти. Из этого следует, что скорость движения планет Солнечной системы наиболее высока около главного светила и снижается к окраинам. До изменения классификации небесных тел крайней планетой считался Плутон, который движется со скоростью 4,67 км/с.
На скорость перемещения планеты влияет ее конкретное нахождение на той или иной точке орбиты. Самая удаленная точка от Солнца на эллиптической траектории называется перигелий, а самая близкая к нему – афелий. В перигелии линейная скорость движения выше, чем в афелии. Это значит, что планета перемещается по орбите то быстрее, то медленнее.
Период движения Земли и планет вокруг Солнца
Главный пояс астероидов, расположенный в области Марса и Юпитера, тоже перемещается вокруг Солнца. Период обращения составляет от 3,5 до 6 земных лет, направление совпадает с траекторией движения планет.
Законы гравитации одинаковы для всех небесных тел, в том числе для пояса Койпера – второго астероидного кольца, состоящего из карликовых планет и расположенного на краю Солнечной системы. Облако Оорта представляет собой миллиарды ледяных тел, которые также вращаются вокруг главного светила, делая полный оборот за 200 лет. Дальше этих скоплений астероидов действие гравитации не распространяется, здесь проходит своеобразная граница Солнечной системы.
Источник