Почему Земля не падает на Солнце
В нашей жизни существует много вопросов, ответы на которые хотелось бы знать. Например, почему Земля не падает на Солнце?
Из школьной физики все знают, что два любых материальных тела испытывают взаимное притяжение. Это свойство было открыто Ньютоном в XVII веке и известно сегодня как закон всемирного тяготения. Сила взаимодействия пропорциональна массе каждого тела и с увеличением расстояния между ними уменьшается. Однако если рассматривать небольшие предметы, такие как человек и самолёт или небоскрёб, то между ними она пренебрежимо мала и по этой причине незаметна.
Для обнаружения действия закона всемирного тяготения нужно, чтобы хотя бы одно из двух тел имело очень большую массу. Такой является наша планета. И всё, что расположено на ней, ощущает её притяжение. Эта сила, которая называется силой тяжести и проявляется в наличии у любого тела веса, не позволяет предметам разлетаться с поверхности планеты в произвольных направлениях.
Точно так же наша планета вместе с другими телами Солнечной системы не в состоянии покинуть её и уйти в просторы космоса, находясь под действием силы притяжения со стороны Солнца. Но почему Земля не падает на Солнце?
Причина в том, что наша планета относительно своей звезды непрерывно движется, и это состояние и не позволяет ей упасть. Она как бы непрерывно падает на Солнце, но промахивается. В результате такое её падение превращается в движение по замкнутому маршруту. Этот путь называется орбитой и лежит в одной плоскости. Скорость движения по орбите составляет около 30 км/с. Планеты Венера и Меркурий, орбита которых расположена ближе к светилу, вращаются быстрее, а более далёкие – медленнее.
Солнце притягивает Землю, а центробежная сила Земли отталкивает, в результате всё уравновешивается и так на протяжении 5 млрд лет.
По такому же принципу вокруг Земли движется Луна и любой искусственный спутник или космическая станция МКС. Для того чтобы стать спутником планеты, тело, находящееся на её поверхности, должно разогнаться до скорости, называемой первой космической. Для Земли она составляет 7,9 км/с.
Луна также притягивает все предметы, находящиеся вблизи. Но вес любой вещи на её поверхности составляет шестую часть земного веса – ведь её масса в шесть раз меньше земной. Но влияние Луны чувствуется и у нас. Например, в Мировом океане существуют приливы и отливы – так он реагирует на притяжение со стороны нашего спутника.
Теперь, наверное, каждому, кто прочёл статью, понятно, почему Земля не падает на Солнце. Только потому, что она движется.
Источник
Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси
Движение Земли: Freepick
Движение Земли вокруг Солнца непрерывно. Благодаря этому постоянному вращению наблюдаем, как меняются на нашей планете времена года. Облетая вокруг небесного светила, Земля еще успевает совершать движение вокруг оси — так сменяются день и ночь. Почему не ощущаем этого движения и как все это происходит? Попробуем отыскать ответы.
Движение Земли вокруг Солнца
Ученые древности сформулировали идею геоцентричности мира. Считалось, что наша планета — недвижимый центр, а все небесные тела совершают вращение вокруг нее.
Первым мысль о том, что Земля вращается вокруг Солнца, высказал великий астроном Аристарх Самосский в III веке до н. э. Он предложил революционную на тот момент гелиоцентрическую систему мира.
Идею поддержали вавилонянин Селевк (II век до н. э.), Гераклид Понтийский, Сенека. Но все же эти ученые оставались в меньшинстве. Так, Аристотель и Птолемей активно доказывали обратное, а в их работах можно прочесть много аргументов в пользу того, что никакого движения Земли не происходит.
Закон Паскаля простыми словами: суть и значимость
Вопросом продолжили заниматься средневековые авторы. Вновь гипотеза о вращении Земли была сформулирована великим индийским астрономом и математиком Ариабхатой (конец V — начало VI вв.).
Поворотным моментом в этой дискуссии стала публикация фундаментального труда «О вращениях небесных сфер», который написал и издал в 1543 году польский и немецкий астроном Николай Коперник. Ему удалось обосновать гипотезу вращения Земли и добиться того, чтобы гелиоцентрическая система мира была рассмотрена и принята человечеством.
Понадобилось еще много экспериментов для подтверждения выводов ученого. Много было скептиков и противников этой идеи.
Только когда Галилей вывел принцип относительности движения, споры начали утихать. Он установил, что равномерное движение Земли не сказывается на процессах, которые на ней протекают. Ученый объяснил, почему мы, жители планеты, ничего не ощущаем во время ее постоянного движения.
Пифагор: биография, открытия, цитаты
Земля в Космосе: Freepick
Для современного человека то, что Земля вращается вокруг Солнца, не сенсация. Исследователи установили такие подробности этого процесса:
- Это движение происходит по особенной орбите (траектории движения), длина которой составляет примерно 930 млн км.
- Скорость движения Земли по орбите равна около 30 км/c, то есть 107 218 км/ч.
- Вращение нашей планеты происходит в направлении востока.
- Земля во время этого вращения сохраняет расстояние от светила в 150 млн км.
- Для одного полного оборота Земле необходимо 365 суток и 6 часов. Промежуток времени, в течение которого происходит это вращение, называем годом.
- За каждые четыре года набираются еще одни сутки. Поэтому через три года на календаре появляется февраль, в котором 29 дней.
Коридор затмений 2021: чего ожидать и опасаться
Когда наша планета совершает это вращение, то ее угол наклона остается неизменным. По этой причине на определенном отрезке траектории Земля больше поворачивается к светилу нижней частью, в Южном полушарии наступает летний сезон.
В это же время на Северный полюс солнечные лучи попадают в гораздо меньшей степени — там наступает период зимних холодов. Есть и периоды, когда Солнце более-менее равномерно бросает лучи на оба полушария. Происходит это весной и осенью.
Итак, разобрались, с какой скоростью движется Земля вокруг Солнца, и в том, что такое орбита Земли. Но на этом особенности движения Земли не заканчиваются.
Движение Земли вокруг своей оси
Если между Северным и Южным полюсами нашей планеты провести воображаемую линию, то получится так называемая земная ось. Вокруг нее постоянно происходит вращение, о котором известно:
Парад планет: что это, чего ожидать от явления
- Земная ось — это не перпендикулярная линия. Она расположена под углом 23,5° по отношению к орбите планеты.
- Вращение вокруг оси осуществляется, как и по орбите, в восточном направлении. Если рассматривать нашу планету сверху в сторону Северного полюса, то вращение оценивается как такое, которое происходит против стрелки часов.
- По мере этого вращения день сменяется ночью.
- Скорость вращения Земли рядом с экватором (разделительная линия, равноудаленная от обоих полюсов, которая проходит по всей окружности планеты) составляет 465 м/с (1 674 км/ч). По мере удаления от экватора скорость такого движения уменьшается.
Последний факт мало известен, но вызывает интерес. Наглядно его можно продемонстрировать так:
- Рядом с экватором расположен город Кито. Люди, которые в нем живут, незаметно для себя постоянно двигаются вместе с планетой на скорости 465 м/с.
- Жители Москвы, которые живут севернее линии экватора, вращаются практически в два раза медленнее. Их скорость примерно равна 260 м/с.
Ретроградный Меркурий: что о нем надо знать
Земля и Солнце в Космосе: Freepick
Этого вращательного движения люди не ощущают, так как оно осуществляется постоянно и равномерно. При этом еще и меняется. Ученые установили, что каждый год происходит замедление вращения в среднем на четыре миллисекунды.
Объясняют это явление притяжением Луны, которое оказывает воздействие на протекание приливов и отливов на планете. Когда они происходят, Луна старается притянуть к себе воду и двигает ее в направлении, которое противоположно ходу Земли.
Это своеобразное противодействие провоцирует возникновение незначительной силы трения на дне водоемов. По законам физики данный процесс приводит к небольшому замедлению скорости движения Земли.
Крайние точки в процессе вращения нашей планеты — это такие даты:
- Зимнее солнцестояние (21 декабря). В области Южного полярного круга в этот день ночь не наступает. Северный полярный круг, наоборот, оказывается на сутки под покровом ночи.
- Летнее солнцестояние (21 июня). На этот раз все происходит с точностью наоборот: Южный полярный круг на сутки пленяет ночь, а на Северном день продолжается все 24 часа.
- В дни весенних (20 марта) и осенних равноденствий (22 или 23 сентября в зависимости от года) ближе всего к Солнцу располагается экватор, а день с ночью равны по продолжительности в обоих полушариях.
Есть ли жизнь на Марсе: пояснения, теории
Почему же Земля не улетает в космические просторы и не падает на Солнце, если она постоянно находится в движении? Действительно, во время ее вращения происходит выработка центробежной силы, которая направлена на то, чтобы отбросить планету от Солнца.
Но это не происходит, потому что движение Земли всегда имеет одинаковую скорость, а безопасное расстояние до светила соотносится с центробежной силой.
Если бы Солнце не притягивало Землю, она бы отправилась «путешествовать» по Галактике. Наша планета упала бы на свою звезду, если бы скорость вращения на орбите была медленнее. Благодаря идеальному природному балансу всех этих сил и скоростей ни того, ни другого не происходит.
Существует ли судьба у человека?
Движение Земли вокруг Солнца подчиняется целому ряду законов, которые человечество разгадывало в течение веков. Люди долго пытались найти иные объяснения смене дня и ночи и времен года. Но теперь точно установлено, что наша планета вращается, а мы движемся вместе с ней.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
Источник
Почему планеты не сталкиваются с Солнцем?
С незапамятных времен планеты нашей звездной системы вращаются вокруг своей единственной звезды. И мы называем это Солнечной системой. Солнце, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. А еще спутники миллионы лет стабильно вращаются вокруг своих планет. Вроде бы полный порядок, гармония и полная музыка небесных сфер…
Но… Почему все эти спутники не разбиваются о своих хозяев?
Солнце всегда притягивает Землю
Движение Земли вокруг Солнца можно довольно легко проиллюстрировать. Просто привяжите тяжелый предмет к одному концу веревки. И раскрутите его вокруг себя. Перемещайте его по кругу, удерживая веревку с грузом на другом конце. Если Вы будете вращаться слишком быстро, то заметите, что объект на конце веревки попытается покинуть Вас. Потому что на него будет действовать центробежная сила. Однако, если Вы будете вращаться слишком медленно, объект не сможет долго оставаться в воздухе. А непременно захочет закопаться в придорожную пыль. Но если Вы наберете правильную скорость, то заметите, что объект вращается на натянутой веревке без ощущения очень сильной центробежной силы.
Точно так же и наша планета (как и все объекты, которые вращаются вокруг нашей звезды) постоянно притягиваются к Солнцу. Если бы наша планета была неподвижна по отношению к своей звезде, она бы просто столкнулась с ней под действием силы тяжести. Но, на самом деле, она движется по почти круговой орбите со скоростью около 30 км/с по отношению к его центру. Наша планета движется недостаточно быстро, чтобы преодолеть гравитацию нашей звезды. Но при этом она движется достаточно быстро, чтобы Солнце могло просто притянуть ее.
Однако все планеты падают
Однако, на самом деле, с точки зрения обыкновенной физики, все планеты постоянно «падают» на Солнце. На самом деле и Международная космическая станция постоянно падает на Землю. Спутники, которые вращаются вокруг нашей планеты, тоже непрерывно на нее падают. Даже Луна падает на нашу планету. Точно так же Солнце падает в центр Галактики. И так далее. До бесконечности. Просто траектория этого падения замкнута.
На самом деле не только Солнце притягивает Землю. Но и Земля — Солнце. Но поскольку масса Земли ничтожна по сравнению с массой нашего светила, центр масс этой системы находится где-то рядом с центром Солнца. Ту же картину можно наблюдать и при анализе системы Земля — Луна.
Если бы гравитация Солнца внезапно стала больше, это привело бы к тому, что Земля (как и остальные планеты) резко приблизилась бы к Солнцу. Однако тут вмешалось бы правило сохранения углового момента. Оно увеличило бы скорость движения Земли. И она продолжила бы вращаться вокруг Солнца. Но гораздо быстрее.
Как появилось первоначальное движение?
Как же так получилось, что Земля движется по очень стабильной орбите? И никогда не приближается к Солнцу, и не удаляется от него?
На само деле это не совсем так. В течение года мы приближаемся немного ближе к нашей звезде, или оказываемся чуть дальше от него. Но в сумме это расстояние всегда примерно одинаково. И так происходит на протяжении миллиардов лет. Да, орбита Земли, — это не идеальный круг. Этот же принцип применим и к движению Солнца вокруг центра нашей Галактики. Если бы мы могли остановить Землю (относительно Солнца), а затем позволить ей свободно двигаться, наша планета непременно столкнулась бы со своей звездой.
Земля (как и планеты, астероиды и т.д.) родилась из материала, который изначально вращался вокруг Солнца. Мы называем этот материал, который имел форму гигантского кольца, окружающего звезду, аккреционным или протопланетным диском. И это обычное явление у молодых звезд. Этот аккреционный диск имел стабильное спокойное вращение. Таким образом, первоначальное движение является не чем иным, как следствием поддержания начальной орбитальной энергии планетезималей, которые объединялись и сталкивались, пока не сформировали Землю. Также образовались и все остальные планеты Солнечной системы.
Источник
Почему планеты Солнечной системы не покидают её, не падают на Солнце?
Потому что планеты образованы из протопланетного диска, который изначально вращался вокруг Солнца с орбитальной скоростью — с той скоростью, с которой нужно двигаться на определённом расстоянии от Солнца (чем ближе к Солнцу, тем больше должна быть скорость), чтобы, падая на неё, не упасть, как бы это странно не звучало.
Давайте для понимания разберёмся почему вообще тела движутся по орбите? Многие этого не понимают, для них орбита — это та высота, до которой можно просто долететь и выключить двигатели. Давайте посмотрим на знаменитый воображаемый эксперимент Ньютона, в котором он представлял пушку (представим, что она может регулировать силу выстрела), стоящую на поверхности Земли (представим, что у неё отсутствует атмосфера и неровности):
Выстрелив с одной силой (меньше орбитальной), мы увидим, как снаряд пролетит некоторое расстояние и упадёт в некоторой точке. Выстрелив чуть сильнее, мы увидим ту же картину, только теперь снаряд упадет чуть дальше. С каждым разом становится заметнее влияние кривизны Земли и, выстрелив с необходимой силой, можно заставить снаряд упасть на обратной стороне планеты. А если выстрелить ещё сильнее (с орбитальной скоростью), снаряд будет настолько быстро пролетать поверхность Земли, что из-за кривизны планеты, она будет просто ускользать из под него, в результате чего снаряд будет постоянно падать на Землю, так и не достигая её поверхности. Именно так ракеты и выходят на орбиту: сначала кажется, что они летят вверх, но на определённой высоте они наклоняются и увеличивают свою горизонтальную скорость до необходимой для того, чтобы выйти на орбиту и отключить двигатели. Когда они превышают эту орбитальную скорость, они так же движутся по орбите, только тогда орбита ракеты будет вытянутой и с увеличением скорости будет вытягиваться всё сильнее и сильнее, пока аппарат не достигнет второй космической скорости, скорости, которая слишком высока, чтобы оставаться на орбите Земли, но которой достаточно, чтобы выйти на орбиту Солнца.
И так движутся все тела в космосе: планеты, спутники, астероиды, кометы и т.д. (у звёзд траектория чуть сложнее из-за неоднородности галактики, но суть та же). Разница между снарядом и планетами лишь в том, что планеты никто не выстреливал. Тот материал, из которого они состоят, изначально двигался вокруг звезды.
Источник