Как движутся планеты в солнечной системе

Содержание

Как движутся планеты. Движение. Теплота

Как движутся планеты

На вопрос, как движутся планеты, можно ответить кратко: повинуясь закону тяготения. Ведь силы тяготения – единственные силы, приложенные к планетам.

Так как масса планет много меньше массы Солнца, то силы взаимодействия между планетами не играют большой роли. Каждая из планет движется почти так, как это диктует ей сила притяжения одного лишь Солнца, словно других планет и не существует.

Законы движения планеты вокруг Солнца следуют из закона всемирного тяготения.

Впрочем, исторически дело было не так. Законы движения планет были найдены замечательным немецким астрономом Иоганном Кеплером до Ньютона без помощи закона тяготения на основании почти двадцатилетней обработки астрономических наблюдений.

Пути, или, как говорят астрономы, орбиты, которые описывают планеты около Солнца, очень близки к окружностям.

Как связан период обращения планеты с радиусом ее орбиты?

Сила тяготения, действующая на планету со стороны Солнца, равна

где М – масса Солнца, m – масса планеты, r – расстояние между ними.

Но F/m есть, согласно основному закону механики, не что иное, как ускорение, и притом центростремительное:

Скорость планеты можно представить как длину окружности 2?r, поделенную на период обращения T. Подставив v = 2?R/T и значение силы F в формулу ускорения, получим:

Коэффициент пропорциональности перед r³ есть величина, зависящая только от массы Солнца, – одинаковая для любой планеты. Следовательно, для двух планет справедливо соотношение

Отношение квадратов времен обращения планет оказывается равным отношению кубов радиусов их орбит. Этот интересный закон был выведен Кеплером из опыта. Закон всемирного тяготения объяснил наблюдения Кеплера.

Круговое движение одного небесного тела около другого – это лишь одна из возможностей.

Траектории одного тела, вращающегося около другого благодаря силам тяготения, могут быть самыми различными. Однако, как показывает расчет и как еще до всякого расчета было обнаружено Кеплером, все они принадлежат к одному классу кривых, называемых эллипсами.

Если привязать нитку к двум булавкам, воткнутым в лист чертежной бумаги, натянуть нитку острием карандаша и двигать карандашом так, чтобы нитка оставалась натянутой, то на бумаге в конце концов прочертится замкнутая кривая – это и есть эллипс (рис. 68). Места, где находятся булавки, будут фокусами эллипса.

Эллипсы могут иметь различную форму. Если взять нитку много длиннее, чем расстояние между булавками, то эллипс будет очень похож на круг. Напротив, если длина нитки чуть-чуть больше расстояния между булавками, то получится удлиненный эллипс – почти палочка.

Планеты описывают эллипсы, в одном из фокусов которых находится Солнце.

Какие же эллипсы описывают планеты? Оказывается, очень близкие к окружности.

Наиболее отличен от окружности путь ближайшей к Солнцу планеты – Меркурия. Но и в этом случае самый длинный диаметр эллипса всего лишь на 2 % больше самого короткого. Иное дело орбиты искусственных планет. Посмотрите на рис. 69. Орбиту Марса не отличишь от круга.

Однако Солнце находится в одном из фокусов эллипса, а не в его центре, и поэтому расстояние планеты от Солнца меняется сильнее. Проведем линию через два фокуса эллипса – она пересечет эллипс в двух местах. Точку, ближайшую к Солнцу, называют перигелием, наиболее далекую от Солнца – афелием. Меркурий, когда находится в перигелии, в 1,5 раза ближе к Солнцу, чем в афелии.

Главные планеты описывают вокруг Солнца эллипсы, близкие к окружности. Однако существуют небесные тела, которые движутся около Солнца по сильно вытянутым эллипсам. К ним принадлежат кометы. Их орбиты не идут ни в какое сравнение по вытянутости с орбитами планет. Про небесные тела, движущиеся по эллипсам, можно сказать, что они принадлежат к семье Солнца. Однако в нашу систему забредают и случайные пришельцы.

Наблюдались кометы, описывающие около Солнца такие кривые, судя по форме которых можно было сделать вывод: комета не вернется, она не принадлежит к семейству солнечной системы. «Открытые» кривые, описываемые кометами, называются гиперболами.

Особенно быстро движутся такие кометы, когда они проходят около Солнца. Это и понятно – полная энергия кометы постоянна, а подходя к Солнцу, комета имеет наименьшую потенциальную энергию. Значит, кинетическая энергия движения будет в этом случае наибольшая. Конечно, такой эффект имеет место для всех планет и для нашей Земли. Однако эффект этот невелик, так как мала разница потенциальных энергий в афелии и перигелии.

Интересный закон движения планеты вытекает из закона сохранения момента импульса.

На рис. 70 изображено два положения планеты. От Солнца, т.е. от фокуса эллипса, проведены два радиуса к положениям планеты, и образовавшийся сектор заштрихован. Надо определить величину площади, описываемой радиусом за единицу времени. При небольшом угле сектор, описанный радиусом за секунду, можно заменить треугольником. Основание треугольника – скорость v (путь, проходимый за секунду), а высота треугольника равна плечу d скорости. Поэтому площадь треугольника есть vd/2.

Из закона сохранения момента следует постоянство величины mvd во время движения. Но если mvd неизменно, то не меняется и площадь треугольника vd/2. Мы можем начертить секторы для любых моментов времени – они окажутся одинаковыми по площади. Скорость планеты меняется, но то, что можно назвать секториальной скоростью, остается неизменным.

Не все звезды имеют планетное окружение. Довольно много в небе двойных звезд. Два огромных небесных тела вращаются одно около другого.

Огромная масса Солнца делает его центром семейства. В двойных звездах оба небесных тела имеют близкие по величине массы. В этом случае нельзя считать, что одна из двух звезд покоится. Как же происходит движение в этом случае? Мы знаем, что каждая замкнутая система имеет одну покоящуюся (или равномерно движущуюся) точку – это центр инерции. Вокруг этой точки и вращаются обе звезды. При этом они описывают подобные эллипсы, что следует из написанного на стр. 135 условия m₁/m₂ = r₂/r₁.

Эллипс одной звезды больше эллипса другой во столько раз, во сколько масса одной звезды больше массы другой (рис. 71). При равных массах обе звезды будут описывать около центра инерции одинаковые траектории.

Планеты солнечной системы находятся в идеальных условиях: они не подвержены трению.

Создаваемые людьми маленькие искусственные небесные тела – спутники – не находятся в таком идеальном положении: силы трения, пусть сначала очень незначительные, но все же чувствительные, решительно вмешиваются в их движение.

Полная энергия планеты остается неизменной. Полная энергия спутника с каждым оборотом слегка падает. На первый взгляд кажется, что трение будет замедлять движение спутника. В действительности происходит обратное.

Вспомним прежде всего, что скорость спутника равна

sqrt(gR) или sqrt(?(M/R)), где R – расстояние от центра Земли, а М – ее масса.

Полная энергия спутника равна:

Подставив значение скорости спутника, найдем для кинетической энергии выражение ?(mM/2R). Мы видим, что по абсолютной величине кинетическая энергия в два раза меньше потенциальной, а полная энергия равна

При наличии трения полная энергия будет падать, т.е. (поскольку она отрицательна) расти по абсолютной величине; расстояние R начнет уменьшаться: спутник снижается. Что при этом произойдет со слагаемыми энергии? Потенциальная энергия убывает (растет по абсолютной величине), кинетическая энергия растет.

Общий баланс все же отрицателен, так как потенциальная энергия убывает вдвое быстрее, чем возрастает кинетическая.

Трение приводит к возрастанию скорости движения спутника, а не к замедлению.

Теперь понятно, почему большая ракета-носитель обгоняет маленький спутник. У большой ракеты трение больше.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

fis.wikireading.ru

Какие планеты обращаются вокруг себя в обратную сторону?

Одна из самых таинственных загадок нашей планетарной системы – ретроградное вращение. Ее исследователи задаются вопросами: какая планета вращается в обратном направлении, отчего возникает этот феномен, есть ли другие астрономические объекты, движущиеся наперекор общему плану?

В нашей системе такое движение характерно для Венеры. Таким же «нетипичным» способом оборачиваются вокруг себя огромный Уран и карликовая планета из пояса Койпера Плутон. Если мысленно взглянуть на Солнечную систему сверху, «поднявшись» на северный полюс Мира, можно увидеть, что практически все ее планеты вертятся вокруг своих осей против часовой стрелки, кроме этих трех. Кроме того, в другую сторону крутятся спутник Плутона – Харон и спутник Нептуна – Тритон.

Для Нику, одного из транснептуновых объектов из того же пояса Койпера, тоже характерно обратное движение. Этот удивительный астрономический объект крутится вокруг оси в сторону, противоположную обращению иных небесных тел. Ученым еще предстоит объяснить, почему Нику движется именно таким образом. Во Вселенной, в других планетарных системах такое обратное кручение не редкость. Если «выглянуть» за пределы нашей системы, ответов на вопрос: «Какая планета вращается в обратном направлении?» будет намного больше одного.

Как получается ретроградное вращение?

Изменением гравитационного поля.
Одна из теорий необычное обращение объясняет солнечными приливами.
Наибольшее признание имеет теория столкновений. Она объясняет резкую смену направления полета столкновениями астрономических объектов.

Чтобы понять, какая планета вращается в обратном направлении, и почему это происходит, ученые применяют разные методы. Применяют мощнейшие современные радиотелескопы, используют точные математические вычисления. Там, где это возможно ведутся космические исследования. Правильность ответа на вопрос: «Какая планета Солнечной системы вращается в другую сторону?» не единожды подтверждали многочисленные летательные аппараты, исследовавшие Венеру.

Во Вселенной, узнать какая планета вращается в другую сторону, помогает наклонение их осей. Измеряется оно углом между осью вращения и перпендикуляром к плоскости, в которой лежит орбита. Прямое кручение, совпадающее с общим направлением, подсказывают оси, имеющие наклон от -90 до 90 градусов. Тела, обладающие наклоном 90-270 градусов, воспринимаются как обращающиеся ретроградно. Направление подсказывает и наклонение орбит. Для спутников оно вычисляется по отношению к экваториальной плоскости их планеты.

Вращение планет вокруг оси

Что заставляет Венеру вертеться иначе, чем другие планеты?

Венера, ставшая ответом на вопрос-загадку: «Какая планета вращается в другую сторону Солнечной системы?», изучена лучше остальных нетипично вертящихся тел. Были предложены три разных гипотезы причин ее необычного обращения.

Предполагается, что, когда Солнечная система представляла собой газопылевой диск, закрученный против часовой стрелки, тот сгусток энергии и пыли, которому предстояло стать Венерой, крутился в ту же сторону, что и другие протопланеты. Столкновение с прото-Меркурием «развернуло» Венеру, «раскрутило» ее в противоположном направлении.
По другой гипотезе толстая плотная венерианская атмосфера тормозит движение, закручивает ее в обратную сторону.
Есть интересная версия, рассказывающая, что сильные гравитационные приливы, спровоцированные влиянием Солнца, и трение мантии о ядро планеты перевернуло ее. Направление вращения осталось тем же, но воспринимается иначе из-за поворота «вверх тормашками».

Почему Плутон ретрограден?

Еще один ответ на вопрос «Какая планета в Солнечной системе вращается в другую сторону?» – Плутон. Предполагается, что в ретроградном движении карликовой планеты Плутона был задействован Нептун. Массивный объект, выброшенный из его недр, взорвался, распался на два фрагмента с подобной, но несколько различающейся массой. Меньший объект приобрел большую скорость и улетел за пределы воздействия Нептуна, превратившись в самостоятельную карликовую планету. Оставшееся, более массивное тело стало ретроградно обращающимся вокруг Нептуна спутником Тритоном.

На сегодня ученые уже отыскали во Вселенной множество ответов на вопрос: «Какая планета вращается в обратном направлении?». Немало таких открытий еще ждет их впереди.

Ящик пандоры – Как движется Солнечная система

Наверняка, многие из вас видели гифку или смотрели видео, показывающее движение Солнечной системы.

Ролик, вышедший в 2012 году, стал вирусным и наделал много шума. Мне он попался вскоре после его появления, когда я знал о космосе гораздо меньше, чем сейчас. И больше всего меня смутила перпендикулярность плоскости орбит планет направлению движения. Не то, чтобы это было невозможно, но Солнечная система может двигаться под любым углом к плоскости Галактики. Вы спросите, зачем вспоминать давно забытые истории? Дело в том, что именно сейчас, при желании и наличии хорошей погоды, каждый может увидеть на небе настоящий угол между плоскостями эклиптики и Галактики.

Проверяем ученых

Астрономия говорит, что угол между плоскостями эклиптики и Галактики составляет 63°.

Но сама по себе цифра скучна, да и сейчас, когда на обочине науки устраивают шабаш адепты плоской Земли, хочется иметь простую и наглядную иллюстрацию. Давайте подумаем, как мы можем увидеть плоскости Галактики и эклиптики на небе, желательно невооруженным взглядом и не отдаляясь далеко от города? Плоскость Галактики — это Млечный путь, но сейчас, с изобилием светового загрязнения, увидеть его не так просто. Есть ли какая-то линия, примерно близкая к плоскости Галактики? Есть — это созвездие Лебедя. Оно хорошо видно даже в городе, а найти его просто, опираясь на яркие звезды: Денеб (альфа Лебедя), Вегу (альфа Лиры) и Альтаир (альфа Орла). «Туловище» Лебедя примерно совпадает с галактической плоскостью.

Хорошо, одна плоскость у нас есть. Но как получить наглядную линию эклиптики? Давайте подумаем, что такое вообще эклиптика? По современному строгому определению эклиптика — это сечение небесной сферы плоскостью орбиты барицентра (центра массы) Земля-Луна. По эклиптике в среднем движется Солнце, но у нас нет двух Солнц, по которым удобно построить линию, да и созвездие Лебедя при солнечном свете не будет видно. Но если вспомнить, что планеты Солнечной системы тоже движутся приблизительно в той же плоскости, то, получается, что парад планет как раз примерно покажет нам плоскость эклиптики. И сейчас в утреннем небе как раз можно наблюдать Марс, Юпитер и Сатурн.

В результате, в ближайшие недели утром до восхода Солнца можно будет очень наглядно видеть вот такую картину:

Которая, как это ни удивительно, прекрасно согласуется с учебниками астрономии.

А гифку правильнее рисовать так:

Вопрос может вызвать взаимное положение плоскостей. Летим ли мы <-/ или же <-\ (если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс вверху)? Астрономия говорит, что Солнечная система движется относительно ближайших звезд в направлении созвездия Геркулеса, в точку, расположенную недалеко от Веги и Альбирео (бета Лебедя), то есть правильное положение <-/.

Но этот факт, увы, «на пальцах» не проверить, потому что, пусть и сделали это двести тридцать пять лет назад, но использовали результаты многолетних астрономических наблюдений и математику.

Разбегающиеся звезды

Как вообще можно определить, куда движется Солнечная система относительно близких звезд? Если мы можем на протяжении десятков лет фиксировать перемещение звезды по небесной сфере, то направление движения нескольких звезд скажет нам, куда мы движемся относительно них. Назовем точку, в которую мы движемся, апексом. Звезды, которые находятся недалеко от него, а также от противоположной точки (антиапекса), будут двигаться слабо, потому что они летят на нас или от нас. А чем дальше звезда находится от апекса и антиапекса, тем больше будет ее собственное движение. Представьте, что вы едете по дороге. Светофоры на перекрестках впереди и позади не будут сильно смещаться в стороны. А вот фонарные столбы вдоль дороги так и будут мелькать (иметь большое собственное движение) за окном.

На гифке показано перемещение звезды Барнарда, имеющей самое большое собственное движение. Уже в 18 веке у астрономов появились записи положения звезд на промежутке в 40-50 лет, которые позволили определить направление движения более медленных звезд. Тогда английский астроном Уильям Гершель взял звездные каталоги и, не подходя к телескопу, стал вычислять. Уже первые расчеты по каталогу Майера показали, что звезды движутся не хаотично, и апекс можно определить.

Источник: Hoskin, M. Herschel’s Determination of the Solar Apex, Journal for the History of Astronomy, Vol. 11, P. 153, 1980

А с данными каталога Лаланда область удалось серьезно уменьшить.

Оттуда же

Дальше пошла нормальная научная работа — уточнение данных, расчеты, споры, но Гершель использовал правильный принцип и ошибся всего на десять градусов. Информацию собирают до сих пор, например, всего тридцать лет назад скорость движения уменьшили с 20 до 13 км/с. Важно: эту скорость нельзя путать со скоростью солнечной системы и других ближайших звезд относительно центра Галактики, которая равна примерно 220 км/с.

Еще дальше

Ну и, раз мы упомянули скорость движения относительно центра Галактики, необходимо разобраться и тут. Галактический северный полюс выбран так же, как и земной — произвольно по соглашению. Он находится недалеко от звезды Арктур (альфа Волопаса), примерно вверх по направлению крыла созвездия Лебедя. А в целом проекция созвездий на карту Галактики выглядит так:

Т.е. Солнечная система движется относительно центра Галактики в направлении созвездия Лебедя, а относительно местных звезд в направлении созвездия Геркулеса, под углом 63° к галактической плоскости, <-/, если смотреть с внешней стороны Галактики, северный полюс сверху.

Космический хвост

А вот сравнение Солнечной системы с кометой в видео совершенно корректно. Аппарат NASA IBEX был специально создан для определения взаимодействия границы Солнечной системы и межзвездного пространства. И по его данным хвост есть.

Иллюстрация NASA

Для других звезд мы можем видеть астросферы (пузыри звездного ветра) непосредственно.

Фото NASA

Позитив напоследок

Завершая разговор, стоит отметить очень позитивную историю. Создавший в 2012 году исходное видео DJSadhu первоначально продвигал что-то ненаучное. Но, благодаря вирусному распространению клипа, он пообщался с настоящими астрономами (астрофизик Rhys Tailor очень позитивно отзываетсяо диалоге) и, спустя три года, сделал новый, гораздо более соответствующий реальности ролик без антинаучных построений.

The helical model — our solar system is a vortex (Как движется Солнечная система)

—

https://geektimes.ru/post/298077

pandoraopen.ru

В какую сторону вращаются планеты Солнечной системы (по орбите и вокруг своей оси)?

Планеты и Луна вращаются против часовой стрелки, и по орбите вокруг Солнца тоже (если смотреть с северного полюса) Единственным исключением является Венера. Наклон лунной орбиты к плоскости земной орбиты составляет 5 градусов. Солнце также вращается против часовой стрелки. Спасибо. <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/e541920db9baa8da6a3ec0b19cd9e34d_i-30.jpg» > Рисунок (Ваш) не совсем правильный, т к ось вращения земли наклонена к плоскости её орбиты под углом 66,5 гр, а на рисунке этого не видно… (плоскости эклиптики не видно)

все вращаются по часовой сьрелке, кроме Венеры-она — против….

* Уран и Венера вращаются вокруг своей оси не в ту сторону, в какую вращаются вокруг своей оси остальные планеты ( Уран и Венера вращаются против часовой стрелки вокруг своей оси) , и поэтому там Солнце встаёт на западе . Венера и Плутон ( Плутон уже не состоит в Солнечной системе) вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, а остальные планеты Солнечной системы вращаются по ней. Я не знаю, в какую сторону вращается Плутон вокруг своей оси. Если вы знаете, то сообщите мне. Если не знаете, то я сообщу, если узнаю.

Большинство планет нашей солнечной системы, включая Землю, вращаются вокруг своей оси в том же направлении, в котором они движутся по орбите вокруг Солнца. Исключение составляют Венера и Уран. Уран тоже вращается почти в том же направлении по отношению к своей орбите. Согласно существующей теории образования звезд и планет, планеты формируются из того же строительного материала, что и звезды, в систему которых они входят. Поэтому направление их орбит совпадает с вращением звезд. Так считалось до 2008 г., пока сразу несколько астрономических групп из разных стран с разницей в один день не обнаружили две планеты, движущиеся по орбите в направлении, противоположном вращению звезд — центральных светил. Первое открытие состоялось в рамках проекта WASP (Wide Area Search for Planets), в котором принимали участие все крупнейшие научные учреждения Великобритании. Планета, получившая название WASP-17 b, расположена в звездной системе, находящейся на расстоянии около 1000 световых лет от Земли. Ранее там уже было найдены три планеты, движущиеся более или менее правильно относительно центрального светила. Однако четвертая планета системы — WASP-17b — не подчиняется общему правилу и вращается в противоположную сторону по орбите, расположенной под углом 150 градусов к плоскости движения других планет. WASP-17b — газовый гигант, вес которого вдвое меньше, чем у Юпитера, но при этом диаметр планеты, напротив, вдвое больше. Планета расположена в 11 миллионах километров от звезды — это расстояние в восемь раз меньше, чем между Меркурием и Солнцем. А полный оборот вокруг светила WASP-17b совершает за 3,7 дня. Вторая находка была сделана в хорошо изученной астрономами системе HAT-P-7. Обнаруженная планета тоже вращается в противоположном направлении вокруг этой звезды. Сразу две группы астрономов — наблюдатели из американского Массачусетского технологического института и ученые из Японской национальной обсерватории — сообщили об этом открытии с разницей в несколько минут. И менее чем через 23 часа после обнаружения странной орбиты WASP-17b. На основании собранных данных ученые пытаются определить причины столь странного поведения планет. Они являются не единственными в своих системах, поэтому наиболее популярной считается гипотеза планетарного столкновения. Согласно ей, изменение направления вращения планет произошло в результате их соударения о планеты-соседки, при этом первоначальная скорость движения тел была относительно невысокой, что позволило преодолеть инерцию. Проверкой такого предположения занялась Женевская Обсерватория, специализирующаяся на исследовании гравитационных полей космических тел. Выдвигаются и другие гипотезы. Одна из них гласит, что обнаруженные «неправильные» планеты зародились в других звездных системах, а на орбиту своих нынешних звезд попали в результате длительного межзвездного «путешествия». Это означает, что планета закручена в ту сторону, что и ее родительская звезда, считают авторы теории. Наконец, существует гипотеза об особенностях формирования звездных систем. Некоторые астрономы предполагают, что обратное направление вращения планет возникает как завихрение в звездном диске на ранних стадиях зарождения системы. Единое дискообразное облако звездного газа возникает сразу после взрыва сверхновой звезды. Этот объект состоит из «строительного материала» — плазмы и частиц вещества, которые и образуют впоследствии звезды и планеты. Возникающие в звездном диске завихрения могут быть вызваны как различными внешними факторами (вторжение инородного тела или влияние сторонних гравитационных полей), так и малоизученными особенностями физики звездного газа. Эта теория также нуждается в проверке.

touch.otvet.mail.ru

ГРАВИТАЦИЯ » Вращение планет

Чем больше мы познаем неизменные законы природы, тем все более невероятными становятся для нас чудеса (Чарльз Дарвин)

Рис. 4

Еще одна неразгаданная загадка природы – откуда возникло вращение планет? Посмотрим на рисунок 4, где условно показано вращение и наклон оси вращения. Все планеты, кроме Венеры, вращаются в одну сторону, как по орбите, так и вокруг своей оси. О Венере разговор особый, ей будет посвящена отдельная статья.

Приведем список сходных характеристик планет.

Все планеты имеют почти круговую орбиту, эксцентриситет от 0, 008 у Нептуна до 0,093 у Марса, что позволяет им вращаться вокруг Солнца миллиарды лет, не сталкиваясь друг с другом.
Период вращения от 9 часов 50 минут у Юпитера до 24 часов у Земли.
Наклон оси вращения к плоскости орбиты от 61⁰ у Нептуна до 3⁰ у Юпитера. Из данного диапазона выпадает Уран, который лежит на боку. О нем чуть ниже.
Все планеты вращаются в одну и ту же сторону (с запада на восток).
Все планеты вращаются в одной плоскости.

Эти совпадения случайны или имеют закономерность?

Очевидно закономерность, иначе неумолимая статистика разделила бы всех и все поровну. Движение планет подчиняется одному и тому же порядку, но как установился этот порядок?

Итак, все планеты вращаются в одну сторону, как по орбите, так и вокруг своей оси. Какая сила их раскрутила в одном направлении? Очевидно, попутный ветер. Откуда мог подуть ветер в безвоздушном пространстве Космоса? В Космосе такой ветер есть и называется он солнечный ветер (Solar wind) – поток ионизированных частиц, распространяющийся со скоростью 300-1200 км/с. Но сможет ли солнечный ветер совместно с радиационным излучением раскрутить такие массивные космические тела, как планеты, ведь у них нет турбинных лопаток и парусов? К данному ответу перейдем после того как сформируем планетную систему.

Несмотря на то что, окончательного мнения в вопросах космогонии не сложилось, но наброски портрета Земли и других планет уже есть.

В данной статье не стоит задача заниматься глубоким анализом в вопросах космогонии, поэтому не буду спорить с эволюционистами и возьму за первоначальную основу гипотезу Шмидта, доработанную последователями.

«Планеты сформировались в результате объединения твердых (холодных) тел и частиц, входивших в состав туманности, которая когда-то окружала Солнце. Эту туманность часто называют «допланетным» или «протопланетным» облаком. Формирование планет происходило под воздействием различных физических процессов. Следствием механических процессов стало сжатие (уплощение) вращающейся туманности» [10].

Очевидно, в центре данной туманности уже сформировалось Солнце, но это произошло раньше, так как в данной области «протопланетное облако» было более концентрированным, в результате возник первый очаг «кристаллизации» вещества. Солнце набирало свою мощь за счет быстрого увеличения массы, в виду усиливающейся гравитации и разогревалось.

В объеме всей солнечной системы очаги подобной «кристаллизации», (будущие планеты) возникли несколько позднее, в виду более разреженного состояния вещества. Судя по размерам планет, то, по всей видимости, среди планет первым был Юпитер. Об этом говорят не только его размеры, но и скорость вращения вокруг своей оси, у которого самая высокая скорость вращения. Юпитер претендовал на второе Солнце, но ему не хватило материи, чтобы превратиться в звезду.

Солнце продолжало разогреваться, сила притяжения увеличивалась. Будущие планеты начали попадать под влияние солнечной гравитации.

Здесь мы подошли к вопросу, с которого начали: если движение планет по солнечной орбите можно как-то объяснить первоначальным вращением протопланетного облака, то как они приобрели вращающий момент вокруг своей оси? Дело в том, что, поглощая вокруг себя материальную среду от пылинок, каменных глыб до астероидов, планета получала разнополярные моменты вращения, а в сумме они давали нуль. Тогда откуда взялось вращение вокруг своей оси, причем у всех планет и в одном направлении?

Сейчас есть космогонические гипотезы, в которых говорится, что Земля первоначально имела в сутках всего 3 часа. Откуда могла возникнуть такая огромная скорость вращения на первоначальном этапе развития? Логичного объяснения нет.

Вращение, как всякое движение не может возникнуть из ничего, для всякого перемещения требуется энергия. Любое движение начинается, как сказал китайский мудрец Конфуций – с первого шага, т.е. с импульса!

Орбитальные скорости в то время также были не велики, под действием притяжения Солнца планеты стали приближаться к звезде. Сближение с Солнцем шло по спиральным орбитам, в результате орбитальные скорости планет увеличивались. На своем пути они встречали скопления и остатки звездного вещества, астероиды, метеориты, частицы пыли, газ (прото вещество). Вся эта масса «приклеивалась» к будущей планете, по-научному, происходила аккреция. Важно отметить существенный момент, на данном этапе эволюции планеты не были шарами, а формировались объемно асимметрично из-за не симметричного притяжения. Поскольку вещество планет было холодным, то притяжение частиц шло в основном со стороны нагретой, освещенной стороны. Почему с нагретой, читаем [11]. В результате основная масса протопланетного вещества нарастала неравномерно, возникал объемный дисбаланс. Это послужило причиной создания своеобразного паруса, на который стали оказывать давление внешние силы.

К этим силам можно отнести солнечный ветер, солнечную радиацию и прото вещество в виде налетающего газа, пыли, частиц, каменных и ледяных глыб и т.п.

Воздействие внешних сил позволило сдвинуть планету с мертвой точки, вывести ее из статического состояния равновесия. Стронуться с места и сделать первый оборот стоил планетам тысячи и более лет накопления потенциальной энергии. Представьте себе, вы пытаетесь тронуться с места на автомобиле с пятой передачи, отпускаете педаль сцепления – двигатель глохнет. Зато на скорости 90 км/час на автобане, вы включаете пятую скорость, и только добавляя газу, летите в будущее.

Для каждого движения самым важным условием является сдвинуться с места, а далее вступают инерционные и раскручивающие силы. Для поддержания вращения и дальнейшего раскручивания планет нужно было только регулярно подбрасывать «дрова» (энергию) в топку циркуляционной машины. В качестве такой энергии продолжало выступать прото вещество и энергия Солнца.

Как пример начала вращения Земли показан на рис. 5.

Рис. 5

Возможно, кому-то не понравится данный рисунок, по причине, что Земля не могла иметь столь искаженную фигуру. Могла! Даже сегодня, несмотря на столь долгий путь эволюции и вращения, наша планета не совсем шар, а неравно объемный эллипсоид, сплюснутый у полюсов (сжатие=1/298,25). Более того, северное полушарие крупнее южного, т.е. форма Земли чуть-чуть сдвинута относительно эллипсоида и отдаленно напоминает грушу.

Поток солнечной энергии, встречая на пути движущуюся планету, оказывает на нее давление. В свою очередь планета оказывает данному потоку сопротивление. В данном случае вектор СВ оказывает большее сопротивление, чем вектор АВ, поэтому возникает момент силы, который пытается повернуть планету вокруг оси. Но одной солнечной энергии было недостаточно. Первым толчком для поворота планеты было суммарное действие сил от ударов небесных тел и солнечной радиации в парус планеты. После чего она медленно начала вращение относительно своего центра масс против часовой стрелки. Вот по этой причине все планеты солнечной системы вращаются в одну сторону, с запада на восток, если смотреть с северного полюса мира.

Когда вещество протооблаков было разобрано конкурентами, основной раскручивающий момент планеты стали получать от Солнца в виде солнечного ветра и солнечной радиации. В те далекие времена у планет не было магнитного поля, поэтому вся энергия, которая исходила от Солнца, беспрепятственно доходила до поверхности каждой планеты.

По мере увеличения размеров планет к вышеуказанному моменту добавился момент от действия теплового терминатора. В то время атмосфера была очень разреженная, суточные амплитуды были весьма значительные, что и увеличивало скорость вращения. Как работает тепловой терминатор, было показано в предыдущей статье [12].

Момент силы с дневной стороны всегда был больше, чем с противоположной (ночной), поэтому все планеты стали раскручиваться направлением на восток.

У Земли, в то далекое время, еще не было тормозов, Луна появится позднее (об этом в статье «Венера»).

Солнце сначала своего развития также было объемно не симметричным, но со временем оно сотрет, сошлифует свой дисбаланс и будет стабильно посылать свое излучение в мировое пространство. К тому времени планеты, приблизившись к своему светилу, уже четко встанут каждая на свою орбиту.

Никто и никогда не разгонял Землю специально. Земля и другие планеты образовались из статических облаков газа и пыли в космосе и раскрутились энергией Солнца. Такова природа. К помощи высших сил, поддерживающих планеты во вращательном движении, не прибегаем.

Наклон оси вращения

Следует остановиться на положении оси вращения планет. Все планеты имеют наклон оси вращения к плоскости орбиты (см. рис. 4). Предполагается, что данный наклон является следствием столкновения с небесными телами. На пути следования за миллиарды лет возникали катастрофы, когда происходило столкновение планет себе подобными. После столкновения возникали спутники, и мог измениться угол наклона оси вращения. Многочисленные кратеры на поверхности планет и спутников, молчаливые свидетели бурной эпохи конкуренции становления и развития планетарной системы. Такие катастрофы не миновали ни одну планету, но больше всех пострадали Уран и Плутон, которые вращаются лежа на боку.

Несомненно, столкновение планет с астероидами и друг с другом являлось прямым действием на положение их в пространстве, но есть еще одна причина, по которой ось вращения не перпендикулярна к плоскости эклиптики.

Как было сказано выше, у каждой планеты по мере движения по орбите в первоначальный момент возникал дисбаланс приращенной массы. Масса наращивалась с нагретой стороны по орбитальному вектору движения. Поэтому, когда планета сдвигалась с места (начало вращения), то ее ось изначально уже могла не совпадать с плоскостью орбиты. Характерным примером является Юпитер. Ось его вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты (наклон 3,13⁰), из-за чего на этой планете нет смены времен года. Пожалуй, такое малое отклонение оси от плоскости орбиты является более логичным объяснением эволюционной гипотезы образования солнечной системы. По идее, при идеальных условиях возмущающих воздействий на планеты, то все они должны были иметь перпендикулярную ось вращения к своей эклиптике. Но не у всех планет все шло по намеченной программе. Один Юпитер справился с поставленной задачей блестяще! Это лишний раз говорит о том, что он был гораздо массивнее других планет и космических объектов. Внешние, ударные столкновения не смогли повлиять на устойчивость гиганта, защищенного плотной газовой атмосферой, а позднее и мощным магнитным полем.

Выводы.

Земля и другие планеты при своем рождении не имели скорости вращения вокруг своей оси.
Первоначальным моментом для вращения послужило неравномерное распределение массы в объеме из-за асимметричного действия гравитации.
Планеты наращивали массу, все больше раскручивались и принимали шарообразную форму.
Протопланетное вещество и солнечная энергия раскручивали планеты с запада на восток.

Назад Вперед

gennady-ershov.ru

Видимое движение планет.

Издавна люди наблюдали на небе такие явления как видимое вращение звездного неба, смена фаз Луны, восход и заход небесных светил, видимое движение Солнца по небу в течение дня, солнечные затмения, изменение высоты Солнца над горизонтом в течение года, лунные затмения.

Было ясно, что все эти явления связаны, прежде всего, с движением небесных тел, характер которого люди пытались описать при помощи простых визуальных наблюдений, правильное понимание и объяснение которых складывалось веками. После признания революционной гелиоцентрической системы мира Коперника, после того как Кеплер сформулировал три закона движения небесных тел и разрушил многовековые наивные представления о простом круговом движении планет вокруг Земли, доказал расчетами и наблюдениями, что орбиты движения небесных тел могут быть только эллиптическими, стало наконец ясно, что видимое движение планет складывается из:

1) перемещения наблюдателя по поверхности Земли;

2) вращения Земли вокруг Солнца;

3) собственных движений небесных тел.

Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово «планета» в переводе с древнегреческого означает «блуждающая» или «бродяга».

Траектория движения небесного тела называется его орбитой . Скорости движения планет по орбитам убывают с удалением планет от Солнца. Характер движения планеты зависит от того, к какой группе она принадлежит.

Поэтому по отношению к орбите и условиям видимости с Земли планеты разделяются на внутренние (Меркурий, Венера) и внешние (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон), или соответственно, по отношению к Земной орбите, на нижние и верхние.

Внешние планеты всегда повернуты к Земле стороной, освещаемой Солнцем. Внутренние планеты меняют свои фазы подобно Луне. Наибольшее угловое удаление планеты от Солнца называется элонгацией . Наибольшая элонгация у Меркурия – 28°, у Венеры – 48°. Плоскости орбит всех планет Солнечной системы (кроме Плутона) лежат вблизи плоскости эклиптики, отклоняясь от нее: Меркурий на 7њ , Венера на 3,5њ; у других наклон еще меньше.

При восточной элонгации внутренняя планета видна на западе, в лучах вечерней зари, вскоре после захода Солнца. При западной элонгации внутренняя планета видна на востоке, в лучах утренней зари, незадолго до восхода Солнца. Внешние же планеты могут находиться на любом угловом расстоянии от Солнца.

Угол фазы Меркурия и Венеры изменяется в пределах от 0° до 180°, поэтому Меркурий и Венера сменяют фазы так же, как и Луна. Около нижнего соединения обе планеты имеют наибольшие угловые размеры, но выглядят, как узкие серпы. При угле фазы ψ = 90°, освещается половина диска планет, фаза Φ = 0,5. В верхнем соединении нижние планеты освещены полностью, но плохо видны с Земли, так как находятся за Солнцем.

Итак, при наблюдениях с Земли на движение планет вокруг Солнца накладывается еще и движение Земли по своей орбите, планеты перемещаются по небосводу то с востока на запад (прямое движение), то с запада на восток (попятное движение). Моменты смены направления называются стояниями . Если нанести этот путь на карту, получится петля . Размеры петли тем меньше, чем больше расстояние между планетой и Землей. Планеты описывают петли, а не просто движутся туда-сюда по одной линии исключительно из-за того, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью эклиптики. Такой сложный петлеобразный характер был впервые замечен и описан на примере видимого движения Венеры (рисунок 1).

Рисунок 1 – «Петля Венеры».

Известен факт, что движение определенных планет можно наблюдать с Земли только в строго определенное время года, это связано с их положением с течением времени на звездном небе.

Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли называются конфигурациями планет. Конфигурации внутренних и внешних планет различны: у нижних планет это соединения и элонгации (наибольшее угловое отклонение орбиты планеты от орбиты Солнца), у верхних планет это квадратуры, соединения и противостояния.

Поговорим конкретнее о каждом из видов конфигураций: конфигурации, при которых внутренняя планета, Земля и Солнце выстраиваются по одной линии, называются соединениями (рис. 2).

Рис. 2. Конфигурации планет:
Земля в верхнем соединении с Меркурием,
в нижнем соединении с Венерой и в противостоянии с Марсом

Если А — Земля, В — внутренняя планета, С — Солнце, небесное явление называется нижним соединением . В «идеальном» нижнем соединении происходит прохождение Меркурия или Венеры по диску Солнца.

Если А — Земля, В — Солнце, С — Меркурий или Венера, явление называется верхним соединением . В «идеальном» случае происходит покрытие Солнцем планеты, которое, конечно, не может наблюдаться из-за несравнимой разницы в блеске светил.

Для системы Земля — Луна — Солнце в нижнем соединении происходит новолуние, в верхнем соединении — полнолуние.

Предельный угол между Землей, Солнцем и внутренней планетой называется наибольшим удалением или элонгацией и равен: для Меркурия — от 17њ30′ до 27њ45′ ; для Венеры — до 48њ. Внутренние планеты могут наблюдаться только вблизи Солнца и только по утрам или вечерам, перед восходом или сразу после захода Солнца. Видимость Меркурия не превышает часа, видимость Венеры — 4 часов (рис. 3).

Рис. 3. Элонгация планет

Конфигурация, при которой Солнце, Земля и внешняя планета выстраиваются на одной линии, называется (рис. 2):

1) если А — Солнце, В — Земля, С — внешняя планета — противостоянием;

2) если А — Земля, В — Солнце, С — внешняя планета — соединением планеты с Солнцем.

Конфигурация, в которой Земля, Солнце и планета (Луна) образуют в пространстве прямоугольный треугольник, называется квадратурой: восточной при расположении планеты в 90њ к востоку от Солнца и западной при расположении планеты в 90њ к западу от Солнца.

Движение внутренних планет на небесной сфере сводится к их периодическому отдалению от Солнца вдоль эклиптики то к востоку, то к западу на угловое расстояние элонгации.

Движение внешних планет на небесной сфере носит более сложный петлеобразный характер. Скорость видимого движения планеты неравномерна, поскольку ее величина определяется векторной суммой собственных скоростей Земли и внешней планеты. Форма и размеры петли планеты зависит от скорости планеты по отношению к Земле и наклона планетной орбиты к эклиптике.

Теперь введем понятие конкретных физических величин, характеризующих движение планет и позволяющих произвести некоторые расчеты: Сидерическим (звездным) периодом обращения планеты называется промежуток времени Т, за который планета совершает один полный оборот вокруг Солнца по отношению к звездам.

Синодическим периодом обращения планеты называется промежуток времени S между двумя последовательными одноименными конфигурациями.

Для нижних (внутренних) планет:

Для верхних (внешних) планет:

Продолжительность средних солнечных суток s для планет Солнечной системы зависит от сидерического периода их вращения вокруг своей оси t, направления вращения и сидерического периода обращения вокруг Солнца Т.

Для планет, обладающих прямым направлением вращения вокруг своей оси (тем же, в котором они движутся вокруг Солнца):

Для планет, обладающих обратным направлением вращения (Венера, Уран):

Формулы связи синодического и сидерического периодов выводят по аналогии с движением часовых стрелок. Аналогией синодического периода S будет промежуток времени между совпадениями часовой и минутной стрелок, аналогией сидерических — периоды вращения часовой стрелки (Т₁ = 12 ч) и минутной стрелки (Т₂ = 1 ч). Стрелки встречаются вновь в разных местах циферблата. Их угловые скорости равны:

;

mirznanii.com

Как движутся планеты 🚩 планеты движутся вокруг солнца по 🚩 Естественные науки

2 декабря 2013

Автор КакПросто!

Люди столетиями пытаются разгадать законы вселенной и понять, есть ли конечное число звезд, как они «живут» и движутся. Еще в 16 веке были сделаны первые основополагающие открытия, которые описали законы движения планет.

Статьи по теме:

Инструкция

Есть мнение, что на заре человеческой цивилизации люди обладали гораздо более обширными знаниями о космосе, нежели сейчас. В гробницах и пирамидах, в сакральных местах археологи находят сотни свидетельств тому, что люди имели небесные карты, знали законы временного цикла, а значит, знали и о том, как вращаются планеты, и даже умели составлять гороскопы. Но знания эти были утрачены. Возродил мысль о движении, вращении планет Коперник. Он первым составил гелиоцентрическую модель солнечной системы и доказал, что планеты не только вращаются, но и вращаются именно вокруг звезды Солнца. Коперник использовал в качестве основы своим изысканиям труды Птолемея. Труды Коперника и изучались, и оспаривались, но научное обоснование принципам вращения планет дал немец И.Кеплер, который, основываясь на длительном наблюдении и математических расчетах, выяснил, что все планеты системы движутся по траектории эллипса, скорость движения зависит от приближенности к Солнцу (чем ближе, тем быстрее). Высчитал Кеплер даже скорость оборота плате вокруг Солнца.

Примерно в это же время Г. Галилей открыл принцип инерции, а И.Ньютон определил, что планете, которая двигается вокруг Солнца, не нужна сила, для того чтобы двигаться вперед. Если бы такой силы не было, то планета летела по касательной. Но дело в том, что планета не летит по прямой и попадает не в то место, куда бы попала, если бы летела свободно, а оказывается ближе в Солнцу. В итоге выяснили, что источником этой силы является сила притяжения и находится она где-то недалеко от Солнца.

Люди наблюдали за Юпитером и его спутниками, которые вращаются вокруг планеты; за Землей, вокруг которой вращается Луна; за Солнцем, вокруг которого вращаются планеты. И поняли, что все тела притягивают друг друга. Собственно, в этих открытиях и есть объяснение тому, как и почему движутся планеты: они взаимнопритягиваются и подчиняются мощному источнику силы притяжения, который расположен около Солнца. Кто и как запустил эту систему в движение, сколько времени она еще будет «слушаться» законодателя – это, пожалуй, вечная загадка.

Совет полезен?

Распечатать

Как движутся планеты

Статьи по теме:

Не получили ответ на свой вопрос?
Спросите нашего эксперта:

www.kakprosto.ru

Как движутся планеты в солнечной системе – : .