planet — Скорость движения планет Солнечной системы.
- Подробности
- Вы в разделе: Астрономия
Может ли быть колесо, у которого втулка вращается быстрее, чем обод? Посмотрите как вращается автомобильное колесо. Вы увидите, что все точки, расположенные по одному радиусу (на разных расстояниях от оси), поворачиваются на одинаковый угол и делают одно и то же число оборотов. У всего колеса, как говорят, одинаковая угловая скорость. Что же касается линейной скорости каждой точки, то вы ясно увидите, что чем дальше от оси, тем с большей скоростью движется она по своей окружности.
Да иначе и быть не может – ведь за то же время (за каждый оборот) точки пробегают пути по меньшей или по большей окружности. И, казалось бы, не имеет смысла думать, будто втулка колеса может вращаться быстрее, чем его обод, — таких колес, конечно, не бывает. (Добавим, однако, — твердых, сплошных колес.)
И все-таки подобные «колеса» нашлись – правда, не сплошные и не твердые.
Ученых давно интересовал вопрос: какова природа колец Сатурна? Долго шли споры о том, что это: сплошное твердое кольцо или поток отдельных кусков, камней? Гениальная русская женщина-математик Софья Ковалевская теоретически доказала, что кольца Сатурна состоят из отдельных небольших тел и что они не могут быть сплошным твердым кольцом. Иначе такое кольцо разорвалось бы на части от неодинакового действия силы притяжения, которая на внутреннем крае колец (ближе к планете) гораздо больше, чем на внешнем крае (дальше от нее). Чтобы уравновесить это различие в притяжении, внутренний край колец должен вращаться быстрее, чем внешний, а это может быть только в том случае, если кольца не сплошные, а состоят из отдельных кусков – камней или глыб. Каждый из этих кусков самостоятельно движется вокруг планеты по законам небесной механики, как крошечное небесное тело.
Другой выдающийся русский ученый – А. А. Белопольский сложными наблюдениями открыл, что внутренний край колец действительно вращается быстрее, чем внешний. Скорость внутреннего края 20 км/сек, а скорость внешнего – всего 15 км/сек. Значит, перед нами действительно «колесо», у которого «втулка» вращается быстрее, чем «обод».
И таких странных колес во Вселенной оказалось очень много. Еще «законодатель неба» Кеплер открыл, что гигантским «колесом» такого рода является вся наша солнечная система. Посмотрите на ее схему. Получается любопытная картина:
чем ближе к Солнцу находится планета, тем с большей скоростью она движется и делает свой оборот за меньшее время;
чем дальше от Солнца, тем меньше скорость планеты и дольше время ее обращения вокруг Солнца.
Какой-то непреложный закон природы с железной необходимостью управляет движениями этих гигантских космических тел. «Втулкой» этого замечательного «колеса» служит Меркурий, который мчится со скоростью почти 50 км/сек, а «ободом» — Плутон, который в сравнении с ним медленно плывет со скоростью всего 4 км/сек (в 12 с лишним раз медленнее!).
Чем дальше планеты от Солнца, тем за большее время обращаются они вокруг него: Меркурий – за 88 наших дней, Венера – за 224,7 дня, Земля – за 365,25 дня, Марс – за 687 земных дней, Юпитер – почти за 12 наших лет, Сатурн – за 29 лет, а самый дальний от Солнца Плутон – за два с половиной столетия.
Кстати. Сколько бы вам было лет на разных планетах, если на Земле вам, скажем, 12? На Меркурии – около …50, на Венере – 20, на Марсе – лишь 6-7 лет, на Юпитере – 1 год. Ну, а на Плутоне – всего 1/20 года… Конечно, организм ваш развивался бы независимо от того, сколько раз облетели вы вокруг Солнца вместе с той или другой планетой.
Но вернемся к «планетному колесу» и посмотрим, чем объяснить ту строгую правильность, что чем ближе к Солнцу, тем больше скорость планет, а чем дальше, тем она меньше. Разгадку и здесь надо искать в действии притяжения Солнца. Скорость движения каждой планеты по определенной орбите должна строго соответствовать силе притяжения Солнца (на данном расстоянии). Ведь при недостаточной скорости планета будет приближаться к Солнцу и упадет на него, а при слишком большой скорости – улетит от него вдаль.
Вы, конечно, помните, что чем ближе к Солнцу, тем с большей силой оно притягивает.
Это была статья о том, с какой скоростью движутся планеты солнечной системы. Далее читаем: Планета Юпитер — сила гиганта!
Избранные мировые новости.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Уважаемые посетители! Если Вы не нашли необходимой информации или считаете ее неполной, напишите ниже в комментариях, и статья будет дополнена соответственно Вашему желанию.
- < Назад
- Вперёд >
wonderful-planet.ru
Орбитальная скорость — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 марта 2016; проверки требуют 7 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 марта 2016; проверки требуют 7 правок. Скорость кеплеровского движения небесного тела вокруг Солнца, а также её радиальная и поперечная компоненты (анимация). Орбитальная скорость тела (обычно планеты, естественного или искусственного спутника, кратной звезды) — это скорость, с которой оно вращается вокруг барицентра системы, как правило вокруг более массивного тела.В полярных координатах выражение для орбитальной скорости (v{\displaystyle v}
ru.wikipedia.org
На какой высоте летают спутники, расчет орбиты, скорость и направление движения
Подобно тому, как места в театре позволяют по-разному взглянуть на представление, различные орбиты спутников дают перспективу, каждая из которых имеет свое назначение. Одни кажутся висящими над точкой поверхности, они обеспечивают постоянный обзор одной стороны Земли, в то время как другие кружат вокруг нашей планеты, за день проносясь над множеством мест.
Типы орбит
На какой высоте летают спутники? Различают 3 типа околоземных орбит: высокие, средние и низкие. На высокой, наиболее удаленной от поверхности, как правило, находятся многие погодные и некоторые спутники связи. Сателлиты, вращающиеся на средней околоземной орбите, включают навигационные и специальные, предназначенные для мониторинга конкретного региона. Большинство научных космических аппаратов, в том числе флот системы наблюдения за поверхностью Земли НАСА, находится на низкой орбите.
От того, на какой высоте летают спутники, зависит скорость их движения. По мере приближения к Земле гравитация становится все сильнее, и движение ускоряется. Например, спутнику НАСА Aqua требуется около 99 минут, чтобы облететь вокруг нашей планеты на высоте около 705 км, а метеорологическому аппарату, удаленному на 35 786 км от поверхности, для этого потребуется 23 часа, 56 минут и 4 секунды. На расстоянии 384 403 км от центра Земли Луна завершает один оборот за 28 дней.
Аэродинамический парадокс
Изменение высоты спутника также изменяет его скорость движения по орбите. Здесь наблюдается парадокс. Если оператор спутника хочет повысить его скорость, он не может просто запустить двигатели для ускорения. Это увеличит орбиту (и высоту), что приведет к уменьшению скорости. Вместо этого следует запустить двигатели в направлении, противоположном направлению движения спутника, т. е. совершить действие, которое на Земле бы замедлило движущееся транспортное средство. Такое действие переместит его ниже, что позволит увеличить скорость.
Характеристики орбит
В дополнение к высоте, путь движения спутника характеризуется эксцентриситетом и наклонением. Первый относится к форме орбиты. Спутник с низким эксцентриситетом движется по траектории, близкой к круговой. Эксцентричная орбита имеет форму эллипса. Расстояние от космического аппарата до Земли зависит от его положения.
Наклонение – это угол орбиты по отношению к экватору. Спутник, который вращается непосредственно над экватором, имеет нулевой наклон. Если космический аппарат проходит над северным и южным полюсами (географическими, а не магнитными), его наклон составляет 90°.
Все вместе – высота, эксцентриситет и наклонение – определяют движение сателлита и то, как с его точки зрения будет выглядеть Земля.
Высокая околоземная
Когда спутник достигает ровно 42164 км от центра Земли (около 36 тыс. км от поверхности), он входит в зону, где его орбита соответствует вращению нашей планеты. Поскольку аппарат движется с той же скоростью, что и Земля, т. е. его период обращения равен 24 ч, кажется, что он остается на месте над единственной долготой, хотя и может дрейфовать с севера на юг. Эта специальная высокая орбита называется геосинхронной.
Спутник движется по круговой орбите прямо над экватором (эксцентриситет и наклонение равны нулю) и относительно Земли стоит на месте. Он всегда расположен над одной и той же точкой на ее поверхности.
Геостационарная орбита чрезвычайно ценна для мониторинга погоды, так как спутники на ней обеспечивают постоянный обзор одного и того же участка поверхности. Каждые несколько минут метеорологические аппараты, такие как GOES, предоставляют информацию об облаках, водяном паре и ветрах, и этот постоянный поток информации служит основой для мониторинга и прогнозирования погоды.
Кроме того, геостационарные аппараты могут быть полезны для коммуникации (телефонии, телевидения, радио). Спутники GOES обеспечивают работу поисково-спасательного радиомаяка, используемого для помощи в поиске кораблей и самолетов, терпящих бедствие.
Наконец, многие высокоорбитальные сателлиты Земли занимаются мониторингом солнечной активности и отслеживают уровни магнитного поля и радиации.
Вычисление высоты ГСО
На спутник действует центростремительная сила Fц=(M1v2)/R и сила тяжести Fт=(GM1M2)/R2. Так как эти силы одинаковы, можно уравнять правые части и сократить их на массу M1. В результате получится равенство v2=(GM2)/R. Отсюда скорость движения v=((GM2)/R)1/2
Так как геостационарная орбита представляет собой окружность длиной 2πr, орбитальная скорость равна v=2πR/T.
Отсюда R3=T2GM/(4π2).
Так как T=8,64×104с, G=6,673×10-11 Н·м2/кг2, M=5,98×1024кг, то R=4,23×107 м. Если вычесть из R радиус Земли, равный 6,38×106 м, можно узнать, на какой высоте летают спутники, висящие над одной точкой поверхности – 3,59×107м.
Точки Лагранжа
Другими замечательными орбитами являются точки Лагранжа, где сила притяжения Земли компенсируется силой тяжести Солнца. Все, что там находится, в равной степени притягивается к этим небесным телам и вращается с нашей планетой вокруг светила.
Из пяти точек Лагранжа в системе Солнце-Земля только две последних, называемых L4 и L5, являются стабильными. В остальных спутник подобен мячу, балансирующему на вершине крутого холма: любое незначительное возмущение будет выталкивать его. Чтобы оставаться в сбалансированном состоянии, космические аппараты здесь нуждаются в постоянной корректировке. В последних двух точках Лагранжа спутники уподобляются шару в шаре: даже после сильного возмущения они вернутся обратно.
L1 расположена между Землей и Солнцем, позволяет сателлитам, находящимся в ней, иметь постоянный обзор нашего светила. Солнечная обсерватория SOHO, спутник НАСА и Европейского космического агентства следят за Солнцем из первой точки Лагранжа, в 1,5 млн км от нашей планеты.
L2 расположена на том же расстоянии от Земли, но находится позади нее. Спутникам в этом месте требуется только один тепловой экран, чтобы защититься от света и тепла Солнца. Это хорошее место для космических телескопов, используемых для изучения природы Вселенной путем наблюдения фона микроволнового излучения.
Третья точка Лагранжа расположена напротив Земли с другой стороны Солнца, так что светило всегда находится между ним и нашей планетой. Спутник в этом положении не будет иметь возможность общаться с Землей.
Чрезвычайно стабильны четвертая и пятая точки Лагранжа в орбитальной траектории нашей планеты в 60° впереди и позади Земли.
Средняя околоземная орбита
Находясь ближе к Земле, спутники двигаются быстрее. Различают две средние околоземные орбиты: полусинхронную и «Молнию».
На какой высоте летают спутники, находящиеся на полусинхронной орбите? Она почти круглая (низкий эксцентриситет) и удалена на расстояние 26560 км от центра Земли (около 20200 км над поверхностью). Сателлит на этой высоте совершает полный оборот за 12 ч. По мере его движения Земля вращается под ним. За 24 ч он пересекает 2 одинаковые точки на экваторе. Эта орбита последовательна и весьма предсказуема. Используется системой глобального позиционирования GPS.
Орбита «Молния» (наклонение 63,4°) используется для наблюдения в высоких широтах. Геостационарные спутники привязаны к экватору, поэтому они не подходят для дальних северных или южных регионов. Эта орбита весьма эксцентрична: космический аппарат движется по вытянутому эллипсу с Землей, расположенной близко к одному краю. Так как спутник ускоряется под действием силы тяжести, он движется очень быстро, когда находится близко к нашей планете. При удалении его скорость замедляется, поэтому он больше времени проводит на вершине орбиты в самом дальнем от Земли краю, расстояние до которого может достигать 40 тыс. км. Период обращения составляет 12 ч, но около двух третей этого времени спутник проводит над одним полушарием. Подобно полусинхронной орбите сателлит проходит по одному и тому же пути через каждые 24 ч. Используется для связи на крайнем севере или юге.
Низкая околоземная
Большинство научных спутников, многие метеорологические и космическая станция находятся на почти круговой низкой околоземной орбите. Их наклон зависит от того, мониторингом чего они занимаются. TRMM был запущен для мониторинга осадков в тропиках, поэтому имеет относительно низкое наклонение (35°), оставаясь вблизи экватора.
Многие из спутников системы наблюдения НАСА имеют почти полярную высоконаклонную орбиту. Космический аппарат движется вокруг Земли от полюса до полюса с периодом 99 мин. Половину времени он проходит над дневной стороной нашей планеты, а на полюсе переходит на ночную.
По мере движения спутника под ним вращается Земля. К тому времени, когда аппарат переходит на освещенный участок, он находится над областью, прилегающей к зоне прохождения своей последней орбиты. За 24-часовой период полярные спутники покрывают большую часть Земли дважды: один раз днем и один раз ночью.
Солнечно-синхронная орбита
Подобно тому как геосинхронные спутники должны находиться над экватором, что позволяет им оставаться над одной точкой, полярно-орбитальные имеют способность оставаться в одном времени. Их орбита является солнечно-синхронной – при пересечении космическим аппаратом экватора местное солнечное время всегда одно и то же. Например, спутник Terra пересекает его над Бразилией всегда в 10:30 утра. Следующее пересечение через 99 мин над Эквадором или Колумбией происходит также в 10:30 по местному времени.
Солнечно-синхронная орбита необходима для науки, так как позволяет сохранять угол падения солнечного света на поверхность Земли, хотя он будет меняться в зависимости от сезона. Такое постоянство означает, что ученые могут сравнивать изображения нашей планеты одного времени года в течение нескольких лет, не беспокоясь о слишком больших скачках в освещении, которые могут создать иллюзию изменений. Без солнечно-синхронной орбиты было бы сложно отслеживать их с течением времени и собирать информацию, необходимую для изучения изменений климата.
Путь спутника здесь очень ограничен. Если он находится на высоте 100 км, орбита должна иметь наклон 96°. Любое отклонение будет недопустимым. Поскольку сопротивление атмосферы и сила притяжения Солнца и Луны изменяют орбиту аппарата, ее необходимо регулярно корректировать.
Выведение на орбиту: запуск
Запуск спутника требует энергии, количество которой зависит от расположения места старта, высоты и наклона будущей траектории его движения. Чтобы добраться до удаленной орбиты, требуется затратить больше энергии. Спутники со значительным наклоном (например, полярные) более энергозатратны, чем те, которые кружат над экватором. Выведению на орбиту с низким наклоном помогает вращение Земли. Международная космическая станция движется под углом 51,6397°. Это необходимо для того, чтобы космическим челнокам и российским ракетам было легче добраться до нее. Высота МКС – 337–430 км. Полярные спутники, с другой стороны, от импульса Земли помощи не получают, поэтому им требуется больше энергии, чтобы подняться на такое же расстояние.
Корректировка
После запуска спутника необходимо приложить усилия, чтобы удержать его на определенной орбите. Поскольку Земля не является идеальной сферой, ее гравитация в некоторых местах сильнее. Эта неравномерность, наряду с притяжением Солнца, Луны и Юпитера (самой массивной планеты Солнечной системы), изменяет наклон орбиты. На протяжении всего своего срока службы положение спутников GOES корректировалось три или четыре раза. Низкоорбитальные аппараты НАСА должны регулировать свой наклон ежегодно.
Кроме того, на околоземные спутники оказывает воздействие атмосфера. Самые верхние слои, хотя и достаточно разрежены, оказывают достаточно сильное сопротивление, чтобы притягивать их ближе к Земле. Действие силы тяжести приводит к ускорению спутников. Со временем они сгорают, по спирали опускаясь все ниже и быстрее в атмосферу, или падают на Землю.
Атмосферное сопротивление сильнее, когда Солнце активно. Так же, как воздух в воздушном шаре расширяется и поднимается при нагревании, атмосфера поднимается и расширяется, когда Солнце дает ей дополнительную энергию. Разреженные слои атмосферы поднимаются, а их место занимают более плотные. Поэтому спутники на орбите Земли должны изменять свое положение примерно четыре раза в год, чтобы компенсировать сопротивление атмосферы. Когда солнечная активность максимальна, положение аппарата приходится корректировать каждые 2-3 недели.
Космический мусор
Третья причина, вынуждающая менять орбиту – космический мусор. Один из коммуникационных спутников Iridium столкнулся с нефункционирующим российским космическим аппаратом. Они разбились, образовав облако мусора, состоящее из более чем 2500 частей. Каждый элемент был добавлен в базу данных, которая сегодня насчитывает свыше 18000 объектов техногенного происхождения.
НАСА тщательно отслеживает все, что может оказаться на пути спутников, т. к. из-за космического мусора уже несколько раз приходилось менять орбиты.
Инженеры центра управления полетами отслеживают положение космического мусора и сателлитов, которые могут помешать движению и по мере необходимости тщательно планируют маневры уклонения. Эта же команда планирует и выполняет маневры по регулировке наклона и высоты спутника.
fb.ru
С какой скоростью мы движемся сквозь Вселенную
Так же, как и другие планеты Солнечной системы, Земля вращается вокруг Солнца. И чтобы удерживаться на своей орбите, она двигается со скоростью 30 км/с. Венера и Меркурий, находящиеся ближе к Солнцу, двигаются быстрее, Марс, орбита которого проходит за орбитой Земли, движется намного медленнее нее.
Но даже Солнце не стоит на одном месте. Наша галактика Млечный Путь — огромная, массивная и тоже подвижная! Все звезды, планеты, газовые облака, частицы пыли, черные дыры, темная материя — все это движется относительно общего центра масс.
По предположениям ученых, Солнце находится на расстоянии 25 000 световых лет от центра нашей галактики и двигается по эллиптической орбите, совершая полный оборот каждые 220–250 млн лет. Получается, что скорость Солнца — около 200–220 км/с, что в сотни раз выше скорости движения Земли вокруг оси и в десятки раз выше скорости ее движения вокруг Солнца. Вот так выглядит движение нашей Солнечной системы.
Стационарна ли галактика? Снова нет. Гигантские космические объекты обладают большой массой, а следовательно, создают сильные гравитационные поля. Дайте Вселенной немного времени (а оно у нас было — примерно 13,8 миллиардов лет), и все начнет двигаться в направлении наибольшего притяжения. Вот почему Вселенная не однородна, а представляет собой галактики и группы галактик.
Что это означает для нас?
Это означает, что Млечный Путь тянут к себе другие галактики и группы галактик, расположенные поблизости. Это означает, что доминируют в этом процессе массивные объекты. И это означает, что не только наша галактика, но и все окружающие испытывают влияние этих «тягачей». Мы все ближе подходим к пониманию того, что происходит с нами в космическом пространстве, но нам все еще не хватает фактов, например:
- каковы были начальные условия, при которых зародилась Вселенная;
- как различные массы в галактике двигаются и изменяются со временем;
- как образовывался Млечный Путь и окружающие галактики и скопления;
- и как это происходит сейчас.
Однако есть трюк, который поможет нам разобраться.
Вселенную наполняет реликтовое излучение с температурой 2,725 К, которое сохранилось со времен Большого Взрыва. Кое-где есть крошечные отклонения — около 100 мкК, но общий температурный фон постоянен.
Это происходит потому, что Вселенная образовалась в результате Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад и до сих пор расширяется и охлаждается.
Через 380 000 лет после Большого Взрыва Вселенная охладилась до такой температуры, что стало возможным образование атомов водорода. До этого фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы: сталкивались с ними и обменивались энергией. По мере остывания Вселенной заряженных частиц стало меньше, а пространства между ними — больше. Фотоны смогли свободно перемещаться в пространстве. Реликтовое излучение — это фотоны, которые были излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли, но избежали рассеяния, так как рекомбинация уже началась. Они достигают Землю сквозь пространство Вселенной, которая продолжает расширяться.
Вы сами можете «увидеть» это излучение. Помехи, которые возникают на пустом канале телевизора, если вы используете простую антенну, похожую на заячьи уши, на 1% вызваны реликтовым излучением.
И все-таки температура реликтового фона не одинакова во всех направлениях. По результатам исследований миссии Planck, температура несколько различается в противоположных полушариях небесной сферы: она немного выше на участках неба южнее эклиптики — около 2,728 K, и ниже в другой половине — около 2,722 K.
Карта микроволнового фона, сделанная при помощи телескопа Planck.Эта разница почти в 100 раз больше остальных наблюдаемых колебаний температуры реликтового фона, и это вводит в заблуждение. Почему так происходит? Ответ очевиден — эта разница происходит не из-за флуктуаций реликтового излучения, она появляется, потому что есть движение!
Когда вы приближаетесь к источнику света или он приближается к вам, спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону коротких волн (фиолетовое смещение), когда отдаляетесь от него или он от вас — спектральные линии смещаются в сторону длинных волн (красное смещение).
Реликтовое излучение не может быть более или менее энергичным, значит, мы движемся сквозь пространство. Эффект Доплера помогает определить, что наша Солнечная система движется относительно реликтового излучения со скоростью 368 ± 2 км/с, а местная группа галактик, включающая Млечный Путь, галактику Андромеды и галактику Треугольника, движется со скоростью 627 ± 22 км/с относительно реликтового излучения. Это так называемые пекулярные скорости галактик, которые составляют несколько сотен км/с. Помимо них существуют еще космологические скорости, обусловленные расширением Вселенной и рассчитываемые по закону Хаббла.
Благодаря остаточному излучению от Большого Взрыва мы можем наблюдать, что во Вселенной постоянно все движется и изменяется. И наша галактика — лишь часть этого процесса.
(via)
lifehacker.ru
Урок по географии в 6-м классе «Земля — планета Солнечной системы»
Разделы: География
Цели и задачи:
- Продолжить формирование знаний учащихся о Земле как планете Солнечной системы;
- Сформировать знания учащихся о нашей Галактике Млечный Путь, о влиянии системы “Земля-Луна” на земные процессы;
- Развивать умения учащихся по работе с текстом учебника, справочными материалами;
- Воспитывать понимание того, что Земля- единственная планета, на которой существует жизнь.
Оборудование: УМК “Сферы”: электронный учебник, учебник (авт. А.А. Лобжанидзе), атлас, тетрадь-тренажёр, раздаточный материал для практической работы, плакат “Планеты Солнечной системы”
Ход урока.
1. Организационный момент. Приветствие.
Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела “Земля- планета Солнечной системы”.
- Посмотрите, какие темы мы будем изучать? (с. 37)
Тема нашего сегодняшнего урока “Земля в Солнечной системе”. Запишите домашнее задание с. 38-39, тренажёр стр.29,№1,2
2. Активизация знаний учащихся.
В прошлом году мы изучали с вами разные планеты Солнечной системы и многое узнали и о нашей планете.
- Что вы знаете о Земле как планете Солнечной системы?
- Что такое планета?
- Чем отличается планеты от звезд?
3. Объяснение нового материала.
А) Солнечная система.
Мы знаем, что Земля- одна из планет Солнечной системы.
- Что такое Солнечная система? (при затруднении- определение из электронного учебника)
Солнечная система вместе со всеми звездами образует Галактику (определение на диске).
Наша Галактика носит имя Млечный Путь (рисунок на экране), а скопление разных Галактик образует Вселенную (показ разных галактик).
Давайте попытаемся написать точный адрес Земли, используя тетрадь-тренажёр на стр.25 “Работаем с текстом”, №1.
Таким образом, Земля- часть Вселенной и часть Солнечной системы.
Согласно современным представлениям, наше Солнце миллиарды лет назад окружало огромное холодное облако, состоявшее из газов и пыли. Именно из него, с течением большого количества времени сформировались планеты Солнечной системы.
- Найдите в тексте учебника на с.38 что входит в состав Солнечной системы?
- Что является центром Солнечной системы? (видео на диске)
- Какие сведения о Солнце вы знаете? (с.38, геофокус)
- Почему Солнце кажется нам маленьким, когда мы смотрим на него?
- Почему именно Солнце освещает планеты, а не другая звезда?
- Почему планеты Солнечной системы удерживаются около Солнца?
- Какое значение имеет Солнце для Земли?
- Перечислите планеты Солнечной системы.(атлас с.2-3, показ на экране планет)
- На какие группы их можно разделить?
- Чем отличается Сатурн от других планет?
- Между какими планетами проходит пояс астероидов?
- Какие общие черты есть у всех планет?
- Что такое орбита?
Выполнение практической работы.
Сейчас вам предстоит выполнить практическую работу. У каждого из вас есть таблица, в которую вы должны будете внести сведения. Для того, чтобы сократить время работы, вы будете работать в парах. Каждая пара должна ответить на один вопрос и занести этот ответ себе в листочек. В дальнейшем, когда будем проверять, вы внесёте и другие ответы. Вопрос, на который должна найти ответ ваша пара выделен. Ответы должны быть краткими. На работу вам даётся 5 минут.
Практическая работа №3. “Сравнение Земли с другими планетами”
Используя дополнительный(статистический) материал, атлас на с. 2-3 Ответьте на вопросы и запишите ответы в таблицу. (Приложение1)
| Вопрос | Ответ |
| 1. Самая большая планета. Во сколько раз её масса больше массы Земли. | Юпитер . её масса в 318 раз больше земной |
| 2. Самая маленькая планета. Во сколько раз её масса меньше массы Земли | Плутон, в 500раз |
| 3. Самая холодная планета. Как отличается её температура от температуры Земли | Плутон, она холоднее Земли на 248 градусов |
| 4. Самая горячая планета. Как отличается её температура от температуры Земли | Венера, она теплее Земли на 452 градуса |
| 5. Самая далекая планета. На каком расстоянии она находится от Земли? | Плутон, она удалена от Земли на 5763,9 млн.км |
| 6. У какой планеты скорость движения по
орбите: А) самая большая Б) самая маленькая |
А)Меркурий Б) Плутон |
| 7. Ближайшая к Земле планета. На каком расстоянии она находится от Земли? | Венера, она находится на расстоянии 41,4 млн.км от Земли |
| 8. У какой планеты самый большой радиус. На сколько он больше земного радиуса. | Юпитер, он больше земного радиуса на 63549 км |
| 9. У какой планеты самая большая скорость вращения вокруг Солнца? Во сколько раз она больше скорости Земли? | Меркурий, его скорость больше земной в 5 раз |
| 10. У какой планеты скорость вращения вокруг своей оси сравнима с земной? (почти одинаковые скорости) | Марс |
| 11. Какие планеты имеют близкий к земному угол наклона оси к плоскости орбиты.? | Марс, Сатурн |
| 12. У каких планет отсутствуют спутники | Меркурий, Венера |
Проверка выполнения практической работы и заполнение таблицы всеми учащимися.(с использованием презентации- Приложение 2)
Продолжим урок, а Ваши практические работы ещё пригодятся.
Б) Система “Земля-Луна”.
— В практической работе мы указали планеты, у которых отсутствуют спутники, а есть ли спутники у Земли?
— Сколько спутников есть у планеты Земля?
— Как он называется?
Предполагают, что когда-то Луна была самостоятельной планетой, но гигантский метеорит столкнул её со своей орбиты и она попала в поле притяжения Земли. Луна оказывает огромное влияние на процессы, происходящие на Земле. Шарообразная форма Луны и её большие размеры позволяют рассматривать Землю и Луну как двойную планетную систему с общим центром вращения вблизи земной поверхности. Сила притяжения Луны, и сила, возникающая при взаимном вращении Земли и Луны приводят к образованию приливов и отливов на Земле, о которых мы будем говорить при изучении гидросферы (показ слайд-шоу “приливы и отливы”).
— Какие мы можем заметить изменения, происходящие с Луной, когда наблюдаем за ночным небом?
Давайте узнаем, почему внешний вид Луны изменяется (учебник, стр.39, геофокус и показ слайд-шоу “фазы Луны”)
— Как узнать, глядя на небо фазу Луны?
-Давайте сравним поверхность Луны и Земли (тренажёр, с.30)
— В чём отличие?
— Почему на Луне нет жизни?
В) Земля- уникальная планета.
Первый космонавт, Юрий Гагарин вернувшись из своего полёта писал так: “Облетев Землю в корабле-спутнике, я увидел, как прекрасна наша планета. Люди! Будем хранить и приумножать эту красоту, а не уничтожать её!”
Нашу планету можно представить в многоцветье красок: она голубая от воды, желтая от песка, зелёная от лесов, но есть главная особенность, которая отличает Землю от других планет.
— В чём заключается главная особенность Земли?
— Какие условия способствовали тому, что именно здесь появилась и развивалась жизнь?
— Посмотрите по своим практическим работам, почему жизнь не могла возникнуть на другой планете?
— Где зародилась жизнь на Земле?
Существует пять гипотез о происхождении жизни, с которыми вы позднее познакомитесь на уроках биологии, но большинство учёных склоняются в пользу того, что жизнь зародилась в Океане и именно отсюда стала распространяться по всей планете. (рисунок из электронного учебника).
Благодаря эволюции появляются всё более сложные организмы, растения, которые изменили состав атмосферы, и, наконец, человек.
-Давайте попытаемся сделать общий вывод по пройденному материалу.
Таким образом, Земля-это не только планета Солнечной системы, но и планета жизни.
4. Закрепление.
- Что мы должны были сегодня узнать?
- Что такое Млечный Путь?
- Как система Земля-Луна влияет на земные процессы?
- Выполнили, что задумали?
Давайте повторим.
- Назовите точный космический адрес планеты Земля.
- Что такое Галактика?
- Что такое Солнечная система?
- Какие планеты входят в Солнечную систему?
- Самая большая планета?
- Самая холодная и удалённая планета?
- Почему происходят приливы и отливы?
- В чём заключается уникальность планеты Земля?
- Докажите, что жизнь могла появиться только на Земле.
Проводится первичное тестирование и самопроверка.
Первичное тестирование. Фамилия:_________________________________
1. Скопление звёзд называют:
А) Солнечная система
В) Вселенная
Б) Галактика
Г) Парад планет
2. Солнце состоит из газов:
А) кислорода и водорода
В)гелия и кислорода
Б) водорода и гелия
Г) азота и кислорода
3. Земля- является по счёту от Солнца планетой
А)девятой
В) третьей
Б) пятой
Г) первой
4. Силы взаимодействия Земли и Луны являются причиной возникновения:
А) землетрясений и цунами,
В)смерчей и торнадо
Б) цунами и наводнений,
Г) приливов и отливов
5. Укажите, какой из перечисленных фактов не может являться условием существования жизни на Земле:
А) на Земле существует вода
Б) температура на Земле значительно выше температуры других планет
В) Земля имеет атмосферу, пропускающую достаточное количество солнечного света и тепла.
Оценка _____________________________
Проверка результатов.
Всё верно-“5”, 4 верных ответа- “4”, 3 верных ответа “3” и т.д.
— Поднимите руки кто получил “5”, “4”, “3”, “2”. Теперь вы сами видите, над чем надо поработать дома.
Подведение итогов урока. Слова благодарности, выставление оценок за работу на уроке.
Собрать практические работы, первичное тестирование.
8.02.2008
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Орбиты вокруг Земли
Земля, как любое космическое тело, обладает собственным гравитационным полем и рядом расположенными орбитами, на которых могут находиться тела и объекты разной величины. Чаще всего под ними подразумеваются Луна и международная космическая станция. Первая ходит по своей собственной орбите, а МКС – по низкой околоземной. Существует несколько орбит, которые между собой отличаются удаленностью от Земли, относительным расположением относительно планеты и направлением вращения.
Орбиты искусственных спутников Земли
На сегодняшний день в ближайшем околоземном космическом пространстве находится множество объектов, которые являются результатами человеческой деятельности. В основном, это искусственные спутники, служащие для обеспечения связи, однако есть и немало космического мусора. Одним из самых известных искусственных спутников Земли является Международная космическая станция.
ИСЗ движутся по трем основным орбитам: экваториальной (геостационарной), полярной и наклонной. Первая полностью лежит в плоскости окружности экватора, вторая строго ей перпендикулярна, а третья располагается между ними.
Геосинхронная орбита
Название этой траектории связано с тем, что тело, движущееся по ней, имеет скорость, равную звездному периоду вращения Земли. Геостационарная орбита – это частный случай геосинхронной орбиты, которая лежит в той же плоскости, что и земной экватор.
При наклонении не равном нулю и нулевом эксцентриситете спутник, при наблюдении с Земли, описывает в течение суток в небе восьмерку.
Первый спутник на геосинхронной орбите – американский Syncom-2, выведенный на нее в 1963 году. Сегодня в некоторых случаях размещение спутников на геосинхронной орбите происходит по причине того, что ракета-носитель не может вывести их на геостационарную.
Геостационарная орбита
Данная траектория имеет такое название по той причине, что, несмотря на постоянное движение, объект, на ней находящийся, остается статичным относительно земной поверхности. Место, в котором находится объект, называется точкой стояния.
Спутники, выведенные на такую орбиту, часто используются для передачи спутникового телевидения, потому что статичность позволяет единожды направить на него антенну и долгое время оставаться на связи.
Высота расположения спутников на геостационарной орбите равна 35 786 километрам. Поскольку все они находятся прямо над экватором, для обозначения позиции называют только меридиан, например, 180.0˚E Интелсат 18 или 172.0˚E Eutelsat 172A.
Приблизительный радиус орбиты равен ~42 164 км, длина – около 265 000 км, а орбитальная скорость – примерно 3, 07 км/с.
Высокая эллиптическая орбита
Высокой эллиптической орбитой называют такую траекторию, высота которой в перигее в несколько раз меньше, чем в апогее. Выведение спутников на такие орбиты имеет ряд важных преимущества. Например, одной такой системы может быть достаточно для обслуживания всей России или, соответственно, группы государств с равной суммарной площадью. Кроме того, системы ВЭО на высоких широтах более функциональные, чем геостационарные спутники. А еще вывод спутника на высокую эллиптическую орбиту обходится приблизительно в 1,8 раза дешевле.
Крупные примеры систем, работающих на ВЭО:
- Космические обсерватории, запущенные NASA и ESA.
- Спутниковое радио Sirius XM Radio.
- Спутниковая связь Меридиан, -З и –ЗК, Молния-1Т.
- Спутниковая система коррекции GPS.
Низкая околоземная орбита
Это одна из самых низких орбит, которая в зависимости от разных обстоятельств может иметь высоту 160-2000 км и период обращения, соответственно, 88-127 минут. Единственным случаем, когда НОО была преодолена пилотируемыми космическими аппаратами – это программа Апполон с высадкой американских астронавтов на луну.
Большая часть используемых сейчас или использованных когда-либо ранее искусственных земных спутников работали на низкой околоземной орбите. По этой же причине в этой зоне сейчас расположена основная доля космического мусора. Оптимальная орбитальная скорость для спутников, находящихся на НОО, в среднем, равна 7,8 км/с.
Примеры искусственных спутников на НОО:
- Международная Космическая станция (400 км).
- Телекоммуникационные спутники самых разных систем и сетей.
- Разведывательные аппараты и спутники-зонды.
Обилие космического мусора на орбите – главная современная проблема всей космической индустрии. Сегодня ситуация такова, что вероятность столкновения различных объектов на НОО растет. А это, в свою очередь, ведет к разрушению и образованию на орбите еще большего числа фрагментов и деталей. Пессимистичные прогнозы говорят о том, что запущенный Принцип домино может полностью лишить человечество возможности осваивать космос.
Низкая опорная орбита
Низкой опорной принято называть ту орбиту аппарата, которая предусматривает изменение наклона, высоты или другие существенные изменения. Если же у аппарата нет двигателя и он не совершает маневры, его орбиту называют низкой околоземной.
Интересно, что российские и американские баллистики рассчитывают её высоту по разному, потому что первые основываются на эллиптической модели Земли, а вторые – на сферической. Из-за этого есть разница не только в высоте, но и в положении перигея и апогея.
xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
Планеты земной группы: задачи
Новое астрономическое задание ЕГЭ по физике включает в себя также задания, проверяющие знания школьников о планетах солнечной системы. Эти задачи связаны с формами траекторий, числом спутников, периодами обращений планет земной группы.
Задача 1. Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых планет земной группы.
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет, и запишите их номера.
1. Марс движется вокруг Солнца по круговой орбите.
2. Период обращения Венеры вокруг Солнца больше периода обращения Меркурия вокруг Солнца примерно в 2,5 раза.
3. Самой большой скоростью движения по орбите обладает Марс.
4. Один оборот вокруг Солнца Венера делает примерно за 500 земных суток.
5. Ось вращения Меркурия практически перпендикулярна его орбите.
Решение.Показать
1. Так как эксцентриситет орбиты Марса составляет 0,093, а это довольно много, то орбита не будет окружностью. Вообще чем больше эксцентриситет, тем более вытянута орбита, и чем он ближе к нулю, тем ближе форма орбиты планеты к окружности. Утверждение неверно.
2. Период – время одного оборота:
Подставим значения скорости и радиусов орбит и определим периоды обращения обеих планет. Для Меркурия:
Для Венеры:
Периоды мы получили в с, найдем теперь их отношение:
Утверждение верно.
3. Орбитальная скорость Марса – самая низкая из представленных. Утверждение неверно.
4. Рассчитаем период обращения:
Или, разделив на , получим период в сутках: примерно 225. Утверждение неверно.
5. Как видно из таблицы (смотрим на наклон экватора к орбите), утверждение верно.
Ответ: 25
Задача 2. Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых планет земной группы.
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет, и запишите их номера.
1. Самые короткие «сутки» на Меркурии.
2. Период обращения Земли вокруг Солнца больше периода обращения Меркурия вокруг Солнца примерно в 3 раза.
3. Самой вытянутой орбитой обладает Меркурий.
4. 1 астрономическая единица примерно равна 149,6 млн.км.
5. Расстояния до Солнца от Марса и от Меркурия отличаются примерно в 5 раз.
Решение. Показать
1. Утверждение неверно: период обращения Меркурия – почти 59 земных суток.
2. Период – время одного оборота:
Подставим значения скорости и радиусов орбит и определим периоды обращения обеих планет. Для Меркурия:
Для Земли мы этот период знаем очень хорошо – это год, или с.
Найдем теперь отношение периодов:
Утверждение неверно.
3. Эксцентриситет орбиты Меркурия, действительно, самый большой, утверждение верно.
4. Утверждение верно (что называется, без комментариев – это всем известная величина).
5. Разделим эти расстояния друг на друга, чтобы проверить:
Утверждение неверно.
Ответ: 34
Задача 3. В таблице приведены некоторые выборочные характеристики Солнца, Земли, Луны.
Выберите два верных утверждения и запишите их номера.
1. Для того, чтобы космический корабль смог улететь с Луны, преодолев ее притяжение, ему нужно сообщить скорость 1,03 км/с.
2. Размер Солнца в 109 раз больше размера Земли.
3. На тело массой 5 кг, находящееся вблизи поверхности Луны, действует сила тяготения, равная 8,1 Н.
4. Масса Луны в 4,3 раза меньше массы Земли.
5. Солнце вращается вокруг своей оси быстрее, чем Земля.
Решение.Показать
1. Нужно отыскать вторую космическую скорость для Луны:
Это больше, чем 1030 м/с. Утверждение неверно.
2. Определим отношение диаметров:
Утверждение верно.
3. Так как ускорение свободного падения дано, то можно определить силу тяжести:
Утверждение верно.
4. Утверждение неверно:
5. Глядя на периоды обращения вокруг оси, видим, что утверждение неверно: Оборот Солнца занимает больше времени примерно в 25 раз.
Ответ: 23
Задача 4. В таблице приведены некоторые выборочные характеристики Солнца, Земли, Луны.
Выберите два верных утверждения и запишите их номера.
1. Масса Луны составляет 0,012 массы Земли.
2. Размер Солнца в 109 раз больше размера Луны.
3. На тело массой 7 кг, находящееся вблизи поверхности Луны, действует сила тяготения, равная 68,4 Н.
4. Для того, чтобы космический корабль мог улететь с Земли, преодолев ее притяжение, ему нужно сообщить скорость 11,2 км/с.
5. Луна вращается вокруг своей оси быстрее, чем Земля.
Решение.Показать
1. Утверждение верно:
2. Это неверно: размер Солнца больше Земли в 109 раз (показано в предыдущей задаче), и уж тем более, Луны.
3. Так как ускорение свободного падения дано, то можно определить силу тяжести:
Утверждение неверно.
4. Да, действительно, вторая космическая скорость для Земли равна 11,2 км/с.
5. Утверждение неверно: оборот Луны занимает больше времени примерно в 27 раз.
Ответ: 14
easy-physic.ru