Движение планет вокруг солнца. Солнечная система. Планеты солнечной системы

Солнечная система – это 8 планет и более 63 их спутника, которые открываются все чаще, несколько десятков комет и большое количество астероидов. Все космические тела движутся по своим четким направленным траекториям вокруг Солнца, которое тяжелее в 1000 раз, чем все тела в солнечной системе вместе взятые. Центром солнечной системы является Солнце – звезда, вокруг которой по орбитам обращаются планеты. Они не выделяют тепла и не светятся, а лишь отражают свет Солнца. В солнечной системе сейчас официально признано 8 планет. Вкратце по порядку удаленности от солнца перечислим их все. А сейчас несколько определений.

Планета – это небесное тело, которое должно удовлетворять четырем условиям:
1. тело должно обращаться вокруг звезды (например, вокруг Солнца);
2. тело должно обладать достаточной гравитацией, чтобы иметь сферическую или близкую к ней форму;
3. тело не должно иметь вблизи своей орбиты других крупных тел;
4. тело не должно быть звездой

Звезда – это космическое тело, которое излучает свет и является мощным источником энергии. Это объясняется, во–первых, происходящими в нем термоядерными реакциями, а во–вторых, процессами гравитационного сжатия, в результате которых выделяется огромное количество энергии.

Спутники планет. В солнечную систему входят также Луна и естественные спутники других планет, которые есть у всех них, кроме Меркурия и Венеры. Известно свыше 60 спутников. Большинство спутников внешних планет обнаружили, когда получили фотографии, сделанные автоматическими космическими аппаратами. Наименьший спутник Юпитера – Леда – в поперечнике всего 10 км.

– это звезда, без которой не могло бы существовать жизни на Земле. Она дает нам энергию и тепло. Согласно классификации звезд, Солнце – желтый карлик. Возраст около 5 млрд. лет. Имеет диаметр на экваторе равный 1 392 000 км, в 109 раз больше земного. Период вращения на экваторе – 25,4 дня и 34 дня у полюсов. Масса Солнца 2х10 в 27 степени тонн, примерно в 332950 раз больше массы Земли. Температура внутри ядра примерно 15 млн градусов Цельсия. Температура на поверхности около 5500 градусов Цельсия. По химическому составу Солнце состоит из 75% водорода, а из прочих 25% элементов больше всего гелия. Теперь по порядку разберемся сколько планет вокруг солнца вращается, в солнечной системе и характеристики планет.
Четыре внутренние планеты (ближайшие к Солнцу) – Меркурий, Венера, Земля и Марс – имеют твердую поверхность. Они меньше, чем четыре планеты гиганта. Меркурий движется быстрее других планет, обжигаясь солнечными лучами днем и замерзая ночью. Период обращения вокруг Солнца: 87,97 суток.
Диаметр на экваторе: 4878 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 58 дней.
Температура поверхности: 350 днем и –170 ночью.
Атмосфера: очень разреженная, гелий.
Сколько спутников: 0.
Главные спутники планеты: 0.

Больше похожа на Землю размерами и яркостью. Наблюдение за нею затруднено из–за окутывающих ее облаков. Поверхность – раскаленная каменистая пустыня. Период обращения вокруг Солнца: 224,7 суток.
Диаметр на экваторе: 12104 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 243 дня.
Температура поверхности: 480 градусов (средняя).
Атмосфера: плотная, в основном углекислый газ.
Сколько спутников: 0.
Главные спутники планеты: 0.

По всей видимости, Земля сформировалась из газопылевого облака, как и другие планеты. Частички газа и пыли сталкиваясь, постепенно "растили" планету. Температура на поверхности достигла 5000 градусов Цельсия. Затем Земля остыла и покрылась твердой каменной корой. Но температура в недрах и по сей день довольно высока – 4500 градусов. Горные породы в недрах расплавлены и при извержении вулканов выливаются на поверхность. Только на земле есть вода. Поэтому тут и существует жизнь. Она расположена сравнительно близко к Солнцу, чтоб получать необходимые тепло и свет, но достаточно далеко, чтоб не сгореть. Период обращения вокруг Солнца: 365,3 суток.
Диаметр на экваторе: 12756 км.
Период вращения планеты (оборот вокруг оси): 23 часа 56 мин.
Температура поверхности: 22 градуса (средняя).
Атмосфера: в основном азот и кислород.
Число спутников: 1.
Главные спутники планеты: Луна.

Из – за сходства с Землей полагали, что здесь существует жизнь. Но опустившийся на поверхность Марса космический аппарат признаков жизни не обнаружил. Это четвертая по порядку планета. Период обращения вокруг Солнца: 687 суток.
Диаметр планеты на экваторе: 6794 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 24 часа 37 мин.
Температура поверхности: –23 градуса (средняя).
Атмосфера планеты: разреженная, в основном углекислый газ.
Сколько спутников: 2.
Главные спутники по порядку: Фобос, Деймос.

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун состоят из водорода и других газов. Юпитер превосходит Землю более чем в 10 раз по диаметру, в 300 раз по массе и в 1300 раз по объему. Он более чем вдвое массивнее всех планет Солнечной системы вместе взятых. Сколько планете Юпитер нужно, чтобы стать звездой? Нужно его массу увеличить в 75 раз! Период обращения вокруг Солнца: 11 лет 314 суток.
Диаметр планеты на экваторе: 143884 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 9 часов 55 мин.
Температура поверхности планеты: –150 градусов (средняя).
Число спутников: 16 (+ кольца).
Главные спутники планет по порядку: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.

Это номер 2, по величине из планет солнечной системы. Сатурн привлекает к себе взгляды благодаря системе колец, образованную из льда, камней и пыли, которые обращаются вокруг планеты. Существует три главных кольца с внешним диаметром 270000 км, но толщина их около 30 метров. Период обращения вокруг Солнца: 29 лет 168 суток.
Диаметр планеты на экваторе: 120536 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 10 часов 14 мин.
Температура поверхности: –180 градусов (средняя).
Атмосфера: в основном водород и гелий.
Число спутников: 18 (+ кольца).
Главные спутники: Титан.

Уникальная планета Солнечной системы. Ее особенность в том, что она вращается вокруг Солнца не как все, а "лежа на боку". Уран тоже имеет кольца, хотя их труднее увидеть. В 1986 г. "Вояжер –2" пролетел на расстоянии 64 000 км, у него было шесть часов на фотосъемку, которые он с успехом реализовал. Период обращения: 84 года 4 суток.
Диаметр на экваторе: 51118 км.
Период вращения планеты (оборот вокруг оси): 17 часов 14 мин.
Температура поверхности: –214 градусов (средняя).
Атмосфера: в основном водород и гелий.
Сколько спутников: 15 (+ кольца).
Главные спутники: Титания, Оберон.

На данный момент, Нептун считается последней планетой Солнечной системы. Его открытие происходило способом математических расчетов, а потом уже увидели в телескоп. В 1989 году, "Вояжер–2" пролетел мимо. Он сделал поразительные фотоснимки голубой поверхности Нептуна и его самого крупного спутника Тритона. Период обращения вокруг Солнца: 164 года 292 суток.
Диаметр на экваторе: 50538 км.
Период вращения (оборот вокруг оси): 16 часов 7 мин.
Температура поверхности: –220 градусов (средняя).
Атмосфера: в основном водород и гелий.
Число спутников: 8.
Главные спутники: Тритон.

24 августа 2006 года Плутон потерял статус планеты. Международный астрономический союз вынес решение о том, какое небесное тело следует считать планетой. Плутон не удовлетворяет требованиям новой формулировки и теряет свой «планетарный статус», в то же время Плутон переходит в новое качество и становится прообразом отдельного класса карликовых планет.

Как появились планеты. Ориентировочно 5–6 миллиардов лет назад одно из газопылевых облаков нашей большой Галактики (Млечного пути), имеющее форму диска, начало сжиматься к центру, понемногу формируя нынешнее Солнце. Дальше, по одной из теорий, под действием мощных сил притяжения, большое количество частиц пыли и газа, вращающихся вокруг Солнца, стали слипаться в шары – образуя будущие планеты. Как гласит другая теория, газопылевое облако сразу распалось на раздельные скопления частиц, которые, сжимались и уплотнялись, образовав нынешние планеты. Теперь 8 планет вокруг Солнца вращается постоянно.

Из курса школьной астрономии, которая входит в программу уроков по географии, все мы знаем о существовании Солнечной системы и ее 8 планет. Они «кружатся» вокруг Солнца, но далеко не все знают, что существуют небесные тела с ретроградным вращением. Какая планета вращается в обратном направлении? На самом деле, их несколько. Это Венера, Уран и недавно открытая учеными планета, расположенная на дальней стороне Нептуна.

Ретроградное вращение

Движение каждой планеты подчиняется одному порядку, а солнечный ветер, метеориты и астероиды, сталкиваясь с ней, заставляют вращаться вокруг своей оси. Однако основную роль в движении небесных тел играет гравитация. Каждое из них имеет свой наклон оси и орбиты, изменение которого и влияет на ее вращение. Против часовой стрелки движутся планеты, угол наклона орбиты которых составляет от -90° до 90° , а небесные тела с углом от 90° до 180° относятся к телам с ретроградным вращением.

Наклон оси

Что касается наклона оси, то у ретроградных данное значение составляет 90°-270°. Например, угол наклона оси у Венеры составляет 177,36°, что не дает ей возможности двигаться против часовой стрелки, а открытый недавно космический объект Ника имеет угол наклона 110°. Следует отметить, что влияние массы небесного тела на его вращение до конца не изучено.

Неподвижный Меркурий

Наряду с ретроградными, в Солнечной системе присутствует планета, которая практически не вращается – это Меркурий, который не имеет спутников. Обратное вращение планет – не такое уж редкое явление, однако чаще всего оно встречается за пределами Солнечной системы. Общепризнанной модели ретроградного вращения на сегодняшний день не существует, что дает возможность юным астрономам совершать потрясающие открытия.

Причины ретроградного вращения

Существует несколько причин, по которым планеты меняют курс своего движения:

• столкновение с более крупными космическими объектами
• изменение угла наклонения орбиты
• изменение наклона оси
• изменения в гравитационном поле (вмешательство астероидов, метеоритов, космического мусора и пр.)

Также причиной ретроградного вращения может быть орбита другого космического тела. Существует мнение, что причиной обратного движения Венеры могли стать солнечные приливы, затормозившие ее вращение.

Формирование планет

Практически каждая планета в период своего формирования подвергалась множеству ударов астероидов, в результате которых изменялась ее форма и радиус орбиты. Немаловажную роль играет также и тот факт близкого формирования группы планет и большого скопления космического мусора, в результате чего расстояние между ними минимальное, что, в свою очередь, приводит к нарушению гравитационного поля.

Изучение видимого движения планет на неизменном фоне звездного неба позволило дать полное кинематическое описание движения планет относительно инерциальной системы отсчета Солнце - звезды. Траектории планет оказались замкнутыми кривыми, получившими название орбит. Орбиты близки к окружностям с центром в Солнце, а движение планет по орбитам оказалось близким к равномерному. Исключение составляют только кометы и некоторые астероиды, расстояние от которых до Солнца и скорость движения которых меняются в широких пределах, а орбиты сильно вытянуты. Расстояния от планет до Солнца (радиусы орбит) и времена обращения этих планет вокруг Солнца весьма различны (табл. 2). Обозначения первых шести планет, приведенные в таблице, сохранились еще со времен астрологов.

Таблица 2. Сведения о планетах

Название и обозначение планеты	Расстояние от Солнца		Время обращения в земных годах
	В радиусах земной орбиты	В млн. км
Меркурий Земля (или )

В действительности орбиты планет не вполне круговые, а их скорости не вполне постоянны. Точное описание движений всех планет было дано немецким астрономом Иоганном Кеплером (1571-1630) - в его время были известны только первые шесть планет - в виде трех законов (рис. 199).

1. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

2. Радиус-вектор планеты (вектор, проведенный от Солнца к планете) в равные времена описывает равные площади.

3. Квадраты времен обращения любых двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Из этих законов можно сделать ряд выводов о силах, под действием которых движутся планеты. Рассмотрим вначале движение какой-либо одной планеты. Ближайший к Солнцу () конец большой оси орбиты называют перигелием; другой конец называют афелием (рис. 200). Так как эллипс симметричен относительно обеих своих осей, то радиусы кривизны в перигелии и афелии равны. Значит, согласно сказанному в § 27, нормальные ускорения и в этих точках относятся как квадраты скоростей планеты и :

(123.1)

Рис. 199. Если из точки в точку планета перемещается за то же время, что из точки в точку , то площади, заштрихованные на рисунке, равны

Рис. 200. К определению отношения скоростей планеты в перигелии и афелии

Рассмотрим малые пути и , симметричные относительно перигелия и афелия и совершаемые за одинаковые промежутки времени . Согласно второму закону Кеплера площади секторов и должны быть равны. Дуги эллипса и равны и . На рис.200 для наглядности дуги сделаны довольно большими. Если же взять эти дуги крайне малыми (для чего промежуток времени должен быть малым), то отличием дуги от хорды можно пренебречь и рассматривать описанные радиус-вектором секторы как равнобедренные треугольники и . Их площади равны соответственно и , где и - расстояния от афелия и перигелия до Солнца. Значит, , откуда . Наконец, подставляя это соотношение в (123.1), найдем

. (123.2)

Так как в перигелии и афелии тангенциальные ускорения равны нулю, то и представляют собой ускорения планеты в этих точках. Они направлены к Солнцу (вдоль большой оси орбиты).

Расчет показывает, что и во всех других точках траектории ускорение направлено к Солнцу и изменяется по тому же закону, т. е. обратно пропорционально квадрату расстояния планеты от Солнца; поэтому для любой точки орбиты

где - ускорение планеты, - расстояние от нее до Солнца. Таким образом, ускорение планеты обратно пропорционально квадрату расстояния между Солнцем и планетой. Рассматривая угол, составляемый радиус-вектором планеты с касательной к траектории, видим (рис. 201), что при движении планеты от афелия к перигелию тангенциальная составляющая ускорения положительная скорость планеты растет; наоборот, при движении от перигелия к афелию скорость планеты уменьшается. В перигелии планета достигает наибольшей скорости, в афелии - наименьшей скорости движения.

Для выяснения зависимости ускорения планеты от расстояния ее до Солнца мы воспользовались первыми двумя законами Кеплера. Эту зависимость удалось найти потому, что планеты движутся по эллипсам, изменяя свое расстояние от Солнца. Если бы планеты двигались по окружностям, расстояние от планеты до Солнца и ее ускорение не менялись бы, и мы не смогли бы найти эту зависимость.

Рис. 201. При движении планеты от перигелия к афелию сила притяжения уменьшает скорость планеты, при движении от афелия к перигелию – увеличивает скорость планеты

Но при сравнении между собой ускорений различных планет можно удовлетвориться приближенным описанием движения планет, считая, что они движутся равномерно по окружностям. Обозначим радиусы орбит двух каких-нибудь планет через и , а периоды их обращения - через

Подставляя отношение квадратов времен обращения в формулу (123.4), найдем

Этот вывод можно переписать в таком виде: для любой планеты, находящейся на расстоянии от Солнца, ее ускорение

где - одна и та же постоянная для всех планет солнечной системы. Таким образом, ускорения планет обратно пропорциональны квадратам их расстояний от Солнца и направлены к Солнцу.

Опытные астрономы прекрасно знают о том, что орбитальная скорость планет напрямую связана с их расстоянием от центра системы - Солнца. Ну, а людям, которые только начинают изучать удивительную науку о небесных телах, наверняка было бы интересно узнать об этом побольше.

Что такое орбитальная скорость?

Орбитой называют траекторию, по которой конкретная планета движется вокруг Солнца. Она вовсе не представляет собой идеальную окружность, как думают некоторые люди, не разбирающиеся в астрономии. Более того, она даже не слишком напоминает овал - ведь существует большое количество факторов за исключением силы притяжения Солнца, которые могут повлиять на движение небесных тел.

Также стоит сразу развеять другой известный миф - Солнце вовсе не всегда находится ровно в центре орбиты планет, вращающихся вокруг него.

Наконец, следует отметить, что не все орбиты планет лежат в одной плоскости. Некоторые значительно выбиваются из нее - например, если изобразить стандартные орбиты Земли и Венеры на астрономической карте, то можно убедиться в том, что они имеют всего несколько точек пересечения.

Теперь, когда с орбитами более или менее разобрались, можно вернуться к определению термина орбитальной скорости планет. Именно так астрономы называют скорость, с которой планета движется по своей траектории. Она может немного изменяться - в зависимости от того, какие небесные тела проходят поблизости. Особенно это заметно на примере Марса: каждый раз, когда он проходит в сравнительной близости от Юпитера, он немного замедляется, притягиваясь гравитационным полем этого гиганта.

Ученые давно установили зависимость скорости движения планет вокруг Солнца от расстояния до него.

То есть самая ближайшая к Солнцу планета - Меркурий - движется быстрее всего, в то время как скорость Плутона является самой маленькой в Солнечной системе.

С чем это связано?

Дело в том, что скорость каждой планеты соответствует той силе, с которой Солнце притягивает ее на определенном расстоянии. Если скорость будет меньше, то планета будет постепенно приближаться к звезде и в результате сгорит. Если же скорость слишком большая, то планета просто улетит от центра нашей Солнечной системы.

Каждый астроном, даже начинающий, прекрасно знает, что сила притяжения уменьшается по мере удаления от Солнца. Именно поэтому, чтобы сохранить свое место в Солнечной системе, Меркурий вынужден носиться с бешеной скоростью, Марс может двигаться помедленнее, а Плутон и вовсе едва перемещается.

Меркурий

Самая близкая к Солнцу планета - Меркурий. Вот с него и начнем изучение скорости планет Солнечной системы.

Он может похвастать не только самым малым радиусом орбиты, но и небольшими размерами. В нашей системе это самая маленькая полноценная планета. Расстояние от Меркурия до Солнца - менее 58 миллионов километров, благодаря чему температура на его экваторе жарким днем может дорасти до 400 градусов по Цельсию и даже больше.

Кроме того, чтобы удержаться на своей орбите при такой близости Солнца, планете приходится двигаться с огромной скоростью - около 47 километров в секунду. Так как протяженность орбиты из-за малого радиуса совсем невелика, то полный оборот вокруг звезды он совершает всего за 88 суток. То есть Новый год там можно встречать значительно чаще, чем на Земле. А вот скорость вращения планеты вокруг собственной оси очень небольшая - полный оборот Меркурий делает почти за 59 земных суток. Так, сутки здесь не намного короче года.

Венера

Следующая планета в нашей системе - Венера. Единственная, на которой Солнце встает на западе и садится на востоке. Расстояние до центра системы - 108 миллионов километров. Благодаря этому скорость движения планеты по орбите значительно меньше, чем у Меркурия (всего 35 километров в секунду). Причем это единственная планета, у которой орбита действительно представляет собой практически идеальную окружность - погрешность (или, как говорят эксперты, эксцентриситет) крайне мала.

Правда, протяженность орбиты (по сравнению с Меркурием) у нее значительно больше, из-за чего полный путь Венера проделывает только за 225 дней. Кстати, еще один интересный факт, отличающий Венеру от всех других планет Солнечной системы: период вращения вокруг оси (одни сутки) здесь составляет 243 земных дня. Следовательно, год здесь длится меньше, чем сутки.

Земля

Теперь можно рассмотреть и планету, которая стала домом для человечества - Землю. Среднее расстояние до Солнца - почти 150 миллионов километров. Именно это расстояние принято называть одной астрономической единицей - их используют при подсчете небольших (по меркам Вселенной) расстояний в космосе.

Сложно поверить, но пока вы читаете эту статью, вы движетесь вместе с Землей на скорости почти 30 километров в секунду. Но даже при столь внушительной скорости, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца, планета тратит на это больше 365 суток или 1 год. Зато вокруг своей оси вращается довольно быстро - всего за 24 часа. Впрочем, эти и многие другие факты о Земле очевидны всем, поэтому подробно рассматривать нашу родную планету не станем. Перейдем сразу к следующей.

Марс

Эта планета названа в честь грозного бога войны. По всем показателям Марс максимально приближен к Земле. Например, скорость планеты по орбите составляет 24 километра в секунду. Расстояние до Солнца - около 228 миллионов километров, из-за чего на поверхности большую часть времени довольно прохладно - только днем она прогревается до -5 градусов по Цельсию, а ночью здесь холодает до -87 градусов.

Зато сутки здесь практически равны земным - 24 часа и 40 минут. Для упрощения даже был придуман новый термин, обозначающий марсианские сутки - сол.

Так как расстояние до Солнца довольно большое, а траектория движения значительно длиннее, чем у Земли, год здесь длится довольно долго - целых 687 дней.

Эксцентриситет у планеты не слишком большой - около 0,09, поэтому орбиту можно считать условно круглой с Солнцем, расположенным почти в центре описываемой окружности.

Юпитер

Свое название Юпитер получил в честь самого могущественного древнеримского бога. Неудивительно, именно эта планета может похвастать самыми большими размерами в Солнечной системе - его радиус составляет почти 70 тысяч квадратных километров (у Земли, например, всего 6 371 километр).

Удаленность от Солнца позволяет Юпитеру вращаться довольно медленно - всего 13 километров в секунду. Из-за этого на то, чтобы сделать полный круг, у планеты уходит почти 12 земных лет!

Зато сутки здесь самые короткие в нашей системе - 9 часов и 50 минут. Наклон оси вращения здесь крайне мал - лишь 3 градуса. Для сравнения - у нашей планеты этот показатель составляет 23 градуса. Из-за этого на Юпитере совершенно не бывает смен времен года. Всегда стоит одинаковая температура, изменяющаяся лишь в течение коротких суток.

Эксцентриситет у Юпитера довольно маленький - меньше 0,05. Поэтому он равномерно наматывает круги строго вокруг Солнца.

Сатурн

Эта планета не слишком уступает Юпитеру по размерам, являясь вторым по размеру космическим телом в нашей солнечной системе. Его радиус - 58 тысяч километров.

Скорость планеты по орбите, как уже говорилось выше, продолжает падать. Для Сатурна этот показатель составляет всего 9,7 километра в час. А пройти со столь малой скоростью приходится действительно большое расстояние - дистанция до Солнца равна почти 9,6 астрономических единицы. Всего на этот путь уходит 29,5 лет. Зато сутки одни из самых коротких в системе - всего 10,5 часов.

Эксцентриситет планеты почти такой же, как у Юпитера - 0,056. Поэтому окружность получается довольно ровной - перигелий и афелий различаются всего на 162 миллиона километров. Если учитывать огромное расстояние до Солнца, то разница совсем небольшая.

Интересно, что кольца Сатурна тоже вращаются вокруг планеты. Причем скорость внешних слоев значительно меньше, чем внутренних.

Уран

Еще один гигант Солнечной системы. Только Юпитер и Сатурн превосходят его по размерам. Правда, по весу его обходит еще и Нептун, но это благодаря высокой плотности ядра. Среднее расстояние до Солнца действительно огромно - целых 19 астрономических единиц. Движется он довольно медленно - вполне может позволить себе это при столь большом расстоянии. Скорость движения планеты по орбите не превышает 7 километров в час. Из-за такой неспешности на то, чтобы пройти огромное расстояние вокруг Солнца, у Урана уходит целых 84 земных года! Весьма приличный срок.

А вот вокруг своей оси он вращается удивительно быстро - полный оборот совершается всего за 18 часов!

Удивительной особенностью планеты является то, что вращается она вокруг себя не вертикально, а горизонтально. Другими словами, все другие планеты Солнечной системы делают оборот "стоя" на полюсе, а Уран просто "катится" по своей орбите, будто лежа на боку. Ученые объясняют это тем, что во времена формирования планета столкнулась с каким-то крупным космическим телом, из-за чего просто завалилась на бок. Поэтому, хотя в общепринятом смысле сутки здесь очень короткие, на полюсах день длится 42 года, а потом столько же лет стоит ночь.

Нептун

Свое гордое название Нептуну подарил древнеримский повелитель морей и океанов. Недаром даже символом планеты стал его трезубец. По размерам Нептун является четвертой планетой в Солнечной системе, лишь совсем немного уступая Урану - его средний радиус составляет 24 600 км против 25 400.

От Солнца он держится на расстоянии в среднем 4,5 миллиарда километров или 30 астрономических единиц. Поэтому путь, который он проделывает, проходя орбиту, действительно огромен. А если учесть, что круговая скорость планеты составляет всего 5,4 километра в секунду, то нет ничего удивительного в том, что один год здесь приравнивается к 165 земным.

Интересный факт: здесь имеется довольно плотная атмосфера (правда, состоит она преимущественно из метана), и иногда бывают ветра удивительной силы. Их скорость может достигать 2100 километров в час - на Земле даже одиночный порыв такой мощи моментально разрушил бы любой город, не оставив там камня на камне.

Плутон

Наконец, последняя планета в нашем списке. Точнее, даже не планета, а планетоид - недавно его вычеркнули из списка планет из-за малых размеров. Средний радиус составляет всего 1187 километров - даже у нашей Луны этот показатель 1737 километров. Тем не менее название у него довольно грозное - его присвоили в честь бога подземного царства мертвых у древних римлян.

В среднем расстояние от Плутона до Солнца составляет около 32 астрономических единиц. Это позволяет ему чувствовать себя в безопасности и двигаться со скоростью лишь 4,7 километра в секунду - на раскаленную звезду Плутон все равно не свалится. А вот, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца со столь огромным радиусом, эта крохотная планета тратит 248 земных лет.

Вокруг своей оси он вращается тоже очень медленно - на это уходит 152 земных часа или больше 6 суток.

К тому же эксцентриситет самый большой в Солнечной системе - 0,25. Поэтому Солнце находится далеко не в центре орбиты, а смещено почти на четверть.

Заключение

На этом можно заканчивать статью. Теперь вы знаете про скорость планет нашей Солнечной системы, а также узнали множество других факторов. Наверняка теперь вы разбираетесь в астрономии значительно лучше, чем раньше.

10.1. Планетные конфигурации

Планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам (см.законы Кеплера ) и делятся на две группы. Планеты, которые расположены ближе к Солнцу, чем Земля, называются нижними . Это Меркурий и Венера. Планеты, которые расположены дальше от Солнца, чем Земля, называются верхними . Это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты в процессе обращения вокруг Солнца могут располагаться относительно Земли и Солнца произвольным образом. Такое взаимное расположение Земли, Солнца и планеты называется конфигурацией . Некоторые из конфигураций являются выделенными и носят специальные названия (см. рис. 19).

Нижняя планета может располагаться на одной линии с Солнцем и Землей: либо между Землей и Солнцем - нижнее соединение , либо за Солнцем - верхнее соединение . В момент нижнего соединения может произойти прохождение планеты по диску Солнца (планета проецируется на диск Солнца). Но из-за того, что орбиты планет не лежат в одной плоскости, такие прохождения случаются не каждое нижнее соединение, а достаточно редко. Конфигурации, при которых планета при наблюдении с Земли находится на максимальном угловом удалении от Солнца (это наиболее благоприятные периоды для наблюдения нижних планет), называются наибольшими элонгациями, западной и восточной .

Верхняя планета также может находиться на одной линии с Землей и Солнцем: за Солнцем - соединение , и по другую сторону от Солнца - противостояние . Противостояние - это самое благоприятное время для наблюдения верхней планеты. Конфигурации, при которых угол между направлениями с Земли на планету и на Солнце равен 90 o , называются квадратурами, западной и восточной .

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями планеты называется ее синодическим периодом обращения P , в отличие от истинного периода ее обращения относительно звезд, называемого поэтому сидерическим S . Разница между этими двумя периодами возникает из-за того, что Земля тоже обращается вокруг Солнца с периодом T . Синодический и сидерический периоды связаны между собой:

для нижней планеты, и
для верхней.

10.2. Законы Кеплера

Законы, по которым планеты обращаются вокруг Солнца, были эмпирически (т.е. из наблюдений) установлены Кеплером, а затем теоретически обоснованы на основе закона всемирного тяготения Ньютона.

Первый закон. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон. При движении планеты ее радиус-вектор описывает равные площади за равные промежутки времени.

Третий закон. Квадраты сидерических времен обращений планет относятся друг к другу как кубы больших полуосей их орбит (как кубы их средних расстояний от Солнца):

Третий закон Кеплера является приближенным, из закона всемирного тяготения был получен уточненный третий закон Кеплера :

Третий закон Кеплера выполняется с хорошей точностью только потому, что массы планет много меньше массы Солнца .

Эллипс - это геометрическая фигура (см. рис. 20), у которой есть две главные точки - фокусы F 1 , F 2 , и сумма расстояний от любой точки эллипса до каждого из фокусов есть величина постоянная, равная большой оси эллипса. У эллипса есть центр O , расстояние от которого до наиболее удаленной точки эллипса называется большой полуосью a , а расстояние от центра до самой ближайшей точки называется малой полуосью b . Величина, которая характеризует сплюснутость эллипса, называется эксцентриситетом e :

Окружность является частным случаем эллипса (e =0).

Расстояние от планеты до Солнца изменяется от наименьшего, равного

перигелием ) до наибольшего, равного

(эта точка орбиты называется афелием ).

10.3. Движение искусственных небесных тел

Движение искусственных небесных тел подчиняется тем же законам, что и естественных. Тем не менее, необходимо отметить ряд особенностей.

Главное - размеры орбит искусственных спутников, как правило, сравнимы с размерами планеты, вокруг которой они обращаются, поэтому часто говорят о высоте спутника над поверхностью планеты (рис.21). При этом надо учитывать, что в фокусе орбиты спутника находится центр планеты.

Для искусственных спутников вводят понятие первой и второй космической скорости.

Первая космическая скорость или круговая скорость - это скорость кругового орбитального движения у поверхности планеты на высоте h :

Это минимально необходимая скорость, которую необходимо придать космическому аппарату, чтобы он стал искусственным спутником данной планеты. Для Земли у поверхности v к = 7.9 км/сек.

Вторая космическая скорость или параболическая скорость - это скорость, которую необходимо придать космическому аппарату, чтобы он мог покинуть сферу притяжения данной планеты по параболической орбите:

Для Земли вторая космическая скорость равна 11.2 км/сек.

Скорость небесного тела в любой точке эллиптической орбиты на расстоянии R от тяготеющего центра может быть рассчитана по формуле:

Здесь повсюду см 3 /(г с 2) - это гравитационная постоянная.

Вопросы

4. Может ли случиться прохождение Марса по диску Солнца? Прохождение Меркурия? Прохождение Юпитера?

5. Можно ли увидеть Меркурий вечером на востоке? А Юпитер?

Задачи

Решение: Орбиты всех планет лежат приблизительно в одной плоскости, поэтому планеты двигаются по небесной сфере примерно по эклиптике. В момент противостояния прямые восхождения Марса и Солнца отличаются на 180 o : . Вычислим на 19 мая. 21 марта оно равно 0 o . В день прямое восхождение Солнца увеличивается примерно на 1 o . С 21 марта по 19 мая прошло 59 дней. Значит, , а . На небесной карте можно увидеть, что эклиптика при таком прямом восхождении проходит по созвездиям Весы и Скорпион, значит Марс находился в одном из этих созвездий.

47. Наилучшая вечерняя видимость Венеры (наибольшее ее удаление к востоку от Солнца) была 5 февраля. Когда в следующий раз наступила видимость Венеры в тех же условиях, если ее сидерический период обращения равен 225 d ?

Решение: Наилучшая вечерняя видимость Венеры наступает во время ее восточной элонгации. Следовательно, следующая наилучшая вечерняя видимось наступит во время следующей восточной элонгации. А промежуток времени между двумя последовательными восточными элонгациями равен синодическому периоду обращения Венеры и легко может быть вычислен:

или P =587 d . Значит, следующая вечерняя видимость Венеры в тех же условиях наступит через 587 дней, т.е. 14-15 сентября следующего года.

48. (663) Определить массу Урана в единицах массы Земли, сравнивая движение Луны вокруг Земли с движением спутника Урана - Титанией, обращающегося вокруг него с периодом 8 d .7 на расстоянии 438 000 км. Период обращения Луны вокруг Земли 27 d .3, и среднее расстояние ее от Земли составляет 384 000 км.

Решение: Для решения задачи необходимо воспользоваться третьим уточненным законом Кеплера. Так как для любого тела массой m , обращающегося вокруг другого тела массой на среднем расстоянии a с периодом T :

(36)

То мы имеем право для любой пары обращающихся друг вокруг друга небесных тел записать равенство:

Принимая за первую пару Уран с Титанией, а за вторую - Землю с Луной, а также пренебрегая массой спутников по сравнению с массой планет получим:

49. Принимая орбиту Луны за окружность и зная орбитальную скорость движения Луны v Л = 1.02 км/с, определить массу Земли.

Решение: Вспомним формулу для квадрата круговой скорости () и подставим среднее расстояние Луны от Земли a Л (см. предыдущую задачу):

50. Вычислить массу двойной звезды Центавра, у которой период обращения компонентов вокруг общего центра масс T=79 лет, а расстояние между ними 23.5 астрономических единицы (а.е.). Астрономической единицей называется расстояние от Земли до Солнца, равное примерно 150 млн. км.

Решение: Решение этой задачи аналогично решению задачи о массе Урана. Только при определении масс двойных звезд их сравнивают с парой Солнце-Земля и выражают их массу в массах Солнца.

51. (1210) Вычислите линейные скорости космического корабля в перигее и апогее, если над Землей в перигее он пролетает на высоте 227 км над поверхностью океана и большая ось его орбиты составляет 13 900 км. Радиус и масса Земли 6371 км и 6.0 10 27 г.

Решение: Рассчитаем расстояние от спутника до Земли в апогее (наибольшем расстоянии от Земли). Для этого необходимо зная расстояние в перигее (наименьшее расстояние от Земли) вычислить эксцентриситет орбиты спутника по формуле () и затем определить искомое расстояние используя формулу (32). Получим h a = 931 км.