Чем ближе планета к солнцу тем меньше ее орбита: Планеты Солнечной системы: их список, порядок и размер с фотографиями

Планеты Солнечной системы: их список, порядок и размер с фотографиями

Планеты Солнечной системы называются так потому, что они располагаются рядом с Солнцем и вращаются вокруг этой звезды.

В список этих планет входят:

• Меркурий,
• Венера,
• Земля,
• Марс,
• Юпитер,
• Сатурн,
• Уран,
• Нептун.

Именно в таком порядке они расположены от Солнца. Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, Нептун — самая дальняя. Как видно, Земля — третья по счёту планета от Солнца.

Все планеты обращаются вокруг Солнца со своей скоростью. Скорость обращения Земли составляет 107 км/ч. У Меркурия — 170 км/ч, а у Нептуна — 19 км/ч. Выходит, что чем ближе планета находится к Солнцу, тем выше скорость её обращения по орбите.

К тому же почти все планеты (кроме Меркурия) имеют атмосферу. То есть оболочку, которая состоит из газа и окружает планету.

Что стало с Плутоном?

До 2006 года планет в Солнечной системе было девять. Но после того как Международный астрономический союз внёс коррективы в понятие «планета», Плутон перестал быть планетой и стал «карликовой» планетой.

Так, союз установил три критерия, чтобы небесное тело могло называться планетой:

1. Орбита планеты проходит вокруг Солнца, т. е. планета обращается только вокруг этой звезды.
2. Небесное тело должно быть достаточно крупным, гравитация этого тела должна придавать ему форму шара.
3. Гравитационное поле планеты должно быть настолько сильным, чтобы превратить все небесные тела на своей орбите в свои спутники или вытолкнуть их за пределы орбиты.

Получается, что Плутон недостаточно большой и к тому же имеет другие небесные тела вокруг своей орбиты.

Каковы размеры планет?

Как видно, Меркурий — самая маленькая планета, а Юпитер — самая большая.

Узнайте больше про Солнечную систему.

Чтобы лучше понять размеры каждой планеты, смотрите видео телестудии Роскосмоса. В нём показывают, как смотрелось бы небо, если спутником Земли была не Луна, а другие планеты.

Если бы вместо Луны были планеты Солнечной системы

Как выглядят планеты Солнечной системы?

Меркурий

Самая ближайшая к Солнцу планета, расстояние между ними составляет 58 млн км. Планета названа в честь древнеримского бога торговли Меркурия. Спутников у неё нет.

Меркурий

Меркурий вращается вокруг своей оси медленно, а вокруг Солнца — быстро (170 км/ч). Чтобы увидеть один восход и один закат (астрономические сутки) Меркурию нужно сделать два оборота вокруг Солнца.

Чтобы обернуться вокруг своей оси (сидерический день) Меркурию нужно 59 земных суток. А астрономические сутки длятся 176 земных суток. Полный оборот вокруг Солнца планета делает за 88 земных суток.

По предположительным подсчетам на этой планете в течение дня температура бывает больше 400 градусов Цельсия выше нуля, а ночью — почти минус 200.

Масса Меркурия — 0,055 массы Земли. Если провести эксперимент и отправить человека весом 80 кг на Меркурий, то там он будет весить всего 30 кг. Это объясняется тем, что у планет разная масса, сила притяжения и размер.

Меркурий своей поверхностью напоминает Луну. Она скалистая, покрыта кратерами. Экзосфера планеты состоит из кислорода, натрия, водорода, гелия и калия.

Венера

Вторая планета от Солнца, находится на расстоянии 108 млн км. Своё название она получила в честь древнеримской богини любви, красоты и плодородия Венеры. Спутников нет.

Венера

Скорость вращения по орбите — 126 км/ч. Один сидерический день на планете — 243 земных суток. Но встаёт Солнце на западе, а заходит на Востоке, потому что Венера вращается в обратную сторону. Один год на Венере — это почти 225 земных суток.

Температура поверхности — 465 градусов Цельсия выше нуля.

Масса Венеры — 0,815 массы Земли. По размеру Венера почти как Земля. Человек, который весит 80 кг, на Венере будет весить 72,5 кг.

На Венере есть вулканы и кратеры. Атмосфера состоит в основном из углекислого газа (97%) и азота (3%).

Узнайте больше про Венеру.

Земля

Третья планета от Солнца или голубая планета. Удалена от звезды на 150 млн км. Название пришло от англо-саксонского слова erda (в современном английском языке — Earth, что значит «грунт», «земля»). Есть спутник — Луна.

Земля

Скорость обращения вокруг Солнца — 107 км/ч. Один оборот вокруг звезды наша планета делает за 23 часа и 56 минут.

Атмосфера Земли наполнена азотом (78,1%) и кислородом (21%).

Узнайте больше про Землю.

Марс

Четвёртая планета. До Солнца — 228 млн км, названа в честь древнеримского бога войны. У Марса два спутника — Деймос и Фобос.

Марс

Скорость обращения вокруг Солнца — 86,6 км/ч. Оборот вокруг своей оси Марс делает примерно за то же время, что и Земля — 24,6 часов. А вот полный оборот вокруг Солнца — за 687 дней.

Средняя температура на этой планете минус 27 градусов Цельсия. Но на Марсе есть времена года, один сезон сменяет другой.

Марс в два раза меньше Земли. 80-килограммовый человек будет весить на Марсе 30 кг.

Её ещё называют красной планетой, из-за оксида железа (маггемита), который покрывает поверхность. В атмосфере 95% занимает углекислый газ, азот (2,5%) и аргон (около 2%). Присутствует и вода, но в очень маленьком количестве (до 0,1%).

Узнайте больше про Марс.

Юпитер

Пятая и самая большая планета. Расстояние до Солнца — 778 млн км. Названа в честь древнеримского бога-громовержца. У Юпитера 79 спутников, есть и кольцо, которое опоясывает планету. Но оно очень слабо различимое. Обнаружить его удалось только с помощью зонда, который подлетел близко к планете.

Юпитер

Скорость обращения — 47 км/ч; ему нужно 12 земных лет, чтобы сделать полный круг вокруг Солнца.

Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли. 80-килограммовый человек будет весить 189 кг на этой планете.

Юпитер называют газовым гигантом, потому что он состоит в основном из водорода и гелия, а поверхность у него нетвёрдая. Вокруг планеты бушуют бури, самая мощная из них — Большое красное пятно. Эта буря не успокаивается уже более 300 лет.

Узнайте больше про Юпитер.

Сатурн

Шестая планета, которая находится на расстоянии 1,4 млрд км от Солнца. Она названа в честь древнеримского бога земледелия.

У Сатурна семь больших колец, они состоят изо льда и камней. Их ширина — 400 000 км.

Сатурн

По данным НАСА, у планеты 82 признанных спутника.

Скорость обращения — 34 км/ч. Год на Сатурне — это 29 земных лет. А сидерический день — примерно 10 часов.

По массе она в 95 раз больше Земли. Продолжая наш эксперимент с килограммами, вес 80-килограммового человека на Сатурне снизится до 73 кг.

Сатурн похож на Юпитер своим составом. Это тоже газовый гигант, его атмосфера состоит из водорода и гелия.

Узнайте больше про Сатурн.

Уран

Седьмая планета, расположенная в 2,8 млрд км от Солнца. Названа в честь древнегреческого бога неба. Эта первая планета, которую открыли после того, как был изобретён телескоп.

У Урана 27 спутников и тоже есть кольца.

Уран

Скорость обращения — 24 км/ч. Ему нужно 84 земных лет, чтобы пройти весь путь по своей орбите вокруг Солнца. День на Уране — 17 часов на Земле.

Планета в 14,5 раз больше Земли по массе. 80-килограммовый человек будет весить 71 кг на Уране.

Уран — ледяной гигант. Атмосфера состоит из молекул водорода, атомов гелия и небольшого количества метана.

Нептун

Ещё один ледяной гигант и восьмая планета. Удалена от Солнца на 4,5 млрд км. Названа в честь древнеримского бога морей.

У планеты 14 спутников, есть и кольца.

Нептун

Скорость обращения — 19,5 км/ч. Нептуну понадобится 165 земных лет для того, чтобы совершить оборот вокруг Солнца.

Масса в 17,2 раз больше массы Земли. 80-килограммовый человек будет весить 90 кг на Нептуне.

Как и в случае с Ураном, атмосфера планеты состоит из молекул водорода, атомов гелия и метана.

Узнайте больше про Солнце, также, что такое Галактика и из чего состоит Атмосфера Земли.

Планеты Солнечной системы: восемь и одна

13 марта 1781 года английский астроном Уильям Гершель открыл седьмую планету Солнечной системы — Уран. А 13 марта 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл девятую планету Солнечной системы — Плутон. К началу XXI века считалось, что в Солнечную систему входят девять планет. Однако в 2006 году Международный астрономический союз решил лишить Плутон этого статуса.

Солнечная система – это планетная система, включающая в себя все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, а также малые тела — астероиды, кометы, метеороиды, космическую пыль. Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь.

Планеты Солнечной системы издавна делились учеными на две группы. Первая — это планеты земного типа: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Для них характерны относительно небольшие размеры, малое количество спутников и твердое состояние. Основными их составляющими являются силикаты и железо. Остальные — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун — планеты-гиганты, состоящие из газообразного водорода и гелия. Все они движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, отклоняясь от заданной траектории, если рядом проходит планета-сосед.

Пять ближайших к Земле планет — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — были известны с древности.

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн км), а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн км. Меркурий движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°. Средний радиус планеты составляет 2440 км, масса 3,3 на 10 в 23 степени кг (0,055 массы Земли), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Средняя скорость движения Меркурия по орбите — 47,9 км/с. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам – двум меркурианским годам.

Поверхность Меркурия, подобно лунной, покрыта кратерами. Атмосфера очень разреженная. Меркурий обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля, по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (−180…430 °C). Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия, аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу. Естественных спутников у планеты нет.

Венера — вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн км). Средний радиус планеты составляет 6051 км, масса — 4,9 на 10 в 24 степени кг (0,82 массы Земли), средняя плотность 5,24 г/см3. Орбита Венеры очень близка к круговой. Средняя скорость движения Венеры по орбите — 34,99 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад – в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Период обращения вокруг Солнца — 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси равен 243 суткам, продолжительность солнечных суток на планете — 116,8 земных суток.

Венера не имеет естественных спутников. Атмосфера ее состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Давление у поверхности достигает 93 атмосфер, температура — 737 К. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Поверхность Венеры в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Планета состоит преимущественно из камня и металла. Планета получила свое название в честь Венеры, богини любви из римского пантеона.

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 1 а.е. (149,6 млн км), средний радиус 6371,160 км (экваториальный 6378, 160 км, полярный 6356,777 км), масса – 6 на 10 в 24 степени кг. Орбита Земли близка к окружности с радиусом около 384400 км. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца 365,3 суток, период вращения вокруг своей оси – 23 часа 56 минут (звездные сутки), период вращения относительно Солнца (средние солнечные сутки) 24 часа. Имеет естественный спутник — Луну.

Марс – четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн км). Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн км, максимальное — около 401 млн. км. Экваториальный радиус Марса равен 3396,9 км, масса 6,4 на10 в 23 степени кг (0,108 массы Земли), плотность 3,95 г/см3. Отклонение орбиты по отношению к эклиптике — 1,9°. Средняя скорость обращения вокруг Солнца ‑ 24,13 км/с. Марс обращается вокруг Солнца за 687 земных суток, период вращения вокруг своей оси — 24 часа 37 минут.

Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Марс преимущественно состоит из камня и металла. Поверхность Марса — пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Известны два спутника Марса — Фобос и Деймос. Планету Марс в древности назвали в честь бога войны за кроваво-красный цвет.

Юпитер — пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн км), экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, полярный – около 67 тысяч км, масса 1,9 на 10 в 27 степени кг (317,8 массы Земли), средняя скорость обращения вокруг Солнца — 13,06 км/с. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,9 года, период вращения вокруг своей оси – 9 часов 45 минут (для полярной зоны) и 9 часов 50,5 минут для экваториальной зоны. Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5′; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо.

Юпитер представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. Атмосфера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Планету Юпитер опоясывают кольца, состоящие из совокупности сравнительно мелких каменных частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров. Юпитер назван в честь царя римских богов.

У Юпитера есть 63 известных естественных спутника. Четыре наиболее крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892 году, —  самый близкий к планете, он удален от ее поверхности всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера.

К концу 1970‑х годов было известно о 13 спутниках Юпитера. В 1979 году американским космическим аппаратом «Вояджер‑1» были обнаружены еще три спутника. Начиная с 1999 года с помощью наземных телескопов нового поколения были открыты еще 47 спутников планеты, подавляющее большинство из которых имеют диаметр в 2-4 километра.

Сатурн —  шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 9,54 а.е. (1,427 млрд км), средний экваториальный радиус около 60,3 тысяч км, полярный —  около 54 тысяч км, масса 5,68 на 10 в 26 степени кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см3). Период обращения вокруг Солнца 29,46 года, период вращения вокруг своей оси 10 часов 39 минут (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Сатурн — наиболее сплющенная планета Солнечной системы.

Сатурн состоит на 93 % из водорода (по объему) и на 7 % —  из гелия и не имеет твердой поверхности. Относится к типу газовых планет и имеет систему колец. Кольца Сатурна –  концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости Сатурна. Километровой толщины кольца образованы из льда и пыли и состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от 2,5 см до нескольких метров. Планета Сатурн была названа в честь греческого бога времени.

Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник — Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, — по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан —  единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой, в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.

Уран —  седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Планета была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а.е. (2871 млн км), средний радиус 25560 км, масса 8,69 на 10 в 25 степени (14,54 массы Земли), средняя плотность — 1,27 г/см3. Орбитальная скорость —  от 6,49 до 7,11 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) 0,8°. Период обращения вокруг Солнца 84 года, период вращения вокруг своей оси — около 17 часов 14 минут.

Планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Атмосфера на Уране имеет толщину не менее 8000 км и состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана.

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977 году. Ученым известно 13 отдельных колец планеты. Большинство колец Урана непрозрачны, их ширина не больше нескольких километров. Кольца состоят в основном из макрочастиц — объектов диаметром от 20 сантиметров до 20 метров — и пыли.

У планеты Уран открыты 27 естественных спутников, из них пять крупных. Крупнейшие — Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км. Титания и Оберон были обнаружены Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Большие спутники Урана на 50% состоят из водяного льда, на 20% — из углеродных и азотных соединений, на 30% — из разных соединений кремния (силикатов).

Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо математиком Джоном Адамсом в Англии и астрономом Урбеном Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, что астрономы объяснили гравитационным возмущениям неизвестной планеты.

Среднее расстояние планеты Нептун от Солнца 30,1 а.е. (4497 млн км), средний радиус около 25 тысяч км, масса 1,02 на 10 в 26 степени кг (17,2 массы Земли), плотность 1,64 г/см3. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики равно 1°46′. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 часов 6 минут. Расстояние от Земли — от 4,3 до 4,6 млрд км. У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99 % состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 1–2 % метана.

У Нептуна есть кольцевая система. Кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них — Тритон.

В 1930 году американский астроном Клод Томбо нашел на негативах медленно движущийся звездообразный объект, который назвали новой, девятой планетой Плутоном – в честь древнеримского бога подземного царства.

Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли). Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.

В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон — лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса – Эрида — является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету. 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».

На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и «расчистившие» область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов. Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не «расчистившие» близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты — это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.

Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.

11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия «плутоид». Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).

Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида. В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Охарактеризуйте температурные условия на планетах земной группы. Краткая характеристика планет земной группы

Солнечная система — единственная доступная для непосредственного изучения нам планетарная структура. Сведения, полученные на основе исследований в данном участке космоса, используются учеными для понимания процессов, протекающих во Вселенной. Они дают возможность понять, как зарождалась наша система и схожие с ней, какое будущее всех нас ждет.

Классификация планет Солнечной системы

Исследования астрофизиков позволили классифицировать планеты Солнечной системы. Они были разделены на два типа: землеподобные и газовые гиганты. К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс. Газовые гиганты — это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон с 2006 года получил статус карликовой планеты и относится к объектам пояса Койпера, отличающимся по своим особенностям от представителей обеих названных групп.

Характеристика планет земной группы

Каждый из типов обладает набором особенностей, связанных с внутренним строением и составом. Высокая средняя плотность и преобладание силикатов и металлов на всех уровнях — вот основные характеристики, которыми отличаются планеты земной группы. Гиганты в противоположность им имеют низкий показатель плотности и состоят в первую очередь из газов.

Все четыре планеты обладают схожим внутренним строением: под твердой корой располагается вязкая мантия, обволакивающая ядро. Центральная структура, в свою очередь, делится на два уровня: жидкое и твердое ядро. Основные составляющие его — это никель и железо. Мантия отличается от ядра преобладанием и марганца.

Размеры планет Солнечной системы, относящихся к земной группе, распределены таким образом (от меньшей к большей): Меркурий, Марс, Венера, Земля.

Воздушная оболочка

Землеподобные планеты уже на первых стадиях своего образования были окружены атмосферой. Первоначально в ее составе преобладал Изменению атмосферы на Земле способствовало появление жизни. К планетам земной группы относятся, таким образом, космические тела, окруженные атмосферой. Однако есть среди них и одна, потерявшая свою воздушную оболочку. Это которого не позволила сохранить первичную атмосферу.

Ближайший к Солнцу

Самой маленькой планетой земной группы является Меркурий. Его исследование затруднено близким расположением к Солнцу. С данные о Меркурии были получены только от двух аппаратов: «Маринера-10» и «Мессенджера». На их основе удалось создать карту планеты и определить некоторые ее особенности.

Меркурий действительно можно признать самой маленькой планетой земной группы: его радиус составляет немногим меньше 2,5 тысячи километров. Плотность его близка к земной. Соотношение этого показателя с размером дает основание полагать, что планета в значительной мере состоит из металлов.

Движение Меркурия имеет ряд особенностей. Его орбита сильно вытянута: в самой удаленной точке расстояние до Солнца больше в 1,5 раза, чем в ближайшей. Один оборот вокруг звезды планета делает примерно за 88 земных дней. При этом за такой год Меркурий успевает обернуться вокруг своей оси только полтора раза. Подобное «поведение» не характерно для других планет Солнечной системы. Предположительно замедление первоначально более быстрого движения было вызвано приливным влиянием Солнца.

Прекрасная и ужасная

К планетам земной группы относятся одновременно одинаковые и различающиеся космические тела. Схожие по строению, все они имеют особенности, благодаря которым их невозможно перепутать. Ближайший к Солнцу Меркурий не является самой жаркой планетой. На нем есть даже участки, вечно покрытые льдом. Венера, следующая за ним по близости к звезде, характеризуется более высокими температурами.

Названная в честь богини любви планета долгое время была кандидатом в пригодные для жизни космические объекты. Однако первые же полеты к Венере опровергли эту гипотезу. Истинную суть планеты скрывает плотная атмосфера, состоящая из углекислого газа и азота. Такая воздушная оболочка способствует развитию парникового эффекта. В результате на поверхности планеты температура достигает +475 ºС. Здесь, таким образом, не может быть жизни.

Вторая по величине и по удаленности от Солнца планета обладает рядом особенностей. Венера — самая яркая точка на ночном небе после Луны. Ее орбита представляет собой практически идеальный круг. Вокруг своей оси она движется с востока на запад. Такое направление нехарактерно для большинства планет. Оборот вокруг Солнца она совершает за 224,7 земных дня, а вокруг оси — за 243, то есть год здесь короче дня.

Третья планета от Солнца

Земля уникальна во многих отношениях. Она располагается в так называемой зоне жизни, где солнечные лучи не в состоянии превратить поверхность в пустыню, но тепла достаточно, чтобы планета не покрылась ледяной коркой. Чуть меньше 80 % поверхности занимает Мировой океан, образующий вместе с реками и озерами гидросферу, отсутствующую на остальных планетах Солнечной системы.

Формированию особой атмосферы Земли, состоящей в основном из азота и кислорода, способствовало развитие жизни. В результате увеличения концентрации кислорода сформировался озоновый слой, который вместе с магнитным полем защищает планету от губительного воздействия солнечной радиации.

Единственный спутник Земли

Луна оказывает достаточно серьезное воздействие на Землю. Наша планета обзавелась естественным спутником практически сразу после своего образования. пока остается загадкой, хотя на этот счет существует несколько правдоподобных гипотез. Спутник оказывает стабилизирующее воздействие на наклон земной оси, а также вызывает замедление планеты. В результате каждый новый день становится чуть более продолжительным. Замедление — следствие приливного воздействия Луны, той же силы, которая вызывает в океане.

Красная планета

На вопрос, какие планеты земной группы исследованы лучше всего после нашей, всегда следует однозначный ответ: Марс. Из-за особенностей расположения и климата Венера и Меркурий изучены в гораздо меньшей степени.

Если сравнить размеры планет солнечной системы, то Марс окажется на седьмом месте в списке. Его диаметр — 6800 км, а масса составляет 10,7 % от аналогичного параметра Земли.

На красной планете сильно разреженная атмосфера. Ее поверхность испещрена кратерами, также здесь можно увидеть вулканы, долины и ледниковые полярные шапки. Марс обладает двумя спутниками. Ближайший к планете — Фобос — постепенно снижается и в будущем будет разорван гравитацией Марса. Для Деймоса, напротив, характерно медленное удаление.

Идея о возможности жизни на Марсе существует уже больше века. Последние исследования, проведенные в 2012 году, обнаружили на красной планете Высказывалось предположение о том, что органику на поверхность мог занести марсоход с Земли. Однако исследования подтвердили происхождение вещества: его источник — сама красная планета. Тем не менее однозначного вывода о возможности жизни на Марсе без дополнительных исследований сделать нельзя.

К планетам земной группы относятся наиболее близкие к нам по расположению космические объекты. А потому они на сегодняшний день лучше изучены. Астрономы уже открыли несколько экзопланет, предположительно также относящихся к этому типу. Конечно, каждое такое обнаружение увеличивает надежду найти жизнь за пределами Солнечной системы.

Изучая нашу Солнечную систему многие века, астрономы также узнали многое и о типах планет, существующих в нашей Вселенной. Благодаря открытию экзопланет, это знание существенно расширилось: многие из этих планет похожи на ту, которую мы зовем своим домом. Правда, «похожи» не означает точную идентичность: из множества обнаруженных планет сотни считаются газовыми гигантами, и сотни — «землеподобными». Также они известны как планеты земной группы, и это определение многое говорит о планете.

Что такое планета земной группы? Также известные как твердотельные планеты, это небесные тела, состоящие преимущественно из силикатных пород и металлов и обладающие твердой поверхностью. Это отличает их от газовых гигантов, которые состоят преимущественно из газов вроде водорода и гелия, воды и тяжелых элементов в разных состояниях.

Планеты земной группы схожи по строению и составу с планетой Земля.

Состав и характеристики

Все планеты земной группы обладают примерно одной и той же структурой: центральное металлическое ядро, состоящее по большей части из железа, окруженной силикатной мантией. Такие планеты обладают похожими особенностями поверхности, среди которых каньоны, кратеры, горы, вулканы и другие структуры, зависимые от присутствия воды и тектонической активности.

Планеты земной группы также обладают вторичными атмосферами, которые создаются в процессе вулканической активности или падения комет. Это также отличает их от газовых гигантов, у которых планетарная атмосфера является первичной и захваченной непосредственно из оригинальной солнечной туманности.

Планеты земной группы также известны тем, что у них мало лун или нет вообще. У Венеры и Меркурия нет спутников, у Земли только один. У Марса два — Фобос и Деймос — но они больше похожи на крупные астероиды, нежели на реальные спутники. В отличие от газовых гигантов, планеты земной группы также не имеют системы планетарных колец.

Планеты земной группы в Солнечной системе

Все планеты, обнаруженные во внутренней Солнечной системе — Меркурий, Венера, Земля и Марс — яркие представители земной группы. Все они состоят по большей части из силикатных пород и металла, которые распределены между плотным металлическим ядром и силикатной мантией. Луна похожа на эти планеты, но ее железное ядро намного меньше.

Ио и Европа — тоже спутники, которые похожи по структуре на планеты земной группы. Моделирование состава Ио показало, что мантия спутника состоит почти полностью из силикатных пород и железа и окружает ядро из железа и сульфида железа. Европа, с другой стороны, обладает железным ядром, которое окружено внешним слоем воды.

Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.

Экзопланеты земной группы

Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы — во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).

Примеры экзопланет земной группы , планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.

Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах « » звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.

Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b — планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, — была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.

С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.

Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты
— это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.

Железные планеты
— это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.

Планеты без ядра
— еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра — это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов — астероидов.

Наконец, есть углеродные планеты
(так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.

До недавнего времени все, что ученые знали о планетах — включая их образование и наличие разных типов, — выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.

С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.

Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?

Планеты земной группы Планеты земной группы 4 планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. По строению и составу к ним близки некоторые каменные астероиды, например, Веста. Планеты земной группы обладают высокой плотностью и… … Википедия

ПЛАНЕТЫ И СПУТНИКИ.
— ПЛАНЕТЫ И СПУТНИКИ. 9 большихпланет Солнечной системы подразделяются на планеты земной группы (Меркурий … Физическая энциклопедия

Планеты
— Планеты, пригодные для возникновения жизни Теоретическая зависимость зоны нахождения планет, пригодных для поддержания жизни (выделено зелёным), от типа звезды. Шкала орбит не соблюдена … Википедия

Планеты гиганты
— 4 планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет. Сравнительно с твёрдотельными планетами земной группы (внутренними) все они являются газовыми планетами, обладают большими размерами, массами … Википедия

Планеты
— Планеты. ПЛАНЕТЫ, наиболее массивные тела Солнечной системы, движущиеся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца (смотри Кеплера законы).Известно 9 планет. Так называемые планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) имеют твердые… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ПЛАНЕТЫ
— (от греч. planetes блуждающий) наиболее массивные тела Солнечной системы, движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца (см. Кеплера законы), светятся отраженным солнечным светом. Расположение планет в направлении от Солнца: Меркурий, Венера,… … Большой Энциклопедический словарь

Земной шар
— Земля Фотография Земли с корабля Аполлон 17 Орбитальные характеристики Афелий 152 097 701 км 1,0167103335 а. е … Википедия

Планеты-гиганты
— О планетах гигантах за пределами Солнечной системы см. Газовая планета … Википедия

планеты
— (от греч. planētēs блуждающий), массивные небесные тела, движущиеся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам (см. Кеплера законы) и светящиеся отражённым солнечным светом. Расположение планет в направлении от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс … Энциклопедический словарь

Планеты-гиганты
— планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет (См. Малые планеты). Сравнительно с планетами земной группы (внутренними) они обладают большими размерами, массами, более низкой средней … Большая советская энциклопедия

Книги

• Купить за 2144 грн (только Украина)
• Космос. От Солнечной системы вглубь Вселенной , Маров Михаил Яковлевич. В книге в достаточно сжатой и популярной форме излагаются современные представления о космосе и населяющих его телах. Это, прежде всего, Солнце и Солнечная система, планеты земной группы и…

Характеристика планет земной группы

Введение

Строение Солнечной системы

Особенности планет земной группы

1 Планета Меркурий

2 Планета Венера

3 Планета Земля

4 Планета Марс

Заключение

Введение

Моя тема реферата «Характеристика планет земной группы». Актуальность данной работы связана с тем, что среди многочисленных небесных светил, изучаемых современной астрономией, особое место занимают планеты. Ведь все мы хорошо знаем, что Земля, на которой мы живем, является планетой, так что планеты-тела, в основном подобные нашей Земле.

Но в мире планет мы не встретим даже двух, совершенно похожих друг на друга планет. Разнообразие физических условий на планетах очень велико. Расстояние планеты от Солнца, её размеры, наличие и состав атмосферы, ориентировка оси вращения, внутреннее строение и многие другие свойства различны у всех девяти планет Солнечной системы. Большие планеты подразделяются на две основные группы: планеты земной группы и планеты — гиганты. В реферате мы разберем планеты земной группы.

Целью данной работы является анализ научных данных и сведений по планетам земной группы.

1. Строение Солнечной системы

Солнечная система является для нас, жителей Земли, ближним космосом.

Каждый человек, хотя бы раз в жизни, глядя на ночное небо, задавал себе вопрос: «Интересно, а что там дальше?». Ведь человеческий глаз способен разглядеть лишь ничтожную частичку того, что показывает нам Вселенная. Всё в солнечной системе определяется Солнцем, которое является самым массивным телом и единственным, обладающим собственным свечением. По своей природе это звезда, такая же как те многочисленные звезды, которые мы видим на ночном небе. Просто она близко к нам, поэтому такая большая и яркая.

Вообще солнцу принадлежит исключительная роль в солнечной системе. Мощное поле тяготения Солнца удерживает вместе все остальные тела Солнечной системы — без него они просто разбежались бы, рассеялись по безбрежному космосу. В Солнечной системе пока известно девять планет: ближайшие к Солнцу четыре планеты принято называть планетами земной группы, а следующие четыре — планетами-гигантами. Девятая планета Плутон, самая дальняя, не входит ни в какую группу.

2. Особенности планет земной группы

Пояс астероидов делит Солнечную систему на две части, в которых обитают совсем разные на первый взгляд планеты. Ближе к Солнцу расположены Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их называют планетами земной группы. Это сравнительно небольшие шары, имеющие твердую поверхность, окруженные не слишком толстой атмосферой. Планеты земной группы похожи между собой по размерам, массе и составу пород. Их поверхности сложены твёрдыми породами со средней плотностью вещества от 3,9 г/см3 у Марса до 5,5 г/см3 у Земли (у Меркурия — 5,4 г/см3, у Венеры — 5,2 г/см3). Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. Состав этих планет свидетельствует, что их рост происходил в отсутствие легких газов за счет каменистых частиц и тел, содержащих различное количество железа и других металлов.

Все планеты земной группы имеют одинаковое строение:

в самом центре находиться тяжёлое и горячее ядро. В основном оно состоит из железа, с примесью никеля;

над ядром расположена мантия, состоящая из силикатов;

самый верхний слой — кора, образованная из-за частичного плавления мантии. Поэтому она также состоит из силикатов, обогащенных иными элементами. Коры нет только у Меркурия — она была разрушена сильными метеоритными бомбардировками, из-за сильно разряжённой атмосферы. Земная кора сильно отличается от других планет, высоким содержанием гранита.

2.1 Планета Меркурий

Характеристики Меркурия:

Масса: 3,3*1023 кг (0,055 массы Земли)

Диаметр на экваторе: 4880 км

Наклон оси: 0,01°

Плотность: 5,43 г/см3

Средняя температура поверхности: -73°С

Период обращения вокруг оси (сутки): 59 дней

Расстояние от Солнца (среднее): 0,390 а. е. или 58 млн. км

Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 88 дней

Скорость вращения по орбите: 48 км/с

Эксцентриситет орбиты: e = 0,0206

Наклон орбиты к эклиптике: i = 7°

Спутники: нет

Ближе всех к Солнцу располагается планета Меркурий. Это самая маленькая, не имеющая спутников планета земной группы, расположенная в нашей солнечной системе. На этой маленькой планете еще не побывали ни космонавты, ни автоматические станции. Но люди кое-что знают о ней благодаря исследованиям с Земли и с пролетавшего вблизи аппарата «Маринер-10» (1974-1975 гг.). Условия там еще хуже, чем на Луне. Атмосферы нет, а температура поверхности в среднем составляет около 800С, причем с глубиной она, естественно, возрастает.

Впрочем, время от времени выдвигалась идея, что может существовать планета еще более близкая к Солнцу, чем Меркурий. Именно ее искал в XIX веке немецкий любитель астрономии Генрих Швабе, открывший (попутно) циклы солнечной активности. Он не надеялся увидеть планету рядом с Солнцем, но думал, что можно заметить её в виде точки на солнечном диске, когда она окажется между Землей и Солнцем. Именно так иногда видны Меркурий и Венера, расположенные ближе к Солнцу, чем Земля.

Даже период вращения Меркурия вокруг своей оси оказалось затруднительно определить по телескопическим наблюдениям. А когда его наконец определили, оказалось, что он не очень намного отличается от периода обращения планеты вокруг Солнца. Эта ситуация совершенно непохожа на земную. У нас год — это долго, а день — это коротко. Движение Земли вокруг Солнца влияет на продолжительность земных суток, но оно не так уж значительно — на какие-нибудь четыре минуты в сутки. На Меркурии эти периоды сопоставимы, и их сочетание производит к совершенно немыслимым на Земле ситуациям. Дело в том, что орбита Меркурия довольно вытянутая, и, по законам Кемплера, планета быстрее движется на тех участках, которые ближе к Солнцу. А вращение вокруг оси постоянное, так что оно временами отстает, а временами опережает эффект поворота вокруг светила за счет обращения вокруг него.

Следы вулканической деятельности всё же можно отметить на поверхности Меркурия. К ним относят так называемые эскарпы — многокилометровые уступы, возникшие в результате сдвигов одних участков относительно других. Медленное вращение Меркурия вокруг оси приводит к тому, что он долгое время обращен к Солнцу одной и той же стороной. Средняя плотность вещества Меркурия ближе к земной, чем к лунной. Значит, у него есть массивное металлическое ядро.

Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра. Благодаря этой близости значительно и приливное воздействие Солнца на Меркурий, что должно приводить к возникновению над поверхностью планеты электрического поля, напряженность которого может быть примерно вдвое больше, чем у «поля ясной погоды» над поверхностью Земли, и отличается от последнего сравнительной стабильностью.

2 Планета Венера

Характеристики Венеры:

Масса: 4,87*1024 кг (0,815 земных)

Диаметр на экваторе: 12102 км

Наклон оси: 177,36°

Плотность: 5,24 г/см3

Средняя температура поверхности: +465°С

Период обращения вокруг оси (сутки): 244 дня (ретроградное)

Расстояние от Солнца (среднее): 0,72 а. е. или 108 млн. км

Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 225 дней

Скорость вращения по орбите: 35 км/с

Эксцентриситет орбиты: e = 0,0068

Наклон орбиты к эклиптике: i = 3,86°

Ускорение свободного падения: 8,87м/c2

Атмосфера: углекислый газ (96%), азот (3,4%)

Спутники: нет

В римской мифологии Венера — богиня любви и красоты. Планета Венера в астрологии определяет чувства, эмоциональную любовь, а также богатство, зажиточность, материальное счастье. Ярче Венеры на небе только Солнце и Луна.

Планета Венера — соседка Земли по Солнечной системе, одно из самых ярких светил нашего неба. Так как Венера ближе к Солнцу, чем Земля, мы никогда не можем видеть ее в стороне неба, противоположной Солнцу, то есть в земную полночь. Лучше всего она видна незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, что дало повод называть её также «утренняя и вечерняя звезда». Казалось бы, раз Венера недалеко от Земли, в телескоп на ней можно много чего рассмотреть. На самом деле это не так. На довольно большом (в телескопе) диске Венеры практически не заметны какие-либо детали. Появляются иногда темные пятна, но потом исчезают и появляются в других местах. Словом, мы видим не поверхность планеты, а внешнюю часть ее атмосферы.

Дальнейшие исследования подтвердили, что атмосфера на Венере действительно «знатная». Это выражение принадлежит Михаилу Васильевичу Ломоносову, который эту атмосферу и обнаружил в 1761 году при прохождении Венеры по диску Солнца (она оказалась точно между Солнцем и Землей). Когда черная точка Венеры уже сходила с видимого солнечного диска, на краю её появился светлый ободок («пупырь», по выражению Ломоносова). Он правильно объяснил это явление преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры.

Атмосфера Венеры очень плотная. Облака на Венере никогда не расходятся, и если бы на ней были какие-нибудь обитатели, то они никогда не видели бы Солнца — хотя оно к ним в полтора раза ближе, чем к жителям Земли. И состав этой атмосферы тоже экзотический: в основном она состоит из углекислого газа, но есть слой, обогащенный мелкими капельками серной кислоты.

Венера вращается в обратном направлении, то есть направление ее вращения противоположено тому, в котором вращаются все другие планеты Солнечной системы. На Венере два «континента» — Земля Иштар и Земля Афродиты. Самые высокие горы (до 11 км над средним уровнем) называются горами Максвелла.

Кстати, английский физик Джеймс Кларк Максвелл — единственный мужчина, удостоенный того, что его имя присвоено детали венерианской поверхности.

Все остальные имена здесь традиционно женские. Самые значительное явление на поверхности Венеры — это проявления вулканизма. Извержения, приводящие к возникновению лавовых потоков, иногда сопровождаются грозовыми разрядами в атмосфере. А иногда очень вязкая лава как бы выдавливается из недр, образуя характерные «оладьи».

Есть на Венере и следы ударов метеоритов — кратеры. Но их меньше, чем на других планетах.

Мощная атмосфера дает некоторую защиту от космической бомбардировки, а лавовые потоки погребают под собой уже образовавшиеся структуры.

2.3 Планета Земля

Характеристики Земли:

Масса: 5,98*1024 кг

Диаметр на экваторе: 12 742 км

Наклон оси: 23,5°

Плотность: 5,52 г/см3

Температура поверхности: от -85°С до +70°С

Длительность звёздных суток: 23 часа, 56 минут, 4 секунды

Расстояние от Солнца (среднее): 1 а. е. (149,6 млн. км)

Скорость движения по орбите: 29,7 км/с

Период обращения по орбите (год): 365,25 дней

Эксцентриситет орбиты: e = 0,017

Наклон орбиты к эклиптике: i = 7,25° (к солнечному экватору)

Ускорение свободного падения: g = 9,8 м/с2

Спутники: Луна

Планета Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, самая крупная из планет земной группы, сильно отличается по своим свойствам от остальных планет Солнечной системы. Прежде всего, две трети её поверхности занято водой — это моря и океаны. Оставшаяся часть — суша, материки — постоянно меняется. Внутреннее строение Земли отражает ход её развития после образования из сгустков материи, вращавшихся вокруг только что возникшего центрального тела — Солнца. Вещество, попавшее в состав Земли, содержало мало радиоактивных элементов, которые, распадаясь, выделяли тепло. Всё вещество расплавилось, и началось его разделение — дифференциация. Тяжелые элементы опустились к центру и сформировали металлическое ядро планеты. Лёгкие всплыли в вверх и застыли в виде земной коры — тонкой скорлупы толщиной не более 40 км. На ней мы с вами и существуем, её и изучают наши геологи. Но расплавленное вещество под корой — магма — постоянно дает о себе знать. Земная кора как бы разбита на отдельные блоки, между которыми есть трещины (их называют рифтовыми зонами), а в них проникает жидкое вещество магмы. Поднимаясь, оно застывает и как бы наращивает края материковых плит, заставляя их раздвигаться.

Различают три наружных оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу. Под литосферой понимают верхний твердый покров планеты, который служит ложем океана, а на материках совпадает с сушей. Гидросфера — это подземные воды, воды рек, озер, морей и, наконец, Мирового океана.солнечный планета земной меркурий

Планета Земля обладает уникальной атмосферой, содержащей кислород, необходимый для жизнедеятельности живых организмов. Большую часть земной атмосферы составляет газ азот. Такой состав атмосферы не первичен, он образовался уже под действием возникших на Земле живых организмов.

По сути, Земля — это генератор постоянного тока.

Магнитное поле Земли возникает за счет взаимодействия вращения вокруг собственной оси, с жидким ядром внутри планеты. Оно формирует магнитную оболочку Земли — «магнитосферу».

Магнитные бури — это резкие изменения магнитного поля Земля. Они вызываются потоками частичек ионизированного газа, которые двигаются от Солнца (солнечный ветер), после вспышек на нем. Частицы, сталкиваясь с атомами земной атмосферы, образуют одно из красивейших природных явлений — полярные сияния.

Особое свечение, обычно происходит около Северных и Южных полюсов, поэтому его еще называют Северным сиянием. Анализ структуры древних каменистых образований показал, что раз в 100000 лет происходит инверсия (смена) Северного и Южного полюсов.

Как именно происходит этот процесс, ученые пока точно сказать не могут, но бьются над ответом и на этот вопрос.

Уникальность планеты Земля в том и состоит, что на ней сложились благоприятные для органической жизни условия, сама эта жизнь возникла и существует. До сих пор подобные условия нигде во Вселенной не обнаружены.

4 Планета Марс

Характеристики Марса:

Масса: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли)

Диаметр на экваторе: 6794 км (0,53 диаметра Земли)

Наклон оси: 25°

Плотность: 3,93 г/см3

Температура поверхности: -50°C

Период обращения вокруг оси (сутки): 24 часа 39 мин 35 секунд

Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км

Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней

Скорость вращения по орбите: 24,1 км/с

Эксцентриситет орбиты: e = 0,09

Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,85°

Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2

Спутники: Фобос и Деймос

Атмосфера: 95% углекислый газ, 2,7% азот, 1,6% аргон, 0,2% кислород

С тех пор как стало ясно, что в космосе существуют тела, чем-то похожие на нашу Землю, людям не дает покоя мысль об инопланетянах, «братьях по разуму». И первой надеждой в этом плане был именно Марс. Красная планета — Марс — названа так, в честь одноименного древнеримского бога войны, аналогичному у греков Аресу. Она является четвертой, по расстоянию, удаленной от Солнца, планетой солнечной системы. Считается, то именно кроваво-красный цвет планеты, который ей придает оксид железа и повлиял на ее название.

Марс во все времена был любопытен не только ученым, но простым людям различных профессий. Все от того, что человечество возлагало большие надежды на эту планету, ибо большинство людей надеялись, что на поверхности Марса тоже существует жизнь. Большинство фантастических романов написано именно о планете Марс.

Пытаясь проникнуть в тайны и разгадать ее загадки, люди стремительно изучали поверхность и строение планеты. Но получить ответ на такой, всех волнующий вопрос: «есть ли жизнь на Марсе?», пока так и не сумели. Ось Марса наклонена к плоскости его орбиты почти так же, как земная к своей, так что происходит смена времен года. На Марсе есть атмосфера. Казалось бы, всё это обнадеживает относительно существования марсиан. Но более внимательный анализ говорит о другом. Марс почти в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля — значит, и условия там суровее. Атмосфера, конечно, есть, но уже очень разреженная: плотность у поверхности такая, как на Земле на высоте более 30 км. Известно, что чем ниже давление, тем раньше закипает вода. Так вот, при марсианском давлении она кипит при +2°C. А при нуле, естественно, замерзает, — не может вода в жидком состоянии находится на поверхности Марса. Это очень серьезное возражение против существования там жизни. Да и состав атмосферы больше похож на венерианский, чем на земной: очень много углекислого газа и почти нет кислорода.

Фобос и Деймос — естественные, но очень маленькие, спутники Марса. Они имеют не правильную форму, и по одной из версий, представляют собой, захваченные гравитацией Марса, астероиды. Спутники Марса Фобос (страх) и Деймос (ужас) — это герои древнегреческих мифов. Вращение обоих спутников по своей оси происходит с одинаковым периодом, как и вокруг Марса, за счет этого они все время обращены к планете одной стороной. Деймос постепенно удается от Марса, а Фобос наоборот, притягивается еще больше. Но это происходит это очень медленно, поэтому, врятли наши ближайшие поколения, смогут увидеть падение или полный распад спутника, или его падение на планету.

На планете есть огромные потухшие вулканы. Самый большой из них называется Олимп и возвышается над поверхностью на 27 км. Есть на Марсе удивительная разветвленная система каньонов Долины

Маринеров. Метеоритные кратеры тоже встречаются в изобилии. По утрам каньоны затянуты туманной дымкой.

Полярные шапки Марса подвержены сезонным изменениям. Самые маленькие они летом, и тогда состоят почти целиком из водяного льда. Ближе к зиме на шапку начинает намерзать углекислый газ из атмосферы планеты, и зимние шапки состоят в основном из «сухого льда», известному всем по мороженому. А весной углекислота испаряется, большие массы газа поступают в атмосферу, в близи шапки возрастает атмосферное давление и начинают дуть сильнейшие ветры. Иногда они поднимают столько пыли и песка, что с Земли становятся неразделимы никакие детали на диске планеты. А ещё на Марсе есть сухие русла. Вероятно, по ним когда-то текла вода, но это не были реки в земном смысле слова. Достаточно сказать, что у них совсем нет притоков.

А как же все-таки со следами жизни? Один из посетивших Марс аппаратов имел специальную программу, рассчитанную на поиски следов жизнедеятельности организмов. Полностью осуществить ее не удалось, но из проведенного эксперимента можно сделать такой вывод: если на Марсе и есть жизнь, то только на уровне микроорганизмов. Надежды на более развитые формы жизни безосновательны. И все-таки красные пустыни Марса очень красивы…

Заключение

Мнения людей о космосе, могут кардинально различаться и даже противоречить друг другу. Некоторые утверждают, что знать все о космосе невозможно, другие склоняются к тому, что в скором времени человечество познает все загадки вселенной. В наше время, известно, что космос — это относительно пустое пространство Вселенной, которое располагается за границей атмосферы небесных тел. Но, тем не менее, в нем присутствует электромагнитное излучение и низкая плотность водородных частиц. Под определением космоса, наше поколение понимает, все пространство, расположенное за Земной атмосферой, включая звезды и другие небесные тела. Говоря о разнообразии условий на планетах, мы можем глубже познать законы их развития и выяснить их взаимосвязь между теми или иными свойствами планет. Так, например, от размеров, массы и температуры планеты зависит её способность удерживать атмосферу того или иного состава, а наличие атмосферы в свою очередь влияет на тепловой режим планеты.

Несмотря на значительный объем знаний, накопленных учеными в отношении планет земной группы, на многие вопросы еще предстоит найти ответ. Пройдут десятилетия, а, возможно, и столетия научных исследований и космических экспедиций, прежде чем человечество приблизится к разгадке и научному осмыслению тайн вселенной. Практическое значение этой работы трудно переоценить.

Список использованной литературы

1. Полная энциклопедия «Космос». Под редакцией В.И. Цветков

Энциклопедия «Наука и вселенная». Под редакцией А.Д. Суханова и Г.С. Хромова

. #»justify»>. #»justify»>. https://ru.wikipedia.org

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Подразделяются на 2 группы, основанные на их планетарных поверхностях: газовых гигантов и планеты земной группы. Планеты земной группы характеризуются плотной поверхностью и, как правило, состоят из силикатных соединений. В Солнечной системе есть только четыре таких планеты: Марс, Земля, Венера и Меркурий.

Планеты земной группы в Солнечной системе:

Меркурий

Меркурий — наименьшая из четырех землеподобных планет Солнечной системы с экваториальным радиусом 2439,7±1,0 км. Планета превосходит по размерам такие спутники, как Титан. Тем не менее, Меркурий имеет вторую по величине плотность (5427 грамма на кубический сантиметр) среди планет Солнечной системы, немного уступая по этому показателю Земле. Высокая плотность дает представление о внутренней структуре планеты, которая, как полагают ученые, богата железом. Считается, что ядро Меркурия имеет самое высокое содержание железа среди всех планет нашей системы. Астрономы полагают, что расплавленное ядро составляет 55% от общего объема планеты. Оболочкой богатого железом ядра является мантия, которая в основном состоит из силикатов. Скалистая кора планеты достигает 35 км в толщину. Меркурий находится на расстоянии 0,39 астрономических единиц от Солнца, что делает его самой близлежащей планетой к нашему светилу. Из-за приближенности к Солнцу, температура поверхности планеты поднимается до более чем 400º С.

Венера

Венера является ближайшим соседом Земли и одной из четырех планет земной группы в Солнечной системе. Это вторая по величине планета из этой категории с диаметром 12 092 км; уступает только Земле. Однако толстая атмосфера Венеры считается самой плотной в Солнечной системе, атмосферное давление в 92 раза превышает атмосферное давление на нашей планете. Плотная атмосфера состоит из двуокиси углерода, который оказывает парниковый эффект и приводит к повышению температуры на поверхности Венеры до 462º C, и является . На планете преобладают вулканические равнины, покрывающие около 80% ее поверхности. На Венере также имеются многочисленные ударные кратеры, некоторые из которых достигают диаметра около 280 км.

Земля

Из четырех планет земной группы, Земля является крупнейшей с экваториальным диаметром 12 756,1 км. Она также единственная планета из этой группы, которая, как известно, имеет гидросферу. Земля — третья ближайшая планета к Солнцу, расположенная на расстоянии около 150 млн. км (1 астрономическая единица) от него. Планета также имеет самую высокую плотность (5,514 грамма на кубический сантиметр) в Солнечной системе. Силикат и глинозем являются двумя соединениями, обнаруженные в самых высоких концентрациях в земной коре, причем на них приходится 75,4% континентальной коры и 65,1% океанической коры.

Марс

Марс — это еще одна планета из земной группы в Солнечной системе, расположенная дальше всех от Солнца на расстоянии 1,5 астрономические единицы. Планета имеет экваториальный радиус 3396,2±0,1 км, что делает ее второй наименьшей планетой в нашей системе. Поверхность Марса в основном состоит из базальтовых пород. Кора планеты довольно толстая и колеблется от 125 км до 40 км в глубину.

Карликовые планеты

Существуют другие более мелкие карликовые планеты, которые имеют некоторые характеристики, сопоставимые с планетами земной группы, такие как наличие плотной поверхности. Тем не менее, поверхность карликовых планет образована ледяным покровом и поэтому они не относятся к этой группе. Примерами карликовых планет в Солнечной системе являются Плутон и Церера.

Уровень освещённости на планетах Солнечной системы

Библиографическое описание:

Татьянина, Е. Р. Уровень освещённости на планетах Солнечной системы / Е. Р. Татьянина, О. И. Брылева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2019. — № 8 (28). — С. 62-65. — URL: https://moluch.ru/young/archive/28/1670/ (дата обращения: 13. 09.2022).



1.Введение

Мы живём на планете Земля, которая входит в систему планет и других небесных тел, вращающихся вокруг звезды, названной Солнцем. Планеты составляют основу Солнечной системы. Планеты находятся на разных расстояниях от Солнца и вращаются вокруг него по орбитам с разной скоростью, в одном направлении. Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше её орбита, тем короче путь, который ей приходится пробегать.

Планеты расположены в следующем порядке от светила: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. [2]

Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс,) довольно сильно отличаются от следующих четырёх. Так как они состоят, подобно Земле, из твёрдых пород, то называются планетами земного типа. В отличие от них, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, состоящие в основном из водорода, называют планетами-гигантами. [1]

Меня заинтересовало, как будет изменяться уровень количества света по мере удаления от Солнца.

Гипотеза: я думаю, что по мере удаления от Солнца уровень яркости света уменьшается

Цель: исследовать уровень количества света на разных расстояниях, используя измерительный модуль «Свет».

Задачи:

1. 
   Изучить информацию по данной теме.
2. 
   Изготовить модель Солнечной системы в масштабе.
3. 
   Измерить количество света, поступающего от источника света на разные расстояния

2. Практическая часть.

Измерение количества света, поступающего от источника света на разные расстояния с использованием измерительного модуля «Свет».

Оборудование и материалы:

1. 
       ПК с установленным ПО РROLog;
2. 
       Модуль сопряжения USB-200;
3. 
       Измерительный модуль «Свет».
4. 
       Настольная лампа с лампочкой на 50 Вт.
5. 
       Клейкая лента (скотч) или стикеры.
6. 
       Маркер.
7. 
       Мерная линейка.

Методика проведения исследования

I. Изготовление модели Солнечной системы в масштабе, которая будет показывать относительное расстояние планет до Солнца (приложение)

1. 
       Кладем линейку рядом с источником света тем краем, на котором находится отметка 0 см.
2. 
       Отмеряем 10 см от лампы и помечаем это место, наклеив кусочек липкой ленты с надписью «Меркурий».
3. 
       Отмеряем 20 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Венера».
4. 
       Отмеряем 30 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Земля».
5. 
       Отмеряем 40 см от лампы. Помечаем эту точку кусочком липкой ленты с надписью «Марс».

II. Работа с модулем «Свет» (см. приложение)

1. 
       Включаем лампу и максимально затеняем комнату.
2. 
       Помещаем модуль туда, где на модели находится Меркурий. Чувствительное окно измерительного модуля направляем на лампу.
3. 
       Смотрим показания на экране компьютера, чтобы узнать уровень яркости света. Вращаем модуль, чтобы получить как можно более высокие показания. Полученные данные заносим в таблицу.
4. 
       Повторяем эксперимент с другими планетами.
5. 
       Составляем таблицу с результатами наблюдений. [3]

Таблица 1

Количество света, поступающего от источника света на разные расстояния

Выводы:

1. Уровень света изменяется по мере удаления от Солнца.

2. Чем дальше от Солнца, тем меньше уровень количества света.

3. Земля — уникальная планета, которая получает достаточное количество света и тепла для жизни живых организмов.

Заключение

Проведенный эксперимент подтвердил высказанную нами гипотезу, что по мере удаления от Солнца уровень яркости света уменьшается.

Приложение

Практическая часть

Литература:

1. 
       И. И. Баринова, А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. География. Начальный курс. 5 класс. М: Дрофа, 2015.
2. 
       Большая иллюстрированная энциклопедия школьника. М: Махаон, 2014.
3. 
       Модульная система экспериментов Prolog. Инструктивные материалы для обучающихся. Москва. Современные Образовательные технологии 2012
4. 
       «Солнечная система. Путеводитель по ближним и дальним окрестностям нашей планеты». Маркус Чаун.-М.: АСТ:CORPUS, 2014.
5. 
       «Энциклопедия космоса». Фарндон Д.- Эксмо, 2011.

Основные термины (генерируются автоматически): липкая лента, меркурий, источник света, мера удаления, Солнечная система, венера, уровень яркости света, Солнце, планет, свет.

Праздник «

Планеты солнечной системы» для детей…

Презентация: «Планеты солнечной системы». Ведущий: Ребята, а во вселенной живут наши

Мая: «Когда наступает ночь (выключается свет, и всех накрывают большим покрывалом

(Показ фотографии планеты Венеры). Венера является второй планетой от Солнца в…

Проблема синего

света в светодиодных светотехнических…

Синий свет вызывает накопление в клетках сетчатки пигмента липофусцина в виде гранул. И данные гранулы поглощают синий спектр светового излучения, в результате чего

Хоть и воздействие на организм человека высокотехнологичных источников света до конца не изучено.

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале…

Введение. Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце — это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии. ..

Эффективность использования

солнечных батарей…

Работа посвящена выгодности использования солнечной энергии в Санкт-Петербурге. Данная проблема особо актуальна сегодня, в период возросшего интереса к энергосбережению и возможности использования альтернативных источников энергии.

Люминесцентный

солнечный концентратор в решении актуальных…

Основные термины (генерируются автоматически): солнечный свет, люминесцентный солнечный концентратор, солнечный спектр, элемент

Солнечная батарея устанавливается на крыше дома так, чтобы солнечный свет наиболее эффективно направлено на его площадь.

Исследование эффективности использования

солнечной…

Усиление активности Солнца влечет за собой увеличение количества солнечной энергии

Благодаря неисчерпаемому, постоянно поступающему на поверхность нашей планеты потоку

Солнце — это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих. ..

Инновации в разработке

солнечных элементов

В данной статье производится обзор на возобновляемые источники энергии, а именно солнечную энергетику. Цель работы: ознакомиться со структурой солнечных элементов, произвести комплексный обзор материалов. Объектом являются солнечные батареи.

Необходимость и организация учета светового давления на…

Описывается необходимость учета действующего на поверхность КА давления солнечного света и теплового излучения Земли. Рассматривается необходимость более точного определения характерной площади КА и её применение.

Моделирование движения космических тел для исследования…

Для сравнения, самая дальняя планета Солнечной системы находится на расстоянии около 30 а. е. от Солнца.

Для моделирования взаимодействия на больших расстояниях имеет смысл учесть скорость гравитационного воздействия, равной скорости света.

Актуальность разработки автоматизированной методики оценки…

В статье рассмотрены основные аспекты характерные для источников света применимых в перспективе для создания системы освещения имитирующей естественное. Поднимается вопрос о способах оценки возможности достижения светодиодными источниками света…

Астрономы нанесли на карту вероятное местоположение 9-й планеты Солнечной системы

Двое американских ученых представили карту, показывающую вероятную орбиту девятой планеты — они обозначают ее как P9 — и ее возможное текущее местоположение в пределах этой орбиты, предложив поискать новую планету всем желающим.

Майкл Браун и Константин Батыгин, работающие в Калифорнийском технологическом институте, еще в начале 2016 года объявили о том, что у них есть доказательства существования девятой планеты, скрывающейся где-то во внешней части Солнечной системы. Теперь они составили карту, показывающую, где конкретно она может находиться. Статья об этом публикуется в Astronomical Journal, ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

close

100%

По словам астрономов, красная область на этой карте — это и есть наиболее вероятное место для гипотетической еще не открытой планеты Солнечной системы. Волнистая черная линия, которая повторяет изгибы цветастой кривой, — это обозначение эклиптики, в плоскости которой находятся Солнце и орбиты всех известных планет. Девятая планета же окажется где-то на цветастой волнистой линии. При этом красная область указывает на самый дальний от Солнца участок орбиты девятой планеты — именно там она движется медленнее всего и, следовательно, проводит большую часть времени.

«К сожалению, наши данные могут показывать лишь примерный путь этой планеты по орбите, а не ее текущее местоположение, — говорит Майкл Браун. — Но с наибольшей вероятностью она окажется на самом удаленном участке от Солнца, просто потому, что движется там медленнее всего и проводит там больше времени. Искать ее следует именно там».

Пять наблюдаемых невооруженным глазом планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) были известны человечеству с глубокой древности. Планету Уран открыл Уильям Гершель в 1781 году. Нептун нашли в 1846 году Иоганн Галле и другие астрономы по расчетам Леверье и Адамса. Плутон отыскал в 1930 году Клайд Томбо, однако в 2006 году решением Международного астрономического союза эта «недопланета» была лишена планетного статуса и «понижена» в звании до карликовой планеты. Важную роль в этом сыграло открытие Эриды и других крупных плутоидов из пояса Койпера. Объекты пояса Койпера — ледяные тела, оставшиеся после образования Солнечной системы, орбиты которых расположены дальше Нептуна. Плутон — такой же объект пояса Койпера, как Эрида, Макемаке и Хаумеа.

«Человеком, убившим Плутон» считают Майкла Брауна, так как именно после его открытий и по его инициативе Плутон и был «разжалован». В 2010 году Браун даже написал книгу «Как я убил Плутон», а теперь он занимается поисками настоящей девятой планеты, которая существенно превосходит Плутон по своим размерам и массе.

Суп из камней и льда: кольца Сатурна рассказали о его ядре

Американские астрономы с помощью данных Cassini по возмущениям в кольцах Сатурна сумели…

17 августа 09:55

Впервые мысль о существовании крупной планеты на окраинах Солнечной системы и возможности ее найти путем анализа орбит плутоидов посетила Брауна в 2003 году, когда он руководил группой, нашедшей Седну — объект, лишь немногим уступающий по своим размерам Эриде и Плутону. Необычная орбита Седны делала ее самым далеким известным на тот момент телом Солнечной системы. Даже ближайшая к Солнцу точка ее орбиты располагалась от него в 76 астрономических единицах (1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца), за поясом Койпера и далеко за пределами влияния гравитации Нептуна. Напрашивалось простое объяснение: в том регионе присутствует нечто весьма массивное, повлиявшее на орбиту Седны. Впрочем, на Седну с небольшой вероятностью могла подействовать и гравитация какой-то прошедшей поблизости звезды на раннем этапе зарождения Солнечной системы.

Объединив Седну и пять других известных далеких транснептуновых объектов в одну группу, Браун понял, что сходство кеплеровых элементов у всех них сохраняется, и влияние внешних звезд в этом случае можно уже исключить: только постоянно присутствовавшая планета может служить объяснением всех этих странных орбит. Все они «смотрят» примерно в одну и ту же сторону, все сгруппированы в пространстве. Афелий неведомой планеты — наиболее удаленная от Солнца точка ее орбиты — должен располагаться практически на противоположной стороне от Солнца к скоплению афелиев рассеянных ею объектов.

Браун и Батыгин, оказавшиеся соседями по офисам в Калифорнийском технологическом институте, начали обсуждать все эти результаты и приступили к построению модели взаимодействия множества тестовых объектов с гипотетической девятой планетой.

Как была получена новая карта? Ученые изучили данные по всем известным на сегодняшний момент объектам пояса Койпера, орбиты которых находятся в зоне действия неизвестной планеты. Многие из этих объектов имеют сильно вытянутые орбиты, на которые, по мнению Брауна и Батыгина, оказывает воздействие гипотетическая далекая и массивная планета.

Ближайший к Солнцу: астрономы нашли астероид, опередивший Меркурий

Американские астрономы нашли самый близкий к Солнцу астероид, обращающийся вокруг звезды…

24 августа 13:11

Для извлечения информации об орбите девятой планеты потребовалось несколько шагов. Первым делом нужно было учесть воздействие гравитации Нептуна на объекты пояса Койпера, затем — определить наиболее важные для расчетов области и объекты. Пришлось создавать максимально правдоподобную модель, используя комбинацию численного моделирования и наблюдений за каждым объектом пояса Койпера. Это и позволило получить параметры, указывающие на наиболее вероятное местоположение девятой планеты.

Из своих расчетов, проводимых по результатам наблюдений за объектами пояса Койпера, ученые получили приблизительные данные по пока еще скрывающейся девятой планете. Масса этой планеты, по их мнению, должна составлять примерно 6,2 массы Земли, размеры орбиты: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты — 300 а.е., большая полуось — среднее расстояние от Солнца — 380 а.е. Наклонение орбиты девятой планеты (отклонение от плоскости Солнечной системы) составляет около 16°. Если наклонение орбиты Земли принять равным нулю, то для орбиты Плутона соответствующий параметр будет равен 17°.

Яркость девятой планеты зависит от того, где она находится на своей орбите в данный момент, и от свойств ее поверхности. Чем ближе планета к Солнцу, тем она ярче, и наоборот. Средняя яркость девятой планеты по мнению авторов — это 22 звездные величины. Для Плутона этот параметр равен примерно 15, эту бывшую планету можно увидеть только в телескоп с апертурой не менее 25 см (10 дюймов).

Когда пользователи Twitter спросили Брауна, почему мы не видим девятую планету, Браун ответил так: «Ее легко увидеть, но трудно найти. Это как если бы я показал вам песчинку. Нет проблем ее увидеть. А теперь бросьте ее на пляж и попробуйте найти снова. Каждая звезда в небе подобна песчинке, за которой может прятаться девятая планета».

Отыскать планету может, например, японский 8-метровый телескоп Subaru, обладающий как достаточной светосилой для обнаружения чрезвычайно слабого объекта, так и широким полем зрения, в 75 раз превышающим соответствующее значение для 10-метровых телескопов Keck. В настоящее время Браун и Батыгин продолжают координировать поиски новой планеты на японском телескопе.

Проверочные работы — Астрономия — Тесты

Проверочная работа № 1

Проверочная работа № 2

Проверочная работа № 3

Проверочная работа № 4

Проверочная работа № 5

Проверочная работа № 6

Проверочная работа № 7

Три закона Кеплера

В начале 1600-х годов Иоганн Кеплер предложил три закона движения планет. Кеплер смог обобщить тщательно собранные данные своего наставника Тихо Браге тремя утверждениями, описывающими движение планет в солнечной системе с центром в центре Солнца. Попытки Кеплера объяснить основные причины таких движений больше не принимаются; тем не менее, сами фактические законы по-прежнему считаются точным описанием движения любой планеты и любого спутника.

Три закона движения планет Кеплера можно описать следующим образом:

• Путь планет вокруг Солнца имеет эллиптическую форму, при этом центр Солнца находится в одном фокусе. (Закон эллипсов)
• Воображаемая линия, проведенная от центра Солнца к центру планеты, заметает равные площади за равные промежутки времени. (Закон равных площадей)
• Отношение квадратов периодов любых двух планет равно отношению кубов их средних расстояний от Солнца. (Закон Гармоний)

Закон эллипсов

Первый закон Кеплера, иногда называемый законом эллипсов, объясняет, что планеты вращаются вокруг Солнца по траектории, описываемой как эллипс. Эллипс можно легко построить с помощью карандаша, двух кнопок, веревки, листа бумаги и куска картона. Прикрепите лист бумаги к картону двумя кнопками. Затем завяжите нить в петлю и оберните петлю вокруг двух кнопок. Возьмите карандаш и тяните за нитку, пока карандаш и две кнопки не образуют треугольник (см. рисунок справа). Затем начните обводить путь карандашом, плотно обмотав нитку вокруг кнопок. В результате получится эллипс. Эллипс — это особая кривая, в которой сумма расстояний от каждой точки кривой до двух других точек является постоянной величиной. Две другие точки (обозначенные здесь положениями галса) известны как 9-я точка.0018 фокусов эллипса. Чем ближе друг к другу эти точки, тем больше эллипс напоминает форму круга. На самом деле круг — это частный случай эллипса, в котором два фокуса находятся в одном месте. Первый закон Кеплера довольно прост: все планеты вращаются вокруг Солнца по траектории, напоминающей эллипс, причем Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса.

Закон равных площадей

Второй закон Кеплера, иногда называемый законом равных площадей, описывает скорость, с которой любая планета будет двигаться по орбите вокруг Солнца. Скорость, с которой любая планета движется в космосе, постоянно меняется. Планета движется быстрее всего, когда она находится ближе всего к Солнцу, и медленнее всего, когда она дальше всего от него. Однако если воображаемую линию провести от центра планеты к центру Солнца, то эта линия охватит ту же площадь за равные промежутки времени. Например, если воображаемую линию провести от земли к солнцу, то площадь, заметаемая этой линией за каждый 31-дневный месяц, будет одинаковой. Это изображено на диаграмме ниже. Как видно на диаграмме, области, образованные, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, можно аппроксимировать широким, но коротким треугольником; тогда как области, образованные, когда Земля находится дальше всего от Солнца, могут быть аппроксимированы узким, но длинным треугольником. Эти области имеют одинаковый размер. С с основанием этих треугольников являются самыми короткими, когда Земля находится дальше всего от Солнца, Земля должна двигаться медленнее, чтобы эта воображаемая площадь была того же размера, что и когда Земля находится ближе всего к Солнцу.

Закон гармоний

Третий закон Кеплера, иногда называемый законом гармоний , сравнивает период обращения и радиус орбиты планеты с таковыми у других планет. В отличие от первого и второго законов Кеплера, описывающих характеристики движения одной планеты, третий закон сравнивает характеристики движения разных планет. Проводится сравнение, заключающееся в том, что отношение квадратов периодов к кубам их средних расстояний от Солнца одинаково для каждой из планет. В качестве иллюстрации рассмотрим период обращения и среднее расстояние от Солнца (радиус орбиты) для Земли и Марса, как указано в таблице ниже.

Обратите внимание, что соотношение T ² /R ³ для Земли такое же, как и для Марса. На самом деле, если такое же отношение T ² /R ³ вычислить для других планет, можно обнаружить, что это отношение является почти одинаковым значением для всех планет (см. таблицу ниже). Удивительно, но на каждой планете один и тот же T ^{2 9Соотношение 0079/R 3 .}

( ПРИМЕЧАНИЕ : Значение среднего расстояния дается в астрономических единицах, где 1 а. 1 земной год — это время, необходимое Земле для обращения вокруг Солнца — 3,156 х 10 ⁷ секунд. )

Третий закон Кеплера точно описывает период и расстояние обращения планеты вокруг Солнца. Кроме того, тот же закон, который описывает отношение T ² /R ³ для орбит планет вокруг Солнца, также точно описывает отношение T ² /R ³ для любого спутника (будь то луна или человек). спутник) о любой планете. В этом Т 9 есть что-то гораздо более глубокое.0078 2 /R ³ отношение — то, что должно относиться к основным фундаментальным принципам движения. В следующей части Урока 4 эти принципы будут исследованы по мере того, как мы будем проводить связь между принципами кругового движения, обсуждавшимися в Уроке 1, и движением спутника.

Расследуй!

Ученые знают о планетах гораздо больше, чем во времена Кеплера. Используйте виджет The Planets , чтобы узнать, что известно о различных планетах.

1. Наше понимание эллиптического движения планет вокруг Солнца продолжалось несколько лет и включало вклад многих ученых.

а. Какому ученому приписывают сбор данных, необходимых для поддержки эллиптического движения планеты?

б. Какому ученому приписывают долгую и сложную задачу анализа данных?

в. Какому ученому приписывают точное объяснение данных?

2. Галилею часто приписывают раннее открытие четырех из множества спутников Юпитера. Луны, вращающиеся вокруг Юпитера, следуют тем же законам движения, что и планеты, вращающиеся вокруг Солнца. Один из спутников называется Ио — его расстояние от центра Юпитера составляет 4,2 единиц и обращается вокруг Юпитера за 1,8 земных дня. Другая луна называется Ганимед; это 10,7 единицы от центра Юпитера. Сделайте предсказание периода Ганимеда, используя закон гармоний Кеплера.

3. Предположим, открыта маленькая планета, которая находится в 14 раз дальше от Солнца, чем Земля от Солнца (1,5 x 10 ¹¹ м). Используйте закон гармоний Кеплера, чтобы предсказать период обращения такой планеты. ДАННО: Т ² /R ³ = 2,97 x 10 ^-19 с ² /м ³

4. Среднее орбитальное расстояние Марса в 1,52 раза больше среднего орбитального расстояния Земли. Зная, что Земля совершает оборот вокруг Солнца примерно за 365 дней, используйте закон гармоний Кеплера, чтобы предсказать время обращения Марса вокруг Солнца.

Данные о радиусе и периоде обращения четырех крупнейших спутников Юпитера приведены в таблице ниже. Масса планеты Юпитер 1,9.х 10 ²⁷ кг. Основывайте свои ответы на следующие пять вопросов на этой информации.

5. Определите отношение T ² /R ³ (последний столбец) для спутников Юпитера.

6. Какую закономерность вы наблюдаете в последнем столбце данных? Какой закон Кеплера это подтверждает?

7. Используйте графические возможности калькулятора TI для построения графика T ² в сравнении с R ³ (T ² следует отложить по вертикальной оси) и определить уравнение прямой. Запишите уравнение в форме пересечения наклона ниже.

8. Как отношение T ² /R ³ для Юпитера (как показано в последнем столбце таблицы данных) соотносится с отношением T ² /R ³ , найденным в № 7 (т.е. , наклон линии)?

9. Как соотношение T ² /R 3 для Юпитера (как показано в последнем столбце таблицы данных) соотносится с отношением T ² /R ³ , полученным с использованием следующего уравнение? (G=6.67×10 ^-11 N*m ² /kg ² and M _Jupiter = 1.9 x 10 ²⁷ kg)

Следующий раздел:

Законы Кеплера о движении планет | Определение, диаграммы и факты

Первый закон Кеплера

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Иоганн Кеплер

Похожие темы:

небесная механика
Первый закон движения планет Кеплера
Третий закон Кеплера движения планет
Второй закон Кеплера о движении планет

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что означает первый закон Кеплера?

Первый закон Кеплера означает, что планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Эллипс – это фигура, напоминающая сплющенный круг. Насколько сплющен круг, выражается его эксцентриситетом. Эксцентриситет — это число от 0 до 1. Для идеального круга он равен нулю.

орбита

Подробнее об орбите планеты.

Что такое эксцентриситет и как он определяется?

Эксцентриситет эллипса измеряет, насколько сплющена окружность. Он равен квадратному корню из [1 — b*b/(a*a)]. Буква a обозначает большую полуось, ½ расстояния поперек длинной оси эллипса. Буква b обозначает малую полуось, ½ расстояния поперек короткой оси эллипса. Для идеального круга a и b одинаковы, так что эксцентриситет равен нулю. Орбита Земли имеет эксцентриситет 0,0167, так что это почти идеальный круг.

эллипс

Подробнее об эллипсах.

Что означает третий закон Кеплера?

Время обращения планеты вокруг Солнца (период P) зависит от среднего расстояния планеты от Солнца (d). То есть квадрат периода P*P, деленный на куб среднего расстояния d*d*d, равен константе. Для каждой планеты, независимо от ее периода или расстояния, P*P/(d*d*d) — одно и то же число.

небесная механика: приближенный характер законов Кеплера

Узнайте больше о приближенном характере третьего закона Кеплера.

Почему орбита планеты тем медленнее, чем дальше она от Солнца?

Планета движется медленнее, чем дальше от Солнца, потому что ее угловой момент не меняется. Для круговой орбиты угловой момент равен массе планеты (m), умноженной на расстояние планеты от Солнца (d), умноженное на скорость планеты (v). Поскольку m*v*d не меняется, когда планета находится близко к Солнцу, d становится меньше, когда v становится больше. Когда планета находится далеко от Солнца, d становится больше, а v становится меньше.

принципы физических наук: законы сохранения и экстремальные принципы

Подробнее о сохранении углового момента.

Где находится Земля, когда она движется быстрее всего?

Из второго закона Кеплера следует, что Земля движется быстрее всего, когда находится ближе всего к Солнцу. Это происходит в начале января, когда Земля находится на расстоянии около 147 миллионов километров (91 миллион миль) от Солнца. Когда Земля находится ближе всего к Солнцу, она движется со скоростью 30,3 километра (18,8 мили) в секунду.

Узнайте, как законы Кеплера анализируют эллипсы, эксцентриситет и угловой момент как часть физики Солнечной системы

Просмотреть все видео к этой статье

Узнайте, как Иоганн Кеплер бросил вызов коперниковской системе движения планет Законы Кеплера о движении планет , в астрономии и классической физике, законы, описывающие движение планет в Солнечной системе. Они были выведены немецким астрономом Иоганном Кеплером, чей анализ наблюдений датского астронома XVI века Тихо Браге позволил ему объявить свои первые два закона в 1609 году.и третий закон почти десять лет спустя, в 1618 году. Сам Кеплер никогда не нумеровал эти законы и не отличал их особо от других своих открытий.

Три закона движения планет Кеплера можно сформулировать следующим образом: (1) Все планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, имея Солнце в качестве одного из фокусов. (2) Радиус-вектор, соединяющий любую планету с Солнцем, заметает равные площади за равные промежутки времени. (3) Квадраты сидерических периодов (обращения) планет прямо пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца. Знание этих законов, особенно второго (закона площадей), оказалось решающим для сэра Исаака Ньютона в 1684–1685 годах, когда он сформулировал постулированный им знаменитый закон тяготения между Землей и Луной и между Солнцем и планетами. чтобы иметь силу для всех объектов в любой точке Вселенной. Ньютон показал, что движение тел, подверженных центральной гравитационной силе, не всегда должно следовать по эллиптическим орбитам, указанным в первом законе Кеплера, но может двигаться по путям, определяемым другими, открытыми коническими кривыми; движение может быть по параболическим или гиперболическим орбитам, в зависимости от полной энергии тела. Таким образом, объект достаточной энергии — например, комета — может войти в Солнечную систему и снова уйти, не возвращаясь. Из второго закона Кеплера можно далее заметить, что угловой момент любой планеты относительно оси, проходящей через Солнце и перпендикулярной плоскости орбиты, также неизменен.

Britannica Quiz

Science Quiz

Проверь свои научные способности под микроскопом и узнай, что ты знаешь о кровавых камнях, биомах, плавучести и многом другом!

планетарные орбиты: Кеплер, Ньютон и гравитация

Посмотреть все видео к этой статье

Полезность законов Кеплера распространяется на движение естественных и искусственных спутников, а также на звездные системы и внесолнечные планеты. Законы, сформулированные Кеплером, конечно, не учитывают гравитационные взаимодействия (как возмущающие воздействия) различных планет друг на друга. Общая задача точного предсказания движения более чем двух тел под их взаимным притяжением весьма сложна; аналитические решения задачи трех тел недостижимы, за исключением некоторых частных случаев. Можно отметить, что законы Кеплера применимы не только к гравитационным, но и ко всем другим силам обратных квадратов, а также, если должным образом учитывать релятивистские и квантовые эффекты, к электромагнитным силам внутри атома.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Барбарой А. Шрайбер.

Законы Кеплера

Законы Кеплера

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. Это один из законов Кеплера. Эллиптическая форма орбиты является результатом обратного квадрата силы тяжести. Эксцентриситет эллипса здесь сильно преувеличен. Описание эллипса Разработка закона орбит Кеплера

Index Концепция гравитации Концепция орбиты

6 6 6 Гиперфизика***** Механика R Ступица Назад Эксцентриситет эллипса можно определить как отношение расстояния между фокусами и большой осью эллипса. Эксцентриситет равен нулю для окружности. Из планетарных орбит только Плутон имеет большой эксцентриситет. Примеры эксцентриситета Индекс Концепции гравитации Концепции орбиты   Гиперфизика***** Механика R Ступица Назад Эксцентриситеты планетарных орбит Меркурий .206 Венера .0068 Земля .0167 Mars .0934 Jupiter .0485 Saturn .0556 Uranus .0472 Neptune .0086 Pluto . 25 Внешние планеты Index Концепции гравитации Концепция орбиты   Гиперфизика***** Механика R Ступица Назад Линия, соединяющая планету с Солнцем, заметает равные площади за равные промежутки времени. Это один из законов Кеплера. Этот эмпирический закон, открытый Кеплером, возникает из закона сохранения углового момента. Когда планета находится ближе к солнцу, она движется быстрее, преодолевая более длинный путь за заданное время. Развитие закона площадей Index Концепция гравитации Концепция орбиты   6 6 6 Гиперфизика***** Механика R Ступица Назад Квадрат периода любой планеты пропорционален кубу большой полуоси ее орбиты. Это один из законов Кеплера. Этот закон вытекает из закона гравитации. Ньютон впервые сформулировал закон всемирного тяготения на основе третьего закона Кеплера. Закон периодов Кеплера в приведенной выше форме является приближением, которое хорошо подходит для орбит планет, потому что масса Солнца настолько преобладает. А точнее закон надо писать В этой более строгой форме он полезен для расчета орбитального периода лун или других двойных орбит, таких как двойные звезды. Таблица данных Развитие закона периодов Индекс Концепции гравитации Концепции орбит   Гиперфизика***** Механика R Ступица Назад Данные, подтверждающие закон периодов Кеплера, получены из измерений движения планет. Планета Большая полуось ось (10 10 м) Период Т (г) Т 2 /а 3 (10 -34 у 2 /м 3 ) Mercury 5.79 0.241 2.99 Venus 10.8 0.615 3.00 Earth 15.0 1 2.96 Mars 22.8 1,88 2,98 Jupiter 77.8 11.9 3.01 Saturn 143 29.5 2.98 Uranus 287 84 2. 98 Neptune 450 165 2,99 Плутон 590 248 2,99 Количество T 2 /a 3 зависит от суммы масс Солнца и планеты, но поскольку масса Солнца так велика, добавление массы планеты не имеет большого значения. Данные Холлидея, Резника, Уокера, Основы физики, 4-е изд., расширенное. Таблица 15-3 Индекс Концепции гравитации Концепции орбит   Гиперфизика***** Механика R Ступица Вернуться Часто задаваемые вопросы — Планеты | Институт планетологии 1. Как сформировались планеты? Когда мы смотрим на ночное небо, мы видим то, что астрономы называют туманностью, например туманность Ориона. Это области, где формируются звезды. Туманности образуются, когда более старые массивные звезды взрываются (сверхновые), создавая огромные области пыли и газа. Затем что-то происходит. Если вы бросите камень в воду, вы пошлете волну по воде. Если рядом находится сверхновая, вы посылаете через туманность ударную волну. В этот момент гравитация берет верх, и облако пыли и газа начинает коллапсировать, и образуются звезды. Часто, когда звезды формируются, они оставляют достаточно материала на орбите вокруг себя, чтобы сформировать планеты. Газ и пыль образуют диск вокруг звезды. Частицы пыли ударяются друг о друга, прилипают и образуют более крупные частицы, в конечном итоге образуя то, что называется протопланетными телами, а затем и планетами. Вещество, которое не превращается в планеты (и их луны), — это то, что мы сейчас видим как астероиды и кометы. Астрономы видели, как это происходит (см. изображения ниже)! Туманность Ориона Туманность Орла Звездообразование Планета в пылевом диске вокруг звезды Солнце? Как далеко находятся Венера, Марс и Меркурий? В начале 1600-х годов Иоганн Кеплер использовал наблюдения за движением планет (сделанные другими) и сформулировал то, что мы сейчас называем законами Кеплера. Для начальной школы нет необходимости вдаваться в подробности. Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше времени требуется ей для обращения вокруг Солнца. Это занимает меньше времени, потому что длина орбиты короче (меньшая орбита), но и движется быстрее по своей орбите. Благодаря гравитации он должен двигаться быстрее по своей орбите, чтобы оставаться на ней! Ниже приведены расстояния планет земной группы от Солнца и продолжительность их года. Однако, поскольку планеты очень редко выстраиваются в ряд, их расстояние от Земли изменится. Например, Марс может находиться на расстоянии 78 миллионов километров, когда обе планеты находятся на одной стороне от Солнца (228 миллионов километров — 150 миллионов километров). Но когда они находятся на противоположных сторонах Солнца, расстояние между ними может достигать 378 миллионов километров. На самом деле самое близкое и самое дальнее расстояния — это только приблизительные значения. Орбиты не совсем круговые; это то, что мы называем эллиптическими. Из-за этого, например, Марс может быть намного ближе. В августе 2003 года произошло редкое событие. Земля находилась на самом дальнем расстоянии от Солнца, Марс — на наименьшем расстоянии от Солнца, и обе планеты находились по одну сторону от Солнца. В то время Марс находился «всего» в 56 миллионах километров от Земли. Это было самое близкое расстояние за 60 000 лет! Planet Distance from Sun Time to Orbit Sun Orbital Speed ​​   Millions of km AU* Earth Days km/ sec Mercury 58 0.39 88 48 Venus 108 0.72 225 35 Earth 150 1 365 30 Mars 228 1. 52 687 24 * AU = Astronomical Unit— the average distance of Земля от Солнца   3. Что такое наклон по отношению к вращению планет? Является ли Марс единственной планетой, которая имеет наклон? Куда попадают на оси планеты земной группы по отношению к Земле и Луне? Наклонение — это просто термин для обозначения наклона оси вращения планеты, луны и т. д. Таким образом, это относится ко всем объектам, поскольку все они вращаются вокруг оси. Это угол, измеряемый в градусах относительно плоскости его орбиты вокруг Солнца (для планеты или астероида) или планеты для луны. Некоторые значения: Меркурий: 0,01 градуса, Венера: -177,4 градуса, Земля: 23,44 градуса, Луна: 6,688 градуса, Марс: 25,19 градуса. 4. В модели формирования Солнечной системы чем ближе к Солнцу, тем плотнее материал. Почему планеты, расположенные ближе к Солнцу, не больше, и почему состав газовых/каменных планет меняется по мере удаления от Солнца? Внутренняя Солнечная система имеет меньший объем по сравнению с внешней Солнечной системой, поэтому в протопланетном диске было меньше материала для формирования планет, намного больших, чем планеты земной группы. Некоторые компьютерные модели показывают, что планеты земной группы в несколько раз массивнее Земли, но не намного больше, если они образовались во внутренней части диска. Дальше от Солнца, в протопланетном диске, температура была достаточно низкой, чтобы из газа могли образоваться твердые льды (во внутренней части диска для льдов было слишком жарко). Таким образом, на расстоянии, где находится Юпитер (и за его пределами), было как более твердое скалистое вещество, так и более твердое ледяное вещество, из которого могли сформироваться планеты. Возможно, это позволило планетам стать намного больше и в конечном итоге достичь массы, которая была настолько большой, что их гравитация могла начать захватывать газообразный водород и гелий с диска. Возможно, именно так сформировались планеты-гиганты, хотя до сих пор ведутся споры. 5. Все ли циклы погоды/камней одинаковы на разных планетах? Каждая планета отличается размером. На Земле магма выносится на поверхность в результате вулканической активности (тепло, выделяемое внутри, выносится на поверхность), эти породы охлаждаются, образуя изверженные породы. Эти породы могут реагировать с атмосферой (выветривание и эрозия) и образовывать осадочные породы. Все эти породы могут быть перезахоронены и образовать метаморфические породы. Большая часть вулканической активности и процессов, которые приводят к перезахоронению горных пород, являются результатом тектоники плит. Мы видим это только на Земле. На Венере, которая примерно такого же размера, как Земля, мы не видим доказательств тектоники плит, но мы видим свидетельства вулканизма. Атмосфера, вероятно, вступает в реакцию с горными породами, но, вероятно, нет никакого механизма для создания метаморфических пород, и нет воды для создания такой эрозии или осадконакопления (хотя другие вещества могут вылиться дождем, например, серная кислота). На Марсе нет тектоники плит, но есть вулканизм в прошлом. У него тонкая атмосфера, поэтому возможны эрозия и перенос ветром (сильные пыльные бури). Есть свидетельства того, что атмосфера раньше была более густой, достаточно густой, чтобы иметь жидкую воду на поверхности, которая затем привела бы к эрозии и осадконакоплению, но не к метаморфизму. Мы все еще изучаем Меркурий. Это относительно мертвый объект, но на нем видны следы вулканизма в прошлом. Поскольку она намного меньше Земли или Венеры, она давно остыла и образовала довольно толстую кору. 6. Какая планета действительно близка к Земле по сходству? В то время как Венера примерно такого же размера, как Земля, Марс ближе к Земле, если сосредоточиться на том, где может существовать жизнь в другом месте и где мы могли бы основать человеческие колонии. Разреженная атмосфера не создает идеальных условий для жизни, но терпима. Есть также свидетельства наличия воды на полюсах и льда, запертого под поверхностью на большей части планеты. 7. Планеты с более тяжелыми ядрами ближе к Солнцу? Не совсем так. Меркурий, Венера и Земля имеют железные ядра. Считается, что Меркурий относительно больше из-за потери коры. Марс, вероятно, имеет меньшее ядро, потому что считается, что оно содержит меньше железа и, возможно, не полностью дифференцировано. Однако, как только вы доберетесь до Юпитера и Сатурна, их ядра станут плотными только из-за давления (из-за их размера). Считается, что внутри Юпитера и Сатурна есть ядра, которые больше, чем Земля (возможно, в 10 раз больше Земли для Юпитера). Считается, что давление внутри Юпитера составляет около 40 миллионов атмосфер. Так что все, что идет вниз, будет раздавлено до довольно хорошей плотности. 8. Какие существуют доказательства того, что ядра планет состоят из железа? Основываясь на нашем понимании формирования планет, вы можете оценить ожидаемое количество каждого элемента. Для Земли на ее поверхности не так много железа. Однако, если вы посмотрите на его плотность, его внутренний «профиль» из изучения землетрясений и тот факт, что у него есть магнитное поле, вы можете определить, что железо находится в ядре — оно погрузилось в ядро, когда Земля была расплавлена. . Хотя наши знания о других планетах земной группы не так хороши, можно было бы ожидать, что их ранняя история была похожа на историю Земли. Опять же, глядя на такие вещи, как состав поверхности, плотность и т. д., можно придумать внутренние профили, для которых требуются железные сердечники. 9. Как ученые измеряют температуру на других планетах? Есть два способа оценить температуру поверхности планет. Вы можете сделать первоначальное предположение, исходя из того, как далеко они находятся от Солнца и сколько солнечного света они поглощают (ближе к Солнцу, горячее). Вы также можете измерить их температуру с помощью инфракрасных камер. Видя, сколько тепла они выделяют, можно определить их температуру. 10. Земля больше похожа на Венеру или Марс? Венера и Марс имеют сходство с Землей. Венера примерно такого же размера и может быть ближе по геологической активности, чем Марс. Марс холоднее Земли, но ближе к Земле по температуре. На Марсе есть вода, но в настоящее время эта вода замерзла. Марс, возможно, был больше похож на Землю в прошлом и, похоже, имел проточную воду и, возможно, океаны (или, по крайней мере, озера). 11. Как ученые проверяют наличие воды на разных планетах? Вы можете измерить свет, отраженный от планеты, луны, астероида или кометы; его спектр. Различные минералы имеют разные цвета (то есть спектры), и, таким образом, можно однозначно идентифицировать минерал. Так изучают астероиды. Водяной лед также был обнаружен на Луне. Точное количество неизвестно, но может исчисляться миллионами тонн. Области вблизи северного полюса Луны никогда не видят Солнца, поэтому там всегда холодно. Эта вода была обнаружена путем падения космического корабля на поверхность и измерения водяного пара в образовавшемся ударном шлейфе. 12. Как узнать, есть ли у планеты луна и что это не просто другая планета? По определению, планета должна вращаться вокруг Солнца. Даже если вы включите планеты в другие звездные системы, они должны вращаться вокруг звезды. Луна (также называемая естественным спутником) по определению вращается вокруг планеты или астероида. Некоторые спутники больше Меркурия и могут даже иметь атмосферу, но они по-прежнему определяются как спутники/спутники. 13. Все ли планеты земной группы имеют равные шансы быть пораженными объектами? Если коротко, то нет. Если вы посмотрите на распределение объектов, которые потенциально могут столкнуться с планетами земной группы — Меркурием, Венерой, Землей и Марсом, — то чем ближе объект находится к поясу астероидов, конечному источнику объектов, сближающихся с Землей (ОСЗ), тем чаще будет поражен одним из них. Все становится сложнее, если посмотреть на спутники внешних планет. За пределами пояса астероидов астероидов меньше, но больше комет. Таким образом, считается, что кометы являются доминирующими ударными факторами этих спутников. 14. Как размер влияет на гравитацию планеты/луны? Гравитационное притяжение тела зависит от массы (m) тела. Масса равна объему, умноженному на плотность (ρ), и поэтому пропорциональна r 3 . Гравитация пропорциональна массе и падает как 1/r 2 . Можно предположить, что вся масса сосредоточена в центре тела, в центре масс, поэтому, если вы стоите на теле, вы находитесь на расстоянии r от центра масс. Следовательно, сила тяжести на поверхности тела пропорциональна радиусу и плотности (пропорциональна r 3 раз 1/r 2 раз плотность = r раз плотность). Если удвоить радиус, масса в 8 раз больше, но вы в два раза дальше от центра масс, поэтому гравитация в 2 раза сильнее. Таким образом, если бы Земля и Луна имели одинаковую плотность, сила тяжести Земли должна была бы в 3,67 раза больше, чем у Луны, поскольку ее диаметр в 3,67 раза больше Луны. Однако, поскольку мы знаем, что гравитация Земли на самом деле почти в 6 раз сильнее, Земля должна состоять из более тяжелого материала, чем Луна. На самом деле, пока Земле 490,5 раза больше объема Луны, это 81,2 раза больше массы Луны. 7.1 Законы движения планет Кеплера. Физика Раздел Цели обучения К концу этого раздела вы сможете делать следующее: Объяснять три закона Кеплера о движении планет Применение законов Кеплера для расчета характеристик орбит Поддержка учителей Поддержка учителей Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты: (4) Научные концепции. Учащийся знает и применяет законы, управляющие движением, в различных ситуациях. Ожидается, что студент: (C) анализировать и описывать ускоренное движение в двух измерениях, используя уравнения, включая примеры снарядов и кругов. В этом разделе учащиеся будут применять законы Кеплера о движении планет к объектам в Солнечной системе. [BL][OL] Обсудите историческую обстановку, в которой работал Кеплер. Большинство людей по-прежнему считало Землю центром Вселенной, и все же Кеплер не только знал, что планеты вращаются вокруг Солнца, но и нашел закономерности в траекториях, по которым они следуют. Каково это быть так далеко впереди почти всех? Увлекательное описание этого дано в программе Космос с Карлом Саганом (Эпизод 3, Гармония миров). [AL] Объясните, что законы Кеплера были законами, а не теориями. Законы описывают закономерности в природе, которые всегда повторяются при одних и тех же условиях. Теории дают объяснение закономерностям. Кеплер не дал никаких объяснений. Основные термины раздела афелий Модель Коперника эксцентриситет Законы Кеплера о движении планет перигелий Птолемеевская модель Понятия, связанные с законами движения планет Кеплера Примеров орбит предостаточно. Вокруг Земли вращаются сотни искусственных спутников вместе с тысячами обломков. Орбита Луны вокруг Земли интриговала людей с незапамятных времен. Не менее интересны орбиты планет, астероидов, метеоров и комет вокруг Солнца. Если мы посмотрим дальше, то увидим почти невообразимое количество звезд, галактик и других небесных объектов, вращающихся вокруг друг друга и взаимодействующих посредством гравитации. Все эти движения управляются гравитационной силой. Орбитальное движение объектов в нашей собственной Солнечной системе достаточно просто описать несколькими достаточно простыми законами. Орбиты планет и лун удовлетворяют следующим двум условиям: Масса объекта на орбите, м , мала по сравнению с массой объекта, вокруг которого он вращается, M . Система изолирована от других массивных объектов. Поддержка учителей Поддержка учителей [ПР] Попросите учащихся объяснить критерии, чтобы проверить, понимают ли они относительную массу и изолированные системы. Основываясь на движении планет вокруг Солнца, Кеплер разработал набор из трех классических законов, называемых законами движения планет Кеплера, которые описывают орбиты всех тел, удовлетворяющих этим двум условиям: Орбита каждой планеты вокруг Солнца представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Каждая планета движется так, что воображаемая линия, проведенная от солнца к планете, за равное время заметает равные площади. Отношение квадратов периодов обращения любых двух планет вокруг Солнца равно отношению кубов их средних расстояний от Солнца. Эти описательные законы названы в честь немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571–1630). Он разработал их после тщательного изучения (в течение примерно 20 лет) большого количества тщательно записанных наблюдений за движением планет, сделанных Тихо Браге (1546–1601). Такой тщательный сбор и подробная запись методов и данных являются отличительными чертами хорошей науки. Данные составляют свидетельство, из которого могут быть построены новые интерпретации и значения. Рассмотрим подробнее каждый из этих законов. Поддержка учителей Поддержка учителей [BL] Соотнесите орбиту с годом и вращение с днем. Убедитесь, что учащиеся знают, что объект вращается вокруг своей оси и вращается вокруг родительского тела, следуя своей орбите. [ПР] Посмотрите, сколько уровней орбитального движения знают учащиеся, и заполните те, которые им неизвестны. Например, спутники вращаются вокруг планет; планеты вокруг звезд; звезды вокруг центра галактики и т. д. [AL] С точки зрения Земли, какие объекты кажутся (неправильно) вращающимися вокруг Земли (звезды, солнце, галактики) и какие можно увидеть как вращающиеся вокруг родителя тела (луна, спутники других планет, звезды в других галактиках)? Первый закон Кеплера Орбита каждой планеты вокруг Солнца представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце, как показано на рис. 7.2. Максимальное расстояние планеты от Солнца называется перигелием, а максимальное расстояние от Солнца — афелием. Рисунок 7.2 (a) Эллипс — это замкнутая кривая, для которой сумма расстояний от точки на кривой до двух фокусов ( f 1 и f 2 ) постоянна. (b) Для любой замкнутой орбиты м следует по эллиптической траектории с M в одном фокусе. (c) Афелий ( r а) — это самое дальнее расстояние между планетой и Солнцем, а перигелий ( r p) — это самое близкое расстояние от Солнца. Поддержка учителей Поддержка учителей [AL] Спросите определение планеты. Приготовьтесь обсудить понижение Плутона в должности, если оно возникнет. Обсудите первый критерий с точки зрения центра вращения системы луна-планета. Объясните, что для всех систем планета-луна в солнечной системе центр вращения находится внутри планеты. Это не относится к Плутону и его крупнейшему спутнику Харону, потому что их массы достаточно схожи, чтобы они вращались вокруг точки в пространстве между ними. Если известны афелий ( r a ) и перигелий ( r p ) расстояния, то можно вычислить большую полуось ( a ) и малую полуось ( b ) . a=(ra+rp)2b=rarpa=(ra+rp)2b=rarp Поддержка учителей Поддержка учителей [AL] Если какие-либо учащиеся интересуются алгеброй и геометрией и хорошо разбираются в них, попросите их вывести формулу, связывающую длину струны и расстояние между булавками с большой и малой осями эллипса. Объясните, что это реальная проблема для рабочих, проектирующих эллиптические столешницы и зеркала. [BL][OL] Внушите студентам, что Кеплеру приходилось обрабатывать огромное количество данных и что все его расчеты приходилось выполнять вручную. Попросите учащихся подумать о подобных проектах, в которых ученые находили порядок в огромном количестве данных (таблица Менделеева, структура ДНК, модели климата и т. д.). Демонстрация учителя Продемонстрируйте метод рисования эллипса с помощью булавок и веревки, как показано на рис. 7.3, или предложите учащимся попробовать его дома или в классе. Спросите учащихся: почему метод нити и булавки создает форму, соответствующую второму закону Кеплера? То есть, почему форма эллипса? Поддержка учителей Поддержка учителей Объясните, что булавки являются фокусами, и объясните, что представляет собой каждая из трех секций нити. Обратите внимание, что карандаш представляет собой планету, а одна из булавок представляет собой солнце. Рисунок 7.3 Вы можете нарисовать эллипс, как показано, поместив булавку в каждый фокус, а затем поместив петлю из веревки вокруг ручки и булавки и проведя линию на бумаге. Второй закон Кеплера Каждая планета движется так, что воображаемая линия, проведенная от солнца к планете, за равное время заметает равные площади, как показано на рис. 7.4. Рисунок 7.4 Заштрихованные области имеют равные площади. Время, за которое m проходит путь от A до B, такое же, как время, необходимое для перемещения из C в D и из E в F. Масса m движется быстрее всего, когда она находится ближе всего к M . Второй закон Кеплера изначально был разработан для планет, вращающихся вокруг Солнца, но он имеет более широкое применение. Поддержка учителей Поддержка учителей Попросите учащихся представить, насколько сложно было бы математически описать движение планет, если предположить, что Земля неподвижна. И все же люди пытались это сделать сотни лет, упуская из виду простое объяснение, что все планеты вращаются вокруг Солнца. [ПР] Попросите учащихся использовать этот рисунок, чтобы понять, почему планеты и кометы движутся быстрее, когда они находятся ближе к Солнцу. Объясните, что временные интервалы и площади постоянны, а скорость и расстояние от солнца меняются. Советы для успеха Обратите внимание: хотя по историческим причинам законы Кеплера сформулированы для планет, вращающихся вокруг Солнца, на самом деле они справедливы для всех тел, удовлетворяющих двум ранее указанным условиям. Третий закон Кеплера Отношение квадратов периодов обращения любых двух планет вокруг Солнца равно отношению их средних расстояний от Солнца в кубе. В форме уравнения это T12T22=r13r23,T12T22=r13r23, , где T — это период (время одного оборота), а r — это среднее расстояние (также называемое орбитальным радиусом). Это уравнение справедливо только для сравнения двух малых масс, вращающихся вокруг одной большой массы. Самое главное, что это всего лишь описательное уравнение; он не дает никакой информации о причине равенства. Поддержка учителей Поддержка учителей [BL] Посмотрите, смогут ли учащиеся изменить это уравнение, чтобы найти решение для любой из переменных, когда известны остальные три. [AL] Покажите решение для одного из периодов T или радиусов r и попросите учащихся интерпретировать дробные степени в правой части уравнения. [ПР] Подчеркните, что этот подход работает только для двух спутников, вращающихся вокруг одного и того же родительского тела. Родительское тело должно быть таким же, потому что r2/T2=GM/(4π2)r2/T2=GM/(4π2) и M — это масса родительского тела. При изменении M отношение r 3 / T 2 также меняется. Поддержка учителей Поддержка учителей Расскажите об историческом споре о геоцентрическом и гелиоцентрическом взглядах на Вселенную. Подчеркните, насколько спорными были эти дебаты в то время. Объясните, что это было важно для людей, потому что на карту было поставлено их мировоззрение и культурные убеждения. Виртуальная физика Ускорение Эта симуляция позволяет вам создать собственную солнечную систему, чтобы вы могли увидеть, как изменение расстояний и масс определяет орбиты планет. Нажмите Справка для получения инструкций. Когда центральный объект смещен от центра, как изменяется скорость объекта на орбите? Объект на орбите движется быстрее всего, когда он находится ближе всего к центральному объекту, и медленнее, когда он дальше всего от него. Объект на орбите движется медленнее всего, когда он находится ближе всего к центральному объекту, и быстрее всего, когда он находится дальше всего. Объект на орбите движется с одинаковой скоростью в каждой точке окружности эллиптической орбиты. Нет никакой зависимости между скоростью объекта и положением планеты на окружности орбиты. Поддержка учителей Поддержка учителей Дайте учащимся достаточно времени, чтобы манипулировать этой анимацией. Может потребоваться некоторое время, чтобы настроить параметры, чтобы они могли увидеть, как масса и эксцентриситет влияют на орбиту. Изначально планета, скорее всего, исчезнет с экрана или врежется в солнце. Расчеты, связанные с законами движения планет Кеплера Первый закон Кеплера См. Рисунок 7.2 (a) . Обратите внимание, какие расстояния являются постоянными. Фокусы фиксированы, поэтому расстояние f1f2¯f1f2¯ является константой. Определение эллипса утверждает, что сумма расстояний f1m¯+mf2¯f1m¯+mf2¯ также постоянна. Эти два факта вместе взятые означают, что периметр треугольника Δf1mf2Δf1mf2 также должен быть постоянным. Знание этих констант поможет вам определить положения и расстояния до объектов в системе, включающей один объект, вращающийся вокруг другого. Второй закон Кеплера Вернитесь к Рисунку 7.4. Второй закон гласит, что отрезки имеют одинаковую площадь и что для прохождения через каждый отрезок требуется одинаковое время. То есть время, необходимое для путешествия из А в В, равно времени, которое требуется для путешествия из С в D и так далее. Скорость v равна расстоянию d , деленному на время t : v=d/tv=d/t . Тогда t=d/vt=d/v, поэтому расстояние, деленное на скорость, также является константой. Например, если мы знаем среднюю скорость Земли 21 июня и 21 декабря, мы можем сравнить расстояние, которое Земля проходит в эти дни. Степень вытянутости эллиптической орбиты называется ее эксцентриситетом ( e ). Эксцентриситет рассчитывается путем деления расстояния f от центра эллипса до одного из фокусов на половину длинной оси a . (д)=ж/а(д)=ж/а 7.1 Когда e=0e=0, эллипс является окружностью. Площадь эллипса определяется формулой A=πabA=πab, где b — половина короткой оси. Если вы знаете оси земной орбиты и площадь, которую Земля охватывает за определенный период времени, вы можете рассчитать долю прошедшего года. Поддержка учителей Поддержка учителей [ПР] Просмотрите определения большой и малой осей, большой и малой полуосей и расстояния f . Большая ось представляет собой длину эллипса и проходит через оба фокуса. Малая ось представляет собой ширину эллипса и перпендикулярна большой оси. Большая и малая полуоси составляют половину большой и малой осей соответственно. Рабочий пример Первый закон Кеплера При максимальном сближении луна проходит в пределах 200 000 км от планеты, вокруг которой она вращается. В этот момент Луна находится в 300 000 км от другого фокуса своей орбиты, f 2 . Планета находится в фокусе f 1 эллиптической орбиты Луны. На каком расстоянии от планеты находится Луна, если она находится на расстоянии 260 000 км от f 2 ? Стратегия Покажите и подпишите эллипс, который является орбитой в вашем решении. Изобразите треугольник f 1 м f 2 разрушились по большой оси и складывают длины трех сторон. Найдите длину неизвестной стороны треугольника, когда Луна находится на расстоянии 260 000 км от f 2 . Решение Периметр f1mf2=200 000 км+100 000 км+300 000 км=600 000 км.f1mf2=200 000 км+100 000 км+300 000 км=600 000 км. mf1=600 000 км − (100 000 км + 260 000 км) = 240 000 км. mf1 = 600 000 км − (100 000 км + 260 000 км) = 240 000 км. Обсуждение Периметр треугольника f 1 mf 2 должен быть постоянным, поскольку расстояние между фокусами не меняется, а первый закон Кеплера говорит, что орбита представляет собой эллипс. Для любого эллипса сумма двух сторон треугольника, которые равны f 1 m и mf 2 , постоянна. Поддержка учителей Поддержка учителей Проведите учащихся через процесс ментального разрушения f 1 mf 2 в конце большой оси, чтобы показать, чему равны три стороны треугольника f 1 mf 2 . Представьте участки струны, когда карандаш приближается к большой оси. Это расстояние f 1 f 2 остается постоянным, f 1 м расстояние от f 1 до конца большой оси1731 mf 2 is f 1 m + f 1 f 2 . [ПР] Попросите учащихся связать эксцентриситет, расстояние между фокусами и форму орбиты. [AL] Попросите привести примеры орбит с высоким эксцентриситетом (кометы, Плутон) и низким эксцентриситетом (луна, Земля). Рабочий пример Второй закон Кеплера На рис. 7.6 показаны большая и малая оси эллипса. Большая и малая полуоси составляют половину от них соответственно. Рисунок 7.6 Большая ось — это длина эллипса, а малая ось — ширина эллипса. Большая полуось составляет половину большой оси, а малая полуось — половину малой оси. Орбита Земли имеет слегка эллиптическую форму, с большой полуосью 1,49598 × 10 8 км и малой полуосью 1,49577 × 10 8 км. Если период Земли составляет 365,26 дня, какую площадь проходит линия от Земли к Солнцу за один день? Стратегия Каждый день Земля проходит мимо области равного размера, поэтому мы делим общую площадь на количество дней в году, чтобы найти площадь, пройденную за один день. Для общей площади используйте A=πabA=πab . Вычислите A , площадь внутри орбиты Земли, и разделите на количество дней в году (т. е. его период). Решение площадь в день = общая площадь общее количество дней = πab365 d = π (1,496 × 108 км) (1,496 × 103 км) 365 d = 1,93 × 1014 км2/да площадь в день = общая площадь общее количество дней = πab365 d =π(1,496×108 км)(1,496×103 км)365 d=1,93×1014 км2/д 7,2 Таким образом, площадь, смываемая за один день, составляет 1,93×1014 км21,93×1014 км2. Обсуждение Ответ основан на законе Кеплера, который гласит, что линия, идущая от планеты к Солнцу, за равное время заметает равные площади. Поддержка учителей Поддержка учителей Объясните, что эту формулу легко запомнить, потому что она похожа на A=πr2.A=πr2. Расскажите об эксцентриситете Земли. Сравните его с другими планетами, астероидами или кометами, чтобы еще больше подчеркнуть, что определяет планету. Обратите внимание, что у Земли одна из наименее эксцентричных орбит, а у Меркурия самая эксцентричная орбита среди планет. [BL]Учащиеся запомнили значение π?π? [OL][AL]В какой формуле a = b ? Формула знакома? [OL]Может ли студент проверить это утверждение, изменив уравнение? Третий закон Кеплера Третий закон Кеплера гласит, что отношение квадратов периодов любых двух планет ( T 1 , T 2 ) равно отношению кубов их среднего орбитального расстояния от Солнца ( р 1 , р 2 ). Математически это представлено как T12T22=r13r23.T12T22=r13r23. Из этого уравнения следует, что отношение r 3 /T 2 одинаково для всех планет Солнечной системы. Позже мы увидим, как работа Ньютона приводит к значению этой константы. Рабочий пример Третий закон Кеплера Учитывая, что Луна обращается вокруг Земли каждые 27,3 дня и находится на среднем расстоянии 3,84×108 м3,84×108 м от центра Земли, рассчитайте период обращения искусственного спутника на средней высоте 1500 км над поверхностью Земли. . Стратегия Период или время одной орбиты связано с радиусом орбиты в соответствии с третьим законом Кеплера, который в математической форме выражается как T12T22=r13r23T12T22=r13r23. Давайте использовать индекс 1 для Луны и индекс 2 для спутника. Нас просят найти T 2 . Приведенная информация говорит нам, что радиус орбиты Луны r1=3,84×108mr1=3,84×108м, а период Луны T1=27,3дняT1=27,3дня. Задана высота искусственного спутника над поверхностью Земли, поэтому для получения расстояния r 2 от центра Земли надо прибавить высоту к радиусу Земли (6380 км). Это дает r2=1500км+6380км=7880кмr2=1500км+6380км=7880км. Теперь все количества известны, так что T 2 можно найти. Решение Чтобы найти T 2 , мы перекрестно умножаем и извлекаем квадратный корень, что дает T22=T12(r2r1)3; T2=T1(r2r1)32T2=(27,3d)(24,0hd)(7880км3,84×105км)32=1,93ч.T22=T12(r2r1)3; T2=T1(r2r1)32T2=(27,3d)(24,0hd)(7880км3,84×105км)32=1,93 ч. 7.3 Обсуждение Это разумный период для спутника на достаточно низкой орбите. Интересно, что любой спутник на такой высоте совершит один оборот за такое же время. Поддержка учителей Поддержка учителей Напомните учащимся, что это работает только тогда, когда спутники малы по сравнению с родительским объектом и когда оба спутника вращаются вокруг одного и того же родительского объекта. Практические задачи 1. 2}. Вычислите радиус орбиты такого спутника. 96\,\text{км} Проверьте свое понимание 3. Являются ли законы Кеплера чисто описательными или содержат причинно-следственную информацию? Законы Кеплера носят чисто описательный характер. Законы Кеплера чисто причинны. Законы Кеплера являются как описательными, так и причинными. Законы Кеплера не являются ни описательными, ни причинными. 4. Верно или неверно. В соответствии с законами движения планет Кеплера скорость спутника увеличивается по мере приближения к родительскому телу и уменьшается по мере удаления от родительского тела. Правда Ложь 5. Определите расположение фокусов эллиптической орбиты. Один фокус является родительским телом, а другой расположен на противоположном конце эллипса, на том же расстоянии от центра, что и родительское тело. Один фокус является родительским телом, а другой расположен на противоположном конце эллипса, на половине расстояния от центра родительского тела. Один фокус является родительским телом, а другой расположен вне эллиптической орбиты, на линии, на которой проходит большая полуось эллипса. Один фокус находится на линии, проходящей через большую полуось эллипса, а другой расположен в любом месте эллиптической орбиты спутника. Поддержка учителей Поддержка учителей Используйте вопросы Check Your Answers , чтобы оценить, справляются ли учащиеся с целями обучения в этом разделе. Если учащиеся испытывают трудности с выполнением определенной задачи, Check Your Answers поможет определить, какая цель вызывает проблему, и направит учащихся к соответствующему содержанию. Законы движения планет Иоганн Кеплер: Законы движения планет Иоганн Кеплер: законов планетарного движения Во взаимодействии количественного наблюдения и теоретического построения что характеризует развитие современной науки, мы видели, что Браге был мастером первого, но ему не хватало второй. Следующим великим событием в истории астрономии было теоретическая интуиция Иоганна Кеплера (1571-1630), немца, отправившегося в Праге стать помощником Браге. Данные Браге и Кеплер Кеплер и Браге не ладили. Браге явно не доверял Кеплеру. опасаясь, что его умный молодой помощник может затмить его как премьера астроном своего времени. Поэтому он позволил Кеплеру увидеть лишь часть своего обширного данные. Он поставил перед Кеплером задачу понять орбиту планеты Марс, который был особенно хлопотно. Считается, что часть Мотивом для передачи проблемы Марса Кеплеру было то, что это было трудно, и Браге надеялся, что это займет Кеплера, пока Браге будет работать над своей теорией Солнечная система. По иронии судьбы именно марсианские данные позволил Кеплеру сформулировать правильные законы движения планет, таким образом, в конечном итоге достигнув места в развитии астрономии далеко превосходит Браге. Кеплер и эллиптические орбиты В отличие от Браге, Кеплер твердо верил в Коперниканский система. Оглядываясь назад, можно сказать, что причиной того, что орбита Марса была особенно сложной, была что Коперник правильно поместил Солнце в центр Солнечной системы, но ошибся, приняв орбиты планет за круги. Таким образом, в теории Коперника эпициклы по-прежнему требовались для объяснения подробности движения планет. Это упало до Кеплер, чтобы предоставить последний фрагмент головоломки: после долгой борьбы, в которого он изо всех сил пытался избежать своего возможного вывода, Кеплер был вынужден, наконец, осознать, что орбиты планет не были кругами, которых требовал Аристотель и неявно предполагалось Коперником, но вместо этого «сплющенные круги», которые геометры называют эллипсы (См. соседний рисунок; орбиты планет лишь немного эллиптические и не такие сплющенные, как в этом примере.) Ирония, отмеченная выше заключается в осознании того, что трудности с Марсианская орбита выводит точно от того, что орбита Марса была самой эллиптической из планет, для которых Браге имел обширные данные. Таким образом Браге невольно передал Кеплеру ту часть своих данных, которая позволил бы Кеплеру в конце концов сформулировать правильную теорию Солнечной системы и тем самым изгнать собственную теорию Браге! Некоторые свойства эллипсов Поскольку орбиты планет представляют собой эллипсы, давайте рассмотрим несколько основных свойства эллипсов. 1. Для эллипса есть две точки, называемые фокусами (единственное число: фокус), такие, что сумма расстояний до фокусов от любой точки эллипса есть константа. Что касается диаграммы, показанной слева, где «х» отмечает расположение фокусов, мы есть уравнение a + b = константа который определяет эллипс с точки зрения расстояний a и b . 2. Величина «сплющивания» эллипса называется эксцентриситет . Таким образом, на следующем рисунке эллипсы становятся более эксцентрик слева направо. Окружность можно рассматривать как частный случай эллипс с нулевым эксцентриситетом, а по мере того, как эллипс становится более плоским, эксцентриситет приближается к единице. Математически это определяется как расстояние между фокусами, разделенными по длине большой оси. Таким образом, все эллипсы имеют эксцентриситеты, лежащие между ноль и один. Орбиты планет представляют собой эллипсы, но эксцентриситеты настолько малы, что большинство планет, которые на первый взгляд они кажутся круглыми. Для большинства планет необходимо тщательно измерить геометрию, чтобы определить, что это не круги, а эллипсы малых эксцентриситет. Плутон и Меркурий являются исключениями: их орбиты достаточно эксцентрические, что при осмотре видно, что они не круги. 3. Длинная ось эллипса называется большой осью , а короткая ось называется малой осью (рисунок рядом). Половина большая ось называется большой полуосью . Длину большой полуоси часто называют размером эллипса. Может показать, что среднее расстояние планеты от Солнца по мере ее обращения его эллиптическая орбита равна длине большой полуоси. Таким образом, под «радиусом» орбиты планеты обычно понимают длину большой полуоси. Для более детального изучения свойств эллипсы, см. это апплет эллипса Законы планетарного движения Кеплер получил данные Браге после его смерти, несмотря на попытки Браге семье скрывать данные от него в надежде на денежную выгоду. Есть некоторые доказательства того, что Кеплер получил данные менее чем законным путем; это повезло для развития современной астрономии, что он был успешным. Используя объемные и точные данные Браге, Кеплер в конечном итоге смог опираться на осознание того, что орбиты планеты были эллипсами, чтобы сформулировать его Три Планетарных Закона Движение . Первый закон Кеплера: I. Орбиты планет представляют собой эллипсы, в одном из фокусов которых находится Солнце. эллипс. Первый закон Кеплера проиллюстрирован на изображении выше. Солнце находится не в центре эллипса, а в одном из фокусов (вообще в другом фокусе эллипса ничего нет). Планета затем следует эллипс на своей орбите, что означает, что расстояние Земля-Солнце постоянно меняется по мере того, как планета движется по своей орбите. С целью иллюстрации мы показали орбиту как довольно эксцентричную; помните, что фактические орбиты гораздо менее эксцентричны, чем это. Второй закон Кеплера: II. Линия, соединяющая планету с Солнцем, заметает равные площади в равных раз, когда планета движется вокруг эллипс. Второй закон Кеплера показан на предыдущем рисунке. Линия, соединяющая Солнце и планету, заметает равные площади в равные времена, поэтому планета движется быстрее, когда она ближе к Солнцу. Таким образом, планета совершает эллиптическое движение с постоянно изменяющейся угловой скоростью при движении его орбита. Точка наибольшего сближения планеты с Солнцем называется перигелий ; точка наибольшего разделения называется афелий . Отсюда по второму закону Кеплера планета движется быстрее, когда она около перигелия и самый медленный, когда он около афелия. Третий закон Кеплера: III. Соотношение площадей революционных период для двух планет равен отношение кубов их больших полуосей: В этом уравнении P представляет собой период обращения (орбиты) для планета вокруг солнца, а R представляет длина его большой полуоси. Нижние индексы «1» и «2» различают количества для планет 1 и 2 соответственно. Периоды для двух планет предполагаются в одних и тех же единицах времени и длинах больших полуосей предполагается, что две планеты находятся в одинаковых единицах расстояния. Третий закон Кеплера означает, что период обращения планеты вокруг Солнца увеличивается быстро с радиусом своей орбиты. Таким образом, мы находим, что Меркурий, самый внутренний планета, совершающая оборот вокруг Солнца всего за 88 дней, но самая удаленная планета (Плутон) требуется 248 лет, чтобы сделать то же самое. Вот Java-апплет позволяя вам исследовать законы Кеплера, и Вот анимация, иллюстрирующая фактические относительные периоды внутренних планет. Расчеты с использованием третьего закона Кеплера Удобная единица измерения периодов — земные годы. удобной единицей измерения расстояний является среднее расстояние Земли от Солнца, которое называется астрономической единицей и сокращенно АУ. Если эти единицы используются в 3-м законе Кеплера, знаменатели в предыдущем уравнение численно равно единице и может быть записано в простой форма Затем это уравнение может быть решено для периода P планета, учитывая длину большой полуоси, или для длины большой полуоси, учитывая период планеты, В качестве примера использования 3-го закона Кеплера вычислим «радиус» орбита Марса (то есть длина большой полуоси орбиты) от орбитальный период.