в какой точке орбиты скорость планеты наибольшая
Урок 8
| Первый закон Кеплера | Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце |
| Второй закон Кеплера | Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывают равновеликие площади |
| Третий закон Кеплера | Квадраты сидерических периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит |
1. На рисунке 8.1, а укажите точки орбиты, в которых:
2. Как изменяется скорость планеты при ее движении от афелия к перигелию? (Увеличится)
1. На рисунке 8.1, б укажите точки орбиты, в которых:
2. Как изменяется скорость Луны при ее движении от перигея к апогею? (Уменьшится)
1. Определите период обращения астероида Белоруссия, если большая полуось его орбиты а = 2,40 а. е.
2. Звездный период обращения Юпитера вокруг Солнца Т = 12 лет. Каково среднее расстояние от Юпитера до Солнца?
1. Период обращения малой планеты Шагал вокруг Солнца Т = 5,6 года. Определите большую полуось ее орбиты.
2. Большая полуось орбиты астероида Тихов а = 2,71 а. е. За какое время этот астероид обращается вокруг Солнца?
Орбитальная скорость планет
Скорость орбитального движения планет связана с их расстоянием от Солнца. Самая ближайшая к светилу планета Меркурий имеет наибольшую скорость, в то время как Плутон (карликовая планета), наоборот, наименьшую в Солнечной системе. Попробуем разобраться, что это такое и чему равна орбитальная скорость.
Что такое скорость орбитального движения?
Орбитальная скорость – скорость, с которой небесное тело вращается вокруг более массивного объекта. Этот термин может использоваться для обозначения средней орбитальной скорости планеты либо ее мгновенной скорости в какой-либо точке орбиты.
В космосе гравитация обеспечивает силу, под воздействием которой спутники вращаются по орбитам вокруг более крупных небесных тел. Под орбитой понимают траекторию движения, по которой объект движется вокруг светила. Орбита – вовсе не окружность, как считают некоторые люди. Она даже не напоминает овал, так как существует множество факторов, влияющих на движение небесных тел. Bce орбитальные пути кажутся вытянутыми, поскольку сформированы не в виде круга.
Не все орбиты планет находятся в одной плоскости. Некоторые выбиваются из нее. К примеру, если изобразить орбиты Венеры и Земли, то они имеют несколько точек пересечения. Солнце не всегда располагается в центре орбиты планеты, которая вращается вокруг него.
Орбитальная скорость планет может немного изменяться. Это зависит от того, какие объекты проходят в непосредственной близости. Особенно это очевидно на примере Красной планеты: каждый раз, когда Марс проходит рядом с Юпитером, он замедляется из-за притяжения гравитационным полем Юпитера.
Как же определить величину этой скорости? Все просто – ее можно рассчитать, используя закон тяготения и второй закона Ньютона. Эти законы сделались столь привычными, что может показаться, будто в движении космических объектов можно многое предугадать, руководствуясь вышеупомянутыми законами. Но на самом деле все не так. Порой расчеты приводят к результатам, вовсе не похожим на те, которые мы считали чуть ли не очевидными. Спутник движется по своей орбите со скоростью, которая может немного меняться.
Плутон, планета (карликовая) с наименьшей орбитальной скоростью.
Изображение с сайта ru.wikipedia.org
4glaza.ru
Август 2021
Статья одобрена экспертом: Марина Атланова
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
С астрономией на «ты». 5-7 классы
Планеты
В Солнечной системе насчитывается 8 больших планет. Они обращаются вокруг Солнца в одну и ту же сторону. Если смотреть из точки над северным полюсом Солнца, то обращение планет будет происходить против часовой стрелки 
. Траектория движения планеты вокруг Солнца называется орбитой планеты. Скорость, с которой планета движется по орбите, называется орбитальной скоростью планеты. Орбитальные скорости планет различны. Чем ближе планета к Солнцу (т.е. чем меньше радиус её орбиты), тем выше её орбитальная скорость.
В порядке удаления от Солнца планеты расположены так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В пределах Солнечной системы расстояния удобно выражать в астрономических единицах (а.е.). 1 а.е. = 149 597 870,9 км.
Название
планеты
Среднее расстояние
от Солнца R, км
Среднее расстояние
от Солнца R, а.е.
Длина орбиты L,
млн км
Орбитальная скорость V,
Сидерический период обращения
вокруг Солнца Р (год)
Решим задачу: какую часть длины своей орбиты пролетит Марс за то время, пока Земля пролетит половину длины своей орбиты?
1) Половину длины своей орбиты Земля пролетит за 365,26 суток : 2 = 182,63 суток.
2) Найдём, какую часть года Марса составляют 182,63 суток. 182,63 суток : (1,88 земных лет · 365,26 суток/году) ≈ 0,27 или ≈ 1/4. Соответственно, за 1/4 года Марс пролетит 1/4 своей орбиты.
В понимании учёных птолемеевской эпохи планеты обращались вокруг Солнца по идеальным окружностям. Только в начале XVII века великий немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер пришёл к выводу, что планеты должны обращаться вокруг Солнца не по окружностям, а по эллипсам. Открытый им первый закон движения планет (I закон Кеплера) так и гласит: «Каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце». Эллипс выглядит так (точками показаны фокусы эллипса):
Важны и конфигурации (расположения), которые образуют планеты с Солнцем и Землёй.
Для внутренних планет (Меркурия и Венеры) характерны верхние и нижние соединения, а также западные и восточные элонгации (наибольшие видимые на небе у даления от Солнца). Для внешних планет (Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) характерны соединения, противостояния, а также западные и восточные квадратуры.
Из схемы легко понять, что внутренние планеты никогда не бывают в противостоянии и не могут быть видны всю ночь. Внешние планеты никогда не проецируются на диск Солнца. Разберём следующую конфигурацию планет:
С Марса:
— можно увидеть Венеру вечером после захода Солнца (Солнце правее Венеры и, следовательно, раньше зайдёт за горизонт), Венера выглядит в форме серпа, повёрнутого вправо;
— можно увидеть Землю утром перед восходом Солнца (Солнце левее Земли и, следовательно, восходит позже Земли), диск Земли освещён чуть больше половины, выпуклость влево;
— Солнце, Венеру и Землю одновременно увидеть нельзя, т.к. все они находятся над горизонтом в дневное время суток, а небо на Марсе днём весьма светлое;
— Венера движется быстрее Марса, следовательно, расстояние между ними будет сокращаться, пока не наступит нижнее соединение;
— Венера на небе Марса будет приближаться к Солнцу и продолжительность её видимости по вечерам будет уменьшаться.
С Земли:
— Венеру не видно, она за Солнцем (расстояние до Венеры максимальное, но будет постепенно сокращаться);
— Венера восходит и заходит вместе с Солнцем;
— через несколько недель Венера выйдет из-за Солнца и будет видна по вечерам;
— Марс виден по вечерам, его диск освещён больше половины, выпуклость вправо;
— Земля движется быстрее Марса, убегает от него, расстояние между ними увеличивается;
— продолжительность видимости Марса уменьшается, вскорости наступит соединение Марса с Солнцем (Марс будет за Солнцем).
С Венеры (считаем, что атмосфера как у Земли):
— Землю не видно, она за Солнцем (соединение), расстояние до Земли максимально;
— Земля восходит и заходит одновременно с Солнцем;
— Венера движется быстрее Земли и будет постепенно догонять её, расстояние будет сокращаться;
— скоро Землю можно будет увидеть по вечерам после захода Солнца (Венера имеет обратное вращение);
— Марс виден по вечерам, расстояние между Венерой и Марсом сокращается, видимый размер Марса будет увеличиваться;
— условия видимости Марса улучшаются, скоро наступит противостояние и Марс будет виден всю ночь.
Расстояния между Землёй и планетами постоянно изменяются. Поэтому изменяются и видимые (угловые) размеры планет на земном небе. Вот в каких пределах они изменяются:
Планеты также разделяют на планеты земной группы и планеты-гиганты.
Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) расположены сравнительно далеко от Солнца и, следовательно, слабо освещаются и согреваются его лучами. Планеты-гиганты в несколько раз по диаметру превосходят Землю, довольно быстро вращаются вокруг своих осей, не имеют твёрдой поверхности, имеют низкую плотность, обладают обширными системами спутников (у Юпитера известно 67 спутников на сегодняшний день). Кроме того, у всех планет-гигантов обнаружены кольца (особенно мощными и красивыми кольцами обладает Сатурн). Кольца состоят из отдельных частиц различного размера. Частицы обращаются вокруг планет подобно спутникам.
Все звёзды и планеты вращаются вокруг своих осей. Такое вращение называется осевым. Осевое вращение звёзд и планет приводит к их сжатию с полюсов. Строго говоря, ни одна звезда, ни одна планета не является по форме шаром. Чем быстрее вращается планета, тем сильнее она сжата с полюсов. Сжатие с полюсов называется полярным сжатием. При этом полярный диаметр планеты всегда короче экваториального диаметра. Например, у Земли полярный диаметр на 43 км короче экваториального (43 км от среднего диаметра Земли 12 750 км составляет ≈ 0,003). Поскольку планеты земной группы твёрдые и сравнительно медленно вращаются, их полярное сжатие небольшое. В отличие от них планеты-гиганты являются газо-жидкими телами. Их быстрое осевое вращение придаёт им сплюснутую форму, которая хорошо заметна не только на фотографиях, но и в небольшие телескопы. Например, полярный диаметр Сатурна короче экваториального на 11 800 км (11 800 км от среднего диаметра Сатурна 114 000 км составляет ≈ 0,1). О планетах говорят, что они имеют форму эллипсоида вращения.
Период вращения планеты по отношению к звёздам называется сидерическим периодом вращения или звёздными сутками.
| Название планеты | Сидерический период вращения |
| Меркурий | 58 суток 15,5 часов |
| Венера | 243 суток 0,6 часов |
| Земля | 23 часа 56 минут 04,1 секунды |
| Марс | 24 часа 37 минут 22,7 секунды |
| Юпитер | 9 часов 55,5 минуты |
| Сатурн | 10 часов 34,2 минуты |
| Уран | 17 часов 14,4 минуты |
| Нептун | 15 часов 57,3 минуты |
Оси вращения планет наклонены к плоскостям их орбит под различными углами:
Закон Кеплера
Форма Земли
Сейчас нам сложно представить, что раньше люди верили, будто Земля плоская. У греков, например, плоскость просто парила в воздухе и была окружена ледниками. А в Индии верили, что планета покоится на трех слонах, которые стоят на черепахе. Впрочем, кое-кто до сих пор так думает. Доказательств того, что наша планета на самом деле не плоская — много, но вот вам парочка, чтобы можно было поддержать светскую беседу.
Гравитация
Гравитация всегда притягивает все в сторону центра масс. Наша Земля — сферической формы, а центр масс сферы находится как раз в ее центре.
Гравитация притягивает все объекты на поверхности в направлении ядра Земли, то есть вниз, независимо от их местоположения — что мы всегда и наблюдаем.
Если представить, что Земля плоская, то гравитация должна будет притягивать все, что на поверхности, к центру плоскости. То есть если вы окажетесь у края плоской Земли, гравитация будет тянуть вас не вниз, а к центру диска.
Чтобы доказать свою точку зрения, сторонникам плоской Земли придется поискать на планете место, где вещи падают не вниз, а вбок.
Если бы Земля была плоской, да еще и со слонами и черепахой, то при лунном затмении мы бы видели не равномерно растущую тень, а примерно такую картину:
Но, пожалуй, это сильно отличается от реальности.
На плоскую Землю свет от Солнца падал бы, как свет от фонаря. То есть высокие объекты в противоположном от Солнца направлении после заката оставались бы в тени.
А на шарообразной Земле небоскребы или горы будут освещены Солнцем после заката или перед рассветом.
Именно это вы увидите, если застанете рассвет или закат в горах — или посмотрите на фотографии.
Окей, Земля все-таки не плоская — с этим разобрались. Но и шаром ее назвать нельзя: Земля имеет форму эллипсоида.
Эллипсоид — это такой приплюснутый шар, в сечении у которого эллипс. Именно по траектории эллипса вращаются все спутники.
Эллипс
Эллипс — это замкнутая прямая на плоскости, частный случай овала. У эллипса две оси симметрии — горизонтальная и вертикальная, которые состоят из двух полуосей.
А еще у эллипса два фокуса — это такие точки, сумма расстояний от которых до любой точки P(x,y) является постоянной величиной.
