какая форма орбит планет
Орбиты планет Солнечной системы
Орбиты планет, находящихся в Солнечной системе – это незримый путь, которые описывают данные тела вокруг центральной звезды – Солнца. Они могут быть различными по протяженности и вытянутости, что влияет на сезонность климата небесных тел и температуру их поверхности. Какую же форму имеют орбиты планет в Солнечной системе, и как это влияет на сами небесные тела?
Перигелий, афелий и эксцентриситет
Разберемся с основными характеристиками орбитального пути. Все планеты Солнечной системы движутся вокруг Солнца. Проходя по своей траектории данное тело имеет точки наибольшей удаленности и приближенности к центральной звезде. Они называются соответственно афелий и перигелий. От их значения напрямую зависят климатические условия на том или ином теле.
Перигелий и афелий планет нашей системы имеют следующие величины:
По представленным величинам видно, что у одних планет разница между расстоянием в минимальной и максимальной удаленности от Солнца крайне мала, а у других – значительна. С этим выводом неразрывно связан другой термин, необходимый для описания орбиты планет, — эксцентриситет.
Эксцентриситет траектории, по которой движется планета, определяет ее форму. Для вычисления этого параметра необходимо знать большую и малую полуоси орбиты планеты. Для каждой формы орбитального пути есть свое числовое значение эксцентриситета:
Все орбиты планет Солнечный системы имеют значение эксцентриситета больше нуля, т.е. обладают эллипсовидной формой. При этом самые сжатые, схожие с круговыми, орбиты в Солнечной системе наблюдаются у Венеры и Нептуна, а наиболее вытянутые – у Меркурия и Марса.
Планетарный год
Полный оборот небесного тела по своей траектории называется сидерическим периодом вращения. Для планет этот термин имеет синоним «планетарный год». Его протяженность зависит от среднего радиуса орбиты и скорости, с которой планета совершает орбитальное вращение.
Для удобства описания планетарные года рассчитывают в земных сутках и годах. Так, например, на Меркурии год длится 0. 24 земных года, или 89 земных суток. Это наиболее короткий планетарный год в Солнечной системе. А самым долгим считается год на планете Нептун, длящийся 164 года земных.
Фактор, отвечающий за смену времен года
За сезонность на планетах Солнечной системы отвечает угол наклона оси вращения к орбите. Чем меньше угол, тем стабильнее погода на небесном теле и нет смены пор года. Также сезонности не бывает на небесных телах с углом наклона более 90°.
Смена сезонов характерна для объектов с углом наклона оси в пределах 20-30 градусов:
«Лето» и «зима» также есть на Меркурии, несмотря на практически отсутствующий наклон оси. Это связано с высоким эксцентриситетом его орбиты. Разница между температурами в точках перигелия и афелия на Меркурии составляет 620 градусов Цельсия.
Таким образом, величина и форма пути, который описывает объект вокруг Солнца, очень влияют на формирование температурных условий на нём. Именно невысокий эксцентриситет и небольшая удаленность движения Земли, а также оптимальный угол наклона оси сделали её температуру наиболее комфортной для существования живых организмов.
Какая форма у орбит планет Солнечной системы?
Традиционно многие представляют орбиты планет как окружности. Но действительно ли планеты вращаются вокруг Солнца по круговым траекториям?
На самом деле нет. Ещё в начале XVII в. Иоганн Кеплер проанализировал результаты наблюдений за Марсом и осознал, что его орбита имеет форму эллипса, то есть, грубо говоря, овала. Эллипс обладает двумя фокусами, и как раз в одном из них и располагается звезда. Со временем наблюдения подтвердили, что эллиптическую орбиту имеют все планеты Солнечной системы, а также и другие тела (астероиды, карликовые планеты), обращающиеся вокруг Солнца. Более того, спутники планет также вращаются вокруг своих планет по траекториям эллиптичной формы.
Из-за такой формы расстояние между каждой планетой и Солнцем меняется со временем. Точка орбиты, наиболее удаленная от звезды, именуется афелием, а ближайшая к светилу точка называется перигелием.
Стоит отметить, что окружность является частным случаем эллипса. Существует специальное число, называемое эксцентриситетом, которое показывает, насколько эллипс близок к окружности. Если он равен нулю, то эллипс является идеальным кругом, а если близок к единице, то эллипс становится сильно растянутым. Например, расстояние между Землей и Солнцем меняется от 147 млн км в перигелии до 152 млн км в афелии, и эксцентриситет земной орбиты равен 0,017. Наибольшим эксцентриситетом, равным 0,206, обладает Меркурий, его радиус орбиты меняется от 46 до 70 млн км.
На самом деле эллиптичность орбиты можно математически доказать, используя законы Ньютона и рассматривая взаимодействия Солнца и планеты. Однако, если учесть ещё и взаимодействие планет между собой, то окажется, что форма орбит станет откланяться от идеального эллипса! Такие отклонения называют возмущениями. Из-за них абсолютно точно рассчитать орбиты становится невозможно. Так, астрономы не могут сказать, где именно окажется Плутон на небе через 20 млн лет, хотя прогноз на несколько тысячелетий вперед им вполне по силам.
Список использованных источников
Давайте поговорим о орбитах планет
Строение Солнечной системы
Исходя из определения, планетой называется космическое тело, вращающееся вокруг какой-либо звезды. Орбитой же, в свою очередь, называется траектория движения этой самой планеты в поле гравитации другого тела, как правило, чаще всего этими телами являются звезды. Например, для Земли, таким телом является Солнце.
Все планеты Солнечной системы осуществляют движение по своей траектории в направлении вращения Солнца. На данный момент ученым известна только одна единственная планета, которая двигается в противоположную сторону — это экзопланета под названием WASP-17b, находящаяся в созвездии Скорпиона.
Планетарный год
Сидерический период вращения (планетарный год) — это время, за которое планета делает один оборот вокруг своей звезды. Скорость движения планеты меняется в зависимости от того в какой точке она находится, чем ближе к звезде тем скорость больше, чем дальше от звезды тем соответственно медленнее движется планета. Поэтому длинна планетарного года, напрямую зависит от расстояния, на котором располагается планета относительно своего «Солнца». Если расстояние небольшое, то планетарный год относительно короткий. Так как чем дальше планета находится от звезды, тем меньше на ее оказывает влияние гравитация, а значит, движение становится медленнее и год соответственно длиннее.
Перигелий, афелий и эксцентриситет
Перигелий и афелий
Орбиты абсолютно всех планет имеют форму вытянутого круга, и насколько велика эта вытянутость, определяется эксцентриситетом, если эксцентриситет очень маленький (почти ноль) форма наиболее приближена к кругу. Траектории движения с эксцентриситетом близким к единице имеют форму эллипса. К примеру, орбиты многочисленных спутников и экзопланет пояса Койпера имеют форму эллипса, а все орбиты планет Солнечной системы почти абсолютно круглые.
Из-за того, что ни одна из известных нам космических орбит не является точным кругом, в процессе движения по ней меняется расстояние между планетой и соседствующим с ней светилом. Точку, в которой планета находится наиболее близко к звезде, называют периастра. В Солнечной системе данная точка называется перигелий. Самая отдаленная от звезды точка траектории движения планеты носит название апоастром, а в Солнечной системе — афелий.
Фактор, отвечающий за смену времен года
Земля со спутника Электро-Л
Угол между базовой плоскостью и плоскостью орбиты носит название наклонение орбиты. Базовой плоскостью в Солнечной системе считается плоскость Земной орбиты, которая имеет название эклиптика. В Солнечной системе располагаются восемь планет и их орбиты очень близки к плоскости эклиптики.
Все планеты Солнечной системы располагаются под углом к плоскости экватора относительно звезды. К примеру, угол наклона Земной оси равен примерно 23 градуса. Этот фактор влияет на то, какое количество света получает Северное или Южное полушарие планеты, а также отвечает за смену времен года.
Смена дня и ночи снятая спутником Электро-Л
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
По модели Солнечной системы можно понять, что орбиты всех ее планет находятся как будто в одной плоскости. Если космическое пространство настолько необъятное, то возникает вопрос: почему планеты двигаются именно по таким траекториям, а не вращаются вокруг Солнца хаотично?
Планеты Солнечной системы отдалены друг от друга. Движутся они по специальным траекториям – орбитам. Планетные орбиты имеют форму вытянутого круга. При этом орбиты располагаются почти в одной плоскости, которая называется плоскостью эклиптики. Именно по эклиптике, большому кругу небесной сферы, движется Солнце. Это движение можно наблюдать с Земли в течение года. Полный оборот Солнце совершает за сидерический год, который равен 365,2564 дням.
Проблема расположения планет напрямую связана с теорией формирования Солнечной системы. Это достаточно сложный вопрос, тем более что ученым остается лишь моделировать и устраивать симуляции данного процесса. Стоит отметить, что фактически орбиты лежат почти в одной плоскости, поскольку им свойственно небольшое отклонение.
Вероятная причина такого расположения заключается в том, что планеты Солнечной системы образовались в пределах единого протопланетного диска. Другими словами – они сформировались из одной и той же материи. В процессе образования центральной звезды частицы за ее пределами продолжали двигаться и вращаться хаотично, но при этом на них действовал общий центр масс. Таким образом, вращение Солнца образовало единую плоскость вращения планет.
Предполагаемый возраст Солнечной системы – 4,6 миллиардов лет. В первую очередь, в центральной части газопылевого облака образовалось Солнце. Вокруг него, из вещества, оказавшегося за пределами центра, сформировался протопланетный диск. Позже из него возникли планеты, спутники и прочие космические тела.
Само же облако, по предположению ученых, могло образоваться после взрыва сверхновой звезды. Ее масса, должно быть, соответствовала массе 30 Солнц. Сверхновая звезда заполучила название Коатликуэ. Впоследствии Солнечная система эволюционировала.
В соответствии с Законом всемирного тяготения, планеты вращаются вокруг Солнца, так как оно обладает значительно большей массой. Поэтому Солнечная система остается относительно стабильной и планеты не улетают в космос. Ученым удалось обнаружить молодую звезду HL Тельца, возраст которой – около 100 000 лет. Она располагается на расстояние 450 световых лет от Земли. Вокруг звезды обнаружен протопланетный диск, а также одна сформировавшаяся планета возрастом не более 2000 лет. В пределах данного диска отчетливо видны скопления газов, которые впоследствии могут стать планетами.
Эта находка предоставляет возможность ученым наблюдать за формированием новой звездной системы и на основании полученных данных расширять сведения о появлении Солнечной системы.
Какую форму имеют орбиты планет Солнечной системы
Орбиты меньших внутренних планет
Меркурий, Венера, Земля и Марс входят в группу так называемых меньших внутренних планет или планет земной группы: они небольшие, твердые, состоят из металлов силикатов и находятся ближе всего к Солнцу. У Меркурия одна из самых вытянутых орбит, меньше всего похожих на форму круга. Ее эксцентриситет – числовое выражение отклонения от окружности – составляет 0,205. Орбита Меркурия расположена почти в 58 миллионах километров от Солнца. На плоскости эклиптики она тоже лежит неровно, под углом в 7 градусов.
Планета движется по орбите со скоростью 48 километров в секунду, делая оборот вокруг солнца за 88 суток.
Орбита Венеры очень близка по форме к кругу, в отличие от Меркурия (эксцентриситет равен 0,0068). Наклон к плоскости эклиптики у нее тоже очень небольшой: около 3,4 градусов. Планета обращается со скоростью 35 километров в секунду, делая полный оборот за 225 суток.
Орбита Земли эллиптическая, ее длина – более 930 миллионов километров. Скорость движения планеты по орбите не постоянная: она минимальна в июле и максимальна в феврале.
Марс находится в 55 миллионах километров от Земли и в 400 миллионах километров от Солнца. Ее орбита имеет форму очень выраженного эллипса, но не настолько вытянутого, как у Меркурия, с эксцентриситетом в 0,0934. Она наклонена к плоскости эклиптики под градусом 1,85.
Орбиты газовых гигантов
Остальные четыре планеты Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – называются газовыми гигантами или внешними планетами. Эллипс орбиты Юпитера имеет эксцентриситет около 0,0488, поэтому разница между самым близким и самым далеким расстоянием от Солнца составляет около 76 миллионов километров.
Юпитер быстрее всего вращается вокруг своей оси по сравнению с остальными планетами Солнечной системы, а вокруг Солнца он совершает полный оборот почти за 12 лет.
Орбита Сатурна немного более вытянутая, чем у Юпитера (эксцентриситет 0,056), из-за чего разность расстояний до Солнца составляет целых 162 миллиона километров. Сатурн движется с небольшой скоростью – около 9,7 километров в секунду. Орбита Урана почти круговая, но с небольшими отклонениями к форме эллипса. Расхождения в расчетах между предполагаемой и наблюдаемой орбитой позволили предположить в середине XIX века, что за Ураном находится еще одна планета.
Нептун имеет небольшой эксцентриситет – 0,011. Его орбита настолько длинная, что свой полный оборот он совершает за 165 лет – столько времени прошло со времени открытия планеты.