22.7: Орбіти планети в Сонячній системі

На малюнку нижче показані відносні розміри орбіт планет, поясу астероїдів та поясу Койпера. Загалом, чим далі від Сонця, тим більше відстань від орбіти однієї планети до іншої. Орбіти планет не кругові, а злегка еліптичні, при цьому Сонце розташоване біля одного з вогнищ (див. Відкриття зображення). Відносні розміри орбіт планет Сонячної системи. Внутрішня Сонячна система і пояс астероїдів знаходяться у верхньому лівому куті. Справа вгорі зображені зовнішні планети і пояс Койпера. Вивчаючи Сонячну систему, Йоганнес Кеплер виявив взаємозв’язок між часом, який потрібен планеті, щоб зробити одну повну орбіту навколо Сонця, або його «орбітальним періодом», і відстанню від Сонця до планети. Якщо відомий орбітальний період планети, то можна визначити відстань планети від Сонця. Ось так астрономи без сучасних телескопів могли визначити відстані до інших планет в межах Сонячної системи. Скільки вам років на Землі? Скільки б вам було років, якби ви жили на Юпітері? Скільки днів до вашого дня народження на Землі? Скільки днів до вашого дня народження, якщо ви жили на Сатурні?

Резюме

• Вісім планет обертаються навколо Сонця по злегка еліптичних шляхах, при цьому Сонце розташоване в одному з вогнищ.
• Кеплер виявив, що за допомогою орбітального періоду планети можна визначити її відстань від Сонця.
• Чим далі планети знаходяться від Сонця, тим більше їх відстань один від одного.

Рецензія

1. Коли ви дивитесь на діаграму орбіт планети, який планетоїд (планетоподібний об’єкт) не відповідає критеріям планети?
2. Як Йоганнес Кеплер визначав відстань планети від Сонця?
3. Чому ваш вік – кількість орбіт, які ви зробили навколо Сонця – відрізнятися на іншій планеті? Ви б були молодшими чи старшими?

Розповідь про обертання Землі навколо Сонця

Планети та комети Сонячної системи рухаються навколо Сонця по злегка еліптичних орбітах. Місяці та інші супутники роблять те саме навколо своїх планет. Ця діаграма показує форми орбіт, хоча вона не в масштабі. НАСА

Рух Землі навколо Сонця був загадкою протягом багатьох століть, оскільки дуже ранні спостерігачі за небом намагалися зрозуміти, що насправді рухається: Сонце по небу чи Земля навколо Сонця. Ідея Сонцецентричної Сонячної системи була висунута тисячі років тому грецьким філософом Аристархом із Самосу. Це було доведено лише після того, як у 1500-х роках польський астроном Микола Коперник не запропонував свою теорію, орієнтовану на Сонце, і не показав, як планети можуть обертатися навколо Сонця.

Земля обертається навколо Сонця по злегка сплющеному колу, яке називається «еліпс». У геометрії еліпс — це крива, яка обертається навколо двох точок, які називаються «фокусами». Відстань від центру до найдовших кінців еліпса називається «великою напіввіссю», а відстань до сплющених «сторін» еліпса — «малою напіввіссю». Сонце знаходиться в одному з фокусів еліпса кожної планети, що означає, що відстань між Сонцем і кожною планетою змінюється протягом року.

Характеристика орбіти Землі

Коли Земля знаходиться найближче до Сонця на своїй орбіті, вона знаходиться в «перигелії». Ця відстань становить 147 166 462 кілометри, і Земля потрапляє туди кожного 3 січня. Потім, 4 липня кожного року, Земля перебуває від Сонця як ніколи далеко, на відстані 152 171 522 кілометрів. Ця точка називається «афелієм». Кожен світ (включно з кометами та астероїдами) в Сонячній системі, який обертається переважно навколо Сонця, має точку перигелію та афелій.

Зауважте, що для Землі найближча точка знаходиться під час зими в північній півкулі, тоді як найвіддаленіша точка – це літо в північній півкулі. Хоча під час обертання нашої планети відбувається невелике збільшення сонячного нагрівання, воно не обов’язково корелює з перигелієм і афелієм. Причини пір року більше пов’язані з нахилом орбіти нашої планети протягом року. Коротше кажучи, кожна частина планети, яка нахилена до Сонця протягом річної орбіти, буде нагріватися сильніше протягом цього часу. Коли він нахиляється, кількість нагрівання стає меншою. Це сприяє зміні пір року більше, ніж місце Землі на її орбіті.

Корисні аспекти орбіти Землі для астрономів

Орбіта Землі навколо Сонця є еталоном відстані. Астрономи беруть середню відстань між Землею та Сонцем (149 597 691 кілометр) і використовують її як стандартну відстань, яка називається «астрономічною одиницею» (або скорочено AU). Потім вони використовують це як скорочення для більших відстаней у Сонячній системі. Наприклад, Марс становить 1,524 астрономічних одиниць. Це означає, що відстань між Землею та Сонцем трохи більше, ніж у півтора рази. Юпітер становить 5,2 астрономічних одиниць, а Плутон — 39,5 астрономічних одиниць.

Орбіта Місяця

Орбіта Місяця також еліптична. Він обертається навколо Землі кожні 27 днів і через припливну фіксацію завжди показує нам одне й те саме обличчя тут, на Землі. Місяць насправді не обертається навколо Землі; вони фактично обертаються навколо загального центру тяжіння, який називається барицентром. Складність орбіти Земля-Місяць та їхньої орбіти навколо Сонця призводить до видимої зміни форми Місяця, якщо дивитися із Землі. Ці зміни, які називаються фазами Місяця , проходять цикл кожні 30 днів.

Цікаво, що Місяць повільно віддаляється від Землі. Зрештою це буде настільки далеко, що такі події, як повне сонячне затемнення, більше не відбуватимуться. Місяць все одно буде закривати Сонце, але він не буде закривати все Сонце, як це відбувається зараз під час повного сонячного затемнення.

Орбіти інших планет

Інші світи Сонячної системи, які обертаються навколо Сонця, мають різну тривалість років через їх відстань. Наприклад, Меркурій має орбіту всього 88 земних днів. Тривалість Венери становить 225 земних днів, а Марса – 687 земних днів. Юпітер обертається навколо Сонця за 11,86 земних років, тоді як Сатурн, Уран, Нептун і Плутон займають 28,45, 84, 164,8 і 248 років відповідно. Ці довгі орбіти відображають один із законів планетарних орбіт Йоганна Кеплера , який говорить, що період часу, необхідний для обертання навколо Сонця, пропорційний його відстані (його великій піввісь). Інші закони, які він винайшов, описують форму орбіти та час, потрібний кожній планеті для проходження кожної частини свого шляху навколо Сонця.

Часте запитання: яку форму мають орбіти планет?

Вони описують основні характеристики руху планет: планети Сонячної системи обертаються навколо Сонця і описують еліптичні, приблизно кругові орбіти; швидкість руху адаптується до положення планети на еліптичній кривій рівномірно, хоча і не постійно, і існує фіксоване співвідношення.

Якими насправді є орбіти планет?

Згідно із законами руху планет Йоганна Кеплера, орбіти є приблизно еліптичними, хоча планети, розташовані поблизу Сонця, навколо якого вони обертаються, мають майже кругові орбіти.

Що таке орбіта планети?

[Астрономія] Шлях, описаний планетою навколо Сонця або супутником навколо своєї планети. [Астрономія] Шлях, яким іде небесне тіло внаслідок його власного або видимого руху.

Що утримує планети на їхніх орбітах?

Стабільна орбіта навколо Сонця. Щоб орбіта була стабільною, сума тангенціальної швидкості та сили тяжіння має відповідати траєкторії орбіти. Коли це станеться, тіло нескінченно обертатиметься навколо центральної зірки.

Яку форму мають орбіти планет навколо Сонця за Коперником, ваша відповідь повертається далі?

Згідно з Миколою Коперником, планети обертаються навколо Сонця еліптично.

Яка довжина орбіти кожної з планет нашої Сонячної системи?

Як ми можемо пояснити майже кругову орбіту планет?

Планети описують навколо Сонця еліптичні шляхи, і Сонце займає один із фокусів цього еліпса. Це перший із законів Кеплера, більш відомий як закон орбіт. Але цей закон описує не тільки рух планет навколо Сонця.

Як розрахувати орбіту планети?

Ці розрахунки базуються на трьох законах, тепер відомих як закони Кеплера:

1. Орбіти планети є еліпсами, і Сонце займає один з її фокусів.
2. Орбітальна швидкість така, що радіус-вектор змітає рівні площі за однаковий час.
3. Квадрат періоду обертання пропорційний кубу середньої відстані від Сонця.

Який внесок зробив Кеплер у пояснення орбіт планет?

Другий закон Кеплера стверджує, що уявна лінія, що з’єднує Сонце з планетами, які обертаються навколо нього, змітає площі за рівні проміжки часу. Іншими словами, цей закон стверджує, що швидкість, з якою охоплюються області, є рівною, тобто швидкість гало орбіт є постійною.

Як працює орбіта Землі?

Супутник обертається навколо Землі, коли його швидкість врівноважується силою тяжіння Землі, і без цього балансу супутник або полетів би прямо в космос, або впав назад на Землю. … Геостаціонарний супутник рухається в тому ж напрямку та з тією ж швидкістю, що й Земля.

На якій орбіті знаходиться Земля?

Розташування Землі у Всесвіті

Що таке схід з орбіти?

У ненормальному стані, не помічаючи реальності.

Як планети залишаються поза своїми орбітами?

Відповідь: Причина полягає в тому, що коли Земля знаходиться трохи ближче до Сонця, гравітаційне тяжіння є сильнішим, але це також збільшує швидкість, з якою Земля рухається, і вона в кінцевому підсумку «тікає» до більш віддаленої точки, де привабливість також зменшується, а потім все починається спочатку.

Що дозволяє цим планетам подорожувати своїми шляхами, не розбиваючись і не падаючи?

Причина в інерції, маса Сонця набагато більша, ніж у всіх інших компонентів Сонячної системи. Третій закон Ньютона гарантує, що сила, з якою Сонце діє на планету, така сама, як сила, яку планета діє на Сонце, але оскільки Сонце має набагато більшу масу, його прискорення набагато менше.

Чому планети не падають?

Тіла не «падають» на Сонце завдяки своїм орбітальним швидкостям. Земля, наприклад, обертається навколо Сонця із середньою швидкістю приблизно 30 кілометрів на секунду. Якби він був повільнішим, його орбіта не була б стабільною.