Вокруг чего крутятся планеты

Почему планеты вращаются вокруг Солнца?

Сегодня нет ни малейших сомнений в том, что Земля вращается вокруг Солнца. Если еще не так давно, в масштабах истории Вселенной, люди были уверены, что центром нашей Галактики является Земля, то сегодня нет никаких сомнений, что все происходит с точностью до наоборот.

От Птолемея до Ньютона

Представления о том, как расположены планеты на небосводе первым в своем трактате «Великое математическое построение по астрономии», высказал древнегреческий астроном Птолемей. Он первым предположил, что они совершают свои движения по кругу. Но Птолемей ошибочно считал, что все планеты, а также Луна и Солнце движутся вокруг Земли. Долгое время его трактат считался общепринятым как в арабском, так и западном мире.

Точку в этом спорном для человечества факте поставил Николай Коперник. Польский астроном создал свою гелиоцентрическую систему, в которой убедительно доказал, что Земля не является центром Вселенной, а все планеты, по его твердому убеждению, вращаются по орбитам вокруг Солнца. Работа польского ученого «О вращении небесных сфер», была издана в немецком Нюрнберге в 1543 году.

После смерти Коперника его труды продолжил датчанин Тихо Браге. Астроном, являющийся весьма состоятельным человеком, оборудовал принадлежащий ему остров, внушительными бронзовыми кругами, на которые наносил результаты наблюдения за небесными телами. Результаты, полученные Браге, помогли в исследовании математику Иоганну Кеплеру,который вывел три своих знаменитых закона движения планет.

Англичанин Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения, существенно продвинул представления человечества об эллиптических орбитах небесных тел. Его объяснения, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Луны, оказались убедительными для научного мира.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца

Как Земля, так и все остальные планеты нашей солнечной системы движутся по своей траектории вокруг Солнца. Скорость их движения и траектория могут быть разными, однако все они держатся у нашего естественного светила.

Движение планет по орбите вокруг Солнца происходит под воздействием двоих сил:

Срок, за который планеты совершают полный оборот вокруг Солнца, естественно различный. У Меркурия, самой ближней к звезде, он составляет 88 земных суток. Наша Земля проходит цикл за 365 дней и 6 часов. Самая крупная в Солнечной системе планета Юпитер завершает свой оборот за 11,9 земных лет. Ну а у Плутона, — наиболее удаленной от Солнца планеты оборот и вовсе составляет 247,7 года. +

Закон всемирного тяготения

Солнце является самым крупным объектом в нашей галактике. Масса нашего светила в разы превышает массу всех остальных тел в совокупности. А в физике, как известно, действует сила всемирного тяготения, которую никто не отменял, в том числе, и для Космоса.

Ее закон гласит, что тела с меньшей массой притягиваются к телам с большей массой. Именно поэтому все планеты, спутники и другие космические объекты и притягиваются к Солнцу, самому крупному из них.

Сила тяготения, к слову, аналогичным образом работает и на Земле.

Вспомните, что происходит с теннисным мячиком, брошенным в воздух. Он падает, притягиваясь к поверхности нашей планеты.

Понимая принцип стремления планет к Солнцу, возникает очевидный вопрос: почему они не падают на поверхность звезды, а движутся вокруг нее по собственной траектории. И этому также имеется вполне доступное объяснение.

Инерция

Согласно теории об образовании нашей звезды, около 4,57 млрд. лет назад в космосе возникло огромное количество пыли, которое постепенно превратилось в диск, а затем – в Солнце. Внешние частички этой пыли стали соединяться между собой, образуя планеты. Уже тогда они по инерции начали вращаться вокруг звезды и продолжают двигаться по той же траектории и сегодня.

Следует также учесть, что все планеты в нашей Солнечной системе движутся, не вокруг светила, а вокруг так называемого центра масс. Каждая при этом, вращаясь вокруг своей оси, слегка раскачиваются (подобно юле). К тому же и сама ось может ненамного смещаться.

Что же касается орбиты каждого из объектов, то траектория их движения зависит от скорости и массы. А эти показатели у всех объектов, как вы понимаете, разные. Вот почему Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, и никак иначе.

Таким образом, инерционное движение отдалят планету от Солнца, но до центровая сила искривляет траекторию и удерживает планету на орбите. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении, по тому же направлению и обращаются планеты вокруг своей оси (исключение Венера и Уран).

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

Движение планеты Земля вокруг Солнца и его значение

Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная.

Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.

Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности.

Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км.

Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние — 152 млн км. Эта точка называется афелием.

Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.

Вращение Земли вокруг Солнца

Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней.

Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения — с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.

Таким образом, наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.

Видео

Источник

Почему вертится Земля и другие космические объекты?

Каждый день Земля делает один оборот вокруг своей оси, вот почему на нашей планете существуют восходы и закаты. Наш каменистый космический дом вертится с тех самых пор, как сформировался 4,6 миллиардов лет назад и будет продолжать вращаться до конца времен, которые, вероятно, наступят после того как Солнце превратится в красного гиганта и поглотит ближайшие планеты. Но когда наша Солнечная система только родилась, все обломки ранней звездной системы вращались вокруг Солнца примерно в одном и том же направлении. Сталкиваясь, обломки также вращали Землю и почти все остальные объекты в Солнечной системе – в этом направлении. Но почему все космические объекты вообще вращаются?

Все объекты во Вселенной вращаются

Как сформировалась Земля и Солнечная система?

Наша планета образовалась из диска газа и пыли, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Кусочки пыли и камней в процессе вращения слиплись вместе, формируя планету. По мере ее роста камни продолжали сталкиваться с зарождающейся Землей, тем самым создавая силы, заставляющие ее вращаться. Еще больше интересных статей о Солнечной системе и ее планетах читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Солнце и Солнечная система образовались, когда облако пыли и газа обрушилось из-за собственного веса. Большая часть газа конденсировалась, чтобы стать Солнцем, в то время как оставшийся материал уходил в окружающий планетообразующий диск. Перед тем как коллапсировать, молекулы газа и частицы пыли двигались повсюду, но в какой-то момент некоторые из них немного сдвинулись в одном определенном направлении, приводя в движение его спин. Когда газовое облако коллапсировало, его вращение ускорилось – точно так же фигуристы начинают вращаться быстрее, поджимая руки и ноги.

Формирование Солнечной системы масштабное и красочное событие

Поскольку в космосе не так уж много места, чтобы замедлить ход событий, как только что-то начинает вращаться, оно обычно продолжает движение. У вращающейся ранней Солнечной системы в этом случае было много того, что называется угловым моментом – величиной, которая описывает тенденцию объекта продолжать вращение. В результате, после рождения Солнечной системы, все планеты, вероятно, вращались в одном и том же направлении. А о том, что ждет Солнце в будущем, я писала в предыдущей статье.

Как вращаются планеты Солнечной системы?

Но сегодня у некоторых планет свой собственный спин в движении. Так, Венера вращается в противоположном направлении, как и Земля, а ось вращения Урана и вовсе наклонена на 90 градусов. Ученые не совсем понимают, почему эти планеты такие, но кое-какие идеи у них есть.

Столкновение Венеры с обломками, возможно, привело к тому, что она стала вращаться в другую сторону. Но есть и другая теория – согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature в 2001 году, гравитационное взаимодействие с Солнцем наряду с другими факторами могло привести к замедлению и обратному вращению Венеры. В случае с Ураном исследователи предположили, что столкновения, а точнее одно крупное происшествие с участием нескольких объектов могло привести к вращению планеты в другую сторону.

На изображении симуляция вращения объектов во время формирования Солнечной системы

Вращение – это фундаментальное поведение объектов во Вселенной. Все в пространстве вращается в том или ином направлении.

Астероиды вращаются. Звезды вращаются. Галактики вращаются – по данным NASA, Солнечной системе нужно 230 миллионов лет, чтобы завершить один оборот вокруг Млечного Пути. Но одними из самых быстрых объектов во Вселенной являются пульсары – плотные вращающиеся объекты, которые по сути являются мертвыми массивными звездами. Существуют пульсары, которые могут вращаться сотни раз в секунду. Самый быстрый из известных науке был обнаружен в 2006 году и получил название Terzan 5ad. Он вращается 716 раз в секунду.

Наша Солнечная система – ничем не примечательна по меркам Вселенной

Как пишет Live Science, черные дыры могут быть еще быстрее. Одна из них, согласно результатам исследования 2006 года, под названием GRS 1915+105 вращается где-то от 920 до 1150 раз в секунду! Можете себе представить?

Но все космические объекты – отнюдь не вечный двигатель – они замедляются. Когда Солнце сформировалось, оно вращалось вокруг своей оси каждые четыре дня, в то время как сегодня на один оборот уходит около 25 дней. Исследователи полагают, что его магнитное поле взаимодействует с солнечным ветром, что и замедляет его вращение. Более того, вращение Земли тоже замедляется. Гравитация Луны притягивает Землю таким образом, что слегка замедляет ее движение. А проведенное в 2016 году исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society A, показало, что за столетие вращение Земли замедлилось на 1,78 миллисекунды. Как ни крути, Вселенная очень странная.

Источник

Спросите Итана №9: Почему всё вращается

Галилей был неправ. Земля не вращается вокруг Солнца. Она вращается вокруг вас, уже десятки лет. По крайней мере, по вашему собственному представлению.

Где Солнце и планеты приобрели угловой момент, который привёл к их вращению? Я не говорю про орбиты, а про вращение вокруг осей. Я понимаю аналогию с фигуристом, в которой распростёртые руки увеличивают вращение из-за сохранения углового момента. Но фигурист сам закручивает себя. Если фигурист стоит на месте, он может вытягивать и поджимать руки, но вращаться от этого он не начнёт.

Когда планеты и солнце начали образовываться, как они получили изначальный момент вращения?

Легко заставить что-либо вращаться быстрее, если оно уже вращается – нужно лишь поменять момент инерции. А что такое момент инерции?

Вспомним второй закон Ньютона – сила равна произведению массы на ускорение, F = ma. Точнее сказать, что сила изменяет свойство тела под названием импульс. Если вы приложите к массе внешнюю силу, её импульс, то есть то, как она движется, изменится. Если известна сила, то известно, как именно изменится импульс. А если вы не прикладываете внешнюю силу к объекту, то его импульс не может меняться.

И если бы во всей вселенной всё состояло из точечных масс, расположенных на одной линии, то ничего бы и не возникло. Но в нашей Вселенной двигающиеся массы распределены в нескольких измерениях.

А в этом случае у системы есть не только импульс, но и угловой момент. Импульс изменяется в зависимости от массы, а угловой момент меняется в зависимости от комбинации массы и её распределения. Эта комбинация и составляет момент инерции. Поэтому второй закон Ньютона говорит о том, как объекты изменяют свой импульс (как массы меняют скорость), и есть эквивалентный закон, относящийся к тому, как объекты меняют свой угловой момент, или как момент инерции испытывает изменения в скорости вращения.

Примером служит то, как фигурист, подтягивая руки и ноги, начинает быстрее вращаться. Когда его масса распределяется ближе к оси вращения, и момент инерции уменьшается, скорость вращения увеличивается для компенсации. Если ваши масса и её распределение изменяются, то скорость вращения изменяется в обратную сторону для компенсации. Но так же, как вы можете изменить импульс системы, прилагая внешнюю силу, вы можете изменить угловой момент системы, применяя внешний крутящий момент.

Крутящий момент – сила, прилагаемая таким образом, что она меняет вращение объекта.

Дальше – интереснее. Каждая звёздная система во Вселенной начиналась с облака газа и пыли. Эта облака могут быть в сотни или миллионы раз массивнее нашего Солнца, но изначально они очень рассеянные, и распространяются на многие сотни или тысячи световых лет. Если у этих облаков есть какое-либо вращение, то его сложно обнаружить, так как для завершения даже одного оборота им потребуется миллиарды лет.

Но газовые облака существуют не в изоляции. Вокруг них существует вся остальная материя и энергия Вселенной, подверженная гравитации. И когда две массы во Вселенной двигаются друг относительно друга, но не двигаются точно друг к другу или друг от друга, гравитационная сила, испускаемая ими, создаёт крутящий момент.

Этот феномен известен как приливное ускорение, и впервые был понят Джимом Пиблзом (куратором моего куратора) в 1976 году. (Так что ваш вопрос попал по адресу!). Поэтому каждая масса, существующая во Вселенной, родилась она с угловым моментом, или нет, получила таковой, спустя 13,8 миллиардов лет. Это включает все облака газа, в том числе и то, из которого родилась наша Солнечная система. Можно разбивать эти газовые облака и далее, по участкам, из которых создаются отдельные звёзды и системы.

Все они, превратившись в звезду или систему, будут распределены как трёхосевые эллипсоиды. Проще говоря, типа как сферы, но только если нарисовать внутри них три перпендикулярные оси, допустим, X, Y, Z, то одна из осей будет короче остальных. Когда система сжимается под воздействием гравитации, она быстрее всего сожмётся вдоль самой короткой из осей, а поскольку обыкновенная материя взаимодействует сама с собой, то она расплющится, как блин. Эти образования называют «блины Зельдовича», по имени советского физика, работавшего над теориями образования звёзд.

Ну а по двум остальным осям вы получите что-то вроде диска, который в целом будет вращаться так, как указывает угловой момент. Поэтому в нашей Солнечной системе все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении – против часовой стрелки, если смотреть вниз с северного полюса Солнца, Солнце вращается в том же направлении, почти все луны вращаются вокруг своих планет в том же направлении, и почти все планеты вращаются вокруг своих осей в том же направлении.

Есть только два больших исключения: Венера, которая вращается очень медленно, но в противоположном направлении, и Уран, который вращается на боку. Считается, что обе планеты испытали изменение углового момента из-за вмешательства постороннего тела. То есть, их вращение было изменено внешним вращательным моментом.

Вот поэтому планеты, луны, звёзды и звёздные системы вращаются.

Источник

Как вращается Земля

Общеизвестно, что Земля вращается вокруг Солнца, однако не каждый знает, как и почему наша планета это делает. И даже ученые до сих пор не могут точно ответить на вопрос, что побуждает небесные тела вращаться вокруг центра Солнечной системы.

Земля или Солнце: что вращается?

Много лет назад считалось, что Земля является неподвижной, а вращаются вокруг нее Солнце и все другие местные планеты. Доказать обратное удалось только в XVI в. Многие ошибочно связывают этот научный прорыв с именем Галилео Галилея, ведь это он произнес знаменитые слова «И все-таки она вертится!».

Однако открытие принадлежит Николаю Копернику — в своем трактате «Об обращении небесных сфер», увидевшем свет в 1543 г., он выдвигал теорию о движении планет вокруг Солнца, а не всех небесных тел вокруг Земли.

Эта идея долгое время не была признана в европейских научных кругах и тем более ее не поддержала церковь. Однако это была мини-революция, оказавшая влияние на дальнейшее развитие астрономии.

Сначала теория о вращении планет вокруг центра Солнечной системы была окончательно доказана, затем астрономы начали выяснять причины такого явления.

В последние столетия выдвигалось множество гипотез, однако точно ответить сегодня на вопрос, почему Земля крутится вокруг Солнца, не может ни один исследователь.

Хотя несколько версий имеется:

Закон Ньютона утверждает, что все тела, в т. ч. и космические, передвигаются по прямой линии. Это значит, что околосолнечные планеты, включая нашу, давно должны были улететь в открытое космическое пространство, однако до сих пор этого не произошло. Все же Солнце имеет большую массу, вызывающую соответствующую силу притяжения.

Во время своего движения Земля все время пытается отклониться от эллиптической траектории и начать движение по прямой линии, однако солнечная гравитация притягивает планету обратно, поэтому мы удерживаемся на орбите и кружимся вокруг нашего светила.

Вращение Земли вокруг Солнца

Вокруг центральной точки Солнечной системы Земля крутится по орбите, форму которой можно описать, как «сглаженный, близкий к правильному кругу эллипс». Эта форма немного изменяется год от года, полный цикл изменений составляет почти 100 тыс. лет.