Что обращается вокруг солнца: Вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца Форма и размеры Земли

Содержание

Вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца Форма и размеры Земли

Земля шарообразна, однако, это не идеальный шар. Из-за вращения планета немного сплюснута у полюсов, такую фигуру принято называть сфероидом или геоидом — «подобным земле».

Земля огромна, ее размер трудно представить. Основные параметры нашей планеты следующие:

  • Диаметр — 12570 км
  • Длина экватора — 40076 км
  • Длина любого меридиана — 40008 км
  • Общая площадь поверхности Земли — 510 млн. км2
  • Радиусу полюсов — 6357 км
  • Радиусу экватора — 6378 км

Земля одновременно вращается вокруг солнца и вокруг собственной оси.

Какие виды движения Земли вам известны?
Годовое и суточное вращение Земли

Вращение Земли вокруг своей оси

Земля вращается вокруг наклонной оси с запада на восток. Половина земного шара освещается солнцем, там в это время день, вторая половина находится в тени, там ночь. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи. Один оборот вокруг своей оси Земля делает за 24 часа — сутки.

Из-за вращения происходит отклонение движущихся потоков (рек, ветров) в северном полушарии — вправо, а в южном — влево.

Вращение Земли вокруг Солнца

Вокруг солнца Земля вращается по круговой орбите, полный оборот совершается за 1 год. Земная ось не вертикальна, она наклонена под углом 66,5° к орбите, угол этот остается постоянным во время всего вращения. Главным следствием этого вращения является смена времен года.

Рассмотрим крайние точки вращения Земли вокруг Солнца.

 

  • 22 декабря — день зимнего солнцестояния. Ближе всего к солнцу (солнце находится в зените) в этот момент находится южный тропик — поэтому в южном полушарии лето, в северном – зима. Ночи в южном полушарии короткие, на южном полярном круге 22 декабря день длится 24 часа, ночь не наступает. В северном полушарии все, наоборот, на северном полярном круге ночь длится 24 часа.
  • 22 июня — день летнего солнцестояния.
    Ближе всего к солнцу находится северный тропик, в северном полушарии лето, в южном – зима. На южном полярном круге ночь длится 24 часа, а на северном ночь не наступает вовсе.
  • 21 марта, 23 сентября — дни весеннего и осеннего равноденствий Ближе всего к солнцу находится экватор, день равен ночи в обоих полушариях.

Топ заблуждений об астрономии. 2. Земля вращается вокруг Солнца

Да-да, это заблуждение тоже очень широко распространено. Например, в нескольких телепередачах с его помощью проверяли «уровень образованности» граждан. Часть людей отвечала, что Солнце вращается вокруг Земли, и зачислялась в «плохо образованные». Другая же часть утверждала, что это, наоборот, Земля вращается вокруг Солнца. И их записывали в «хорошо образованные». Говорят, вторых было не так уж и много.

По поводу этого вопроса со мной умудрялись спорить даже те люди, которые, по их заверениям, окончили естественно-научные вузы. Хотя вроде бы в самом начале этой вашей физики сообщаются сведения, достаточные для правильного понимания данного явления.

Штука в том, что фраза «Земля вращается вокруг Солнца» совершенно вернá. Однако если к ней добавить «а не наоборот» или даже просто «на самом деле», то она тут же станет неверной: поскольку фраза «Солнце вращается вокруг Земли» верна ровно в той же степени.

Это может поразить воображение, но это так: если один объект вращается вокруг второго, то второй с неизбежностью будет вращаться вокруг первого. Всё зависит о того, с какой точки мы на эти объекты смотрим. Что именно мы будем считать неподвижным: если первый объект, то вокруг него будет вращаться второй, а если второй — вокруг него будет вращаться первый.

Причём траектории их вращения будут абсолютно идентичными.

На иллюстрации красная точка — Солнце. Синяя — Земля. Маленькая зелёная точка — второй фокус эллиптической орбиты Земли.
r — расстояние между фокусами.
По определению эллипса сумма зелёных отрезков равна константе — c. t — коэффициент, меняющийся от 0 до 1, который определяет текущее соотношение расстояний от каждого из фокусов.
Их траектории друг относительно друга, как можно видеть, по форме совершенно идентичные.То же самое можно представить и в анимированном виде.

И вот тут мы доходим до более интересной части. Точнее, сразу до целого комплекта интересных частей.

Во-первых, в таком ракурсе неясно, а какие вообще претензии были к Галилею и к Джордано Бруно, которого вообще за что-то такое сожгли.

Во-вторых, возникает вопрос: ну, с выбором абстрактной точки отсчёта-то понятно, однако, как оно на самом деле? На самом деле-то кто вокруг кого вращается?

Начнём, пожалуй, со второго вопроса. Ответ на него: никакого «на самом деле» вообще нет. Во вселенной не существует избранной, «настоящей» системы отсчёта — они все равноправны. Вы можете измерять положение объектов относительно какого вам заблагорассудится другого объекта, и любое такое измерение будет не более «настоящим», чем любое другое.

Этот принцип — один из ключевых принципов физики: все точки отсчёта равны между собой.

Впрочем, по некоторым характеристикам они всё-таки отличаются. И этим иногда ошибочно пользуются, чтобы обосновать «настоящесть» одной системы по сравнению с другой.

Есть системы, в которых выполняется первый закон Ньютона. То есть, если сумма сил (а точнее их равнодействующая), приложенных к телу, равна нулю, то это тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. А есть системы, где такое не выполняется.

Примером системы второго типа может быть разгоняющийся поезд: когда вы в нём стоите, вас начинает «тянуть» к хвосту поезда. Хотя, конечно, «на самом деле» это не вас тянет, а поезд из-под вас всё время пытается выехать. Если же он вдруг поедет с постоянной скоростью, тянуть назад вас перестанет, поскольку вы, благодаря сцеплению с полом или со скамейкой, разогнались относительно земли до той же скорости, что и поезд, и теперь с этой скоростью вместе с ним движетесь, или — если считать относительно поезда — не движетесь.

Системы первого типа называются «инерциальными», а второго «неинерциальными».

Так вот, часто можно слышать, будто «на самом деле Земля вращается вокруг Солнца, поскольку система с точкой отсчёта в центре Земли — неинерциальная».

Однако проблема тут в том, что и система, с точкой отсчёта в центре Солнца тоже не инерциальная. И даже с точкой отсчёта в центре масс Земли и Солнца (в виду огромной разницы их масс находящейся, впрочем, довольно близко к центру Солнца).

Потому что Земля с Солнцем не одни. Вокруг них целая куча других звёзд, галактик и, самое главное, других планет Солнечной системы. И вся эта толпа своим присутствием портит красоту картины.

Кстати, среди планет Солнечной системы всё-таки есть одна — Юпитер — достаточно большая, чтобы иногда иметь свой центр масс с Солнцем за пределами Солнца. Так что все планеты «на самом деле вращаются вокруг Солнца», и только Юпитер достаточно крут, чтобы этого не делать.

В этом смысле, можно говорить лишь о том, что Солнце — «более инерциальная» система, чем Земля: эффекты от «неинерциальности» в этой системе менее заметны.
И это, правда, так. Однако в ряде случаев эффекты от неинерциальности Земли тоже заметны весьма слабо. Например, когда вы стоите на этой самой Земле и что-то там делаете. Совершенно точно, в таком контексте относительно Земли всё будет гораздо «инерциальнее», чем относительно Солнца.

Да и в целом бо́льшая или меньшая «инерциальность» не делает систему отсчёта «более» или «менее настоящей». Как максимум — более удобной для некоторых расчётов.

Причём именно для некоторых, а не для всех. Да, если взять Солнце за центр, то траектории планет становятся гораздо более понятными, а с центром внутри Земли они очень причудливо выглядят.

Если взять Солнце за центр, то траектории планет понятны, с центром внутри Земли они выглядят очень причудливо.

Однако вот движение Луны более понятно выглядит, если его рассматривать относительно Земли. То же касается и искусственных спутников: рассчитывать параметры их полёта гораздо проще относительно Земли, а не Солнца. И полёт на Луну тоже проще планировать именно в этой системе координат.

А полёт на Марс, например, проще спланировать, если вблизи Земли считать относительно Земли, вблизи Марса — относительно Марса, и только промежуточную его часть — относительно Солнца.

Нет универсально удобной системы отсчёта, как нет «настоящей».

Но за что же тогда сожгли Бруно и затравили Галилея?

Да, собственно, за то, что в те времена всё это было не особо известно. По представлениям тогдашней физики, и, что ещё важнее, по тогдашним религиозным канонам Земля находилась в центре мироздания, поэтому, как тогда казалось, эта самая избранная «настоящая» точка отсчёта была.

Да и планеты со звёздами, в общем-то, основной массой людей воспринимались не как сейчас. Это, кстати, заслуга, в том числе, Галилея с его телескопом и Бруно с его логикой и воображением — в склонении мира к правильному их восприятию.

Однако если Бруно пострадал за свои метафизические воззрения, а не только за пропаганду гелиоцентрической (с Солнцем в центре) системы, то Галилею инквизиция таки вписала в обвинительный приговор именно вот это:

Вследствие рассмотрения твоей вины и сознания твоего в ней присуждаем и объявляем тебя, Галилей, за всё вышеизложенное и исповеданное тобою под сильным подозрением у сего Св.

судилища в ереси, как одержимого ложною и противною Священному и Божественному Писанию мыслью, будто Солнце есть центр земной орбиты и не движется от востока к западу, Земля же подвижна и не есть центр Вселенной.

К этому, впрочем, присовокупили ещё и то, что Галилей нарушил прямой запрет на изложение этой мысли, но это не главное.

Главное, что инквизиция банально не поняла основную часть прозрения Галилея. Оно не в том, что Солнце, а не Земля в «центре мира», а в том, что все системы отсчёта равноправны. Этот принцип так и назван в честь него: «Принцип относительности Галилея».

Правда, этот принцип в полной своей форме относился лишь к инерциальным системам отсчёта (в том смысле, что они не просто равноправны, а вообще изнутри неотличимы друг от друга: «как в одной полетит стрела, так и в другой тоже»). Да и про Солнце, как про «чуть более истинный центр», Галилей тоже обмолвился. Но всё-таки в своём понимании устройства мира он продвинулся гораздо дальше, чем его судьи.

Ну а к настоящему моменту физика продвинулась ещё сильнее. И теперь уже понятно, что правильно всё посчитать можно относительно любой точки, и её выбор зависит лишь от задачи — от которой точки её удобнее решать, от той и надо. А «настоящих» попросту нет.

Поэтому те «образованные», которые ответили так, и особенно те, кто их таким способом проверял на образованность, на самом деле не особо-то образованные, а просто заучили наизусть нужную фразу, как заклинание.

Наконец, ещё один нюанс: в природе никто вокруг кого не вращается. Само понятие «вращение» завязано на то, что мы, люди, обладаем памятью, а потому способны заметить, что некоторые явления почти повторяются. Повспоминав расположение планет и звёзд на небе, мы можем вычислить «период повторения» и, например, изобразить эффектным эллипсом, опоясывающим Солнце, траекторию родной Земли. А потом, понаблюдав подольше, нарисовать эллипсы и для других планет тоже. И назвать этот частный случай повторяемости «вращением».

Но вот природа, в отличие от нас, видимо, не помнит своей предыстории. Или, во всяком случае, никак этого не проявляет. Имеет ли тогда смысл пытаться выяснить, а кто вокруг кого вращается «на самом деле»?

Кстати, о более долгих наблюдениях. Чтобы пронаблюдать полный оборот Плутона вокруг Солнца нам бы потребовалось смотреть в небо примерно 248 лет. А его открыли только в 1930-м. И уже успели закрыть обратно.

Или не успели?

Почему Земля вращается вокруг Солнца и крутится вокруг своей осы?

 

Человеку потребовалось множество тысячелетий на понимание того, что Земля не является центром Вселенной и пребывает в постоянном движении.

Фраза Галилео Галлилея «И все-таки она вертится!» навсегда вошла в историю и стала своеобразным символом той эпохи, когда ученые из разных стран пытались опровергнуть теорию о геоцентрической системе мира.

Хотя вращение Земли было доказано около пяти столетий назад, точные причины, побуждающие ее двигаться, неизвестны до сих пор.

Почему Земля крутится вокруг оси?

В Средневековье люди считали, что Земля неподвижна, а Солнце и другие планеты вертятся вокруг нее. Только в XVI веке астрономам удалось доказать обратное. Несмотря на то что многие связывают это открытие с Галлилеем, на самом деле оно принадлежит другому ученому – Николаю Копернику.

Именно он в 1543 году написал трактат «Об обращении небесных сфер», где выдвинул теорию о движении Земли вокруг Солнца. Долгое время эта идея не получала поддержки ни со стороны его коллег, ни со стороны церкви, но в итоге оказала огромное влияние на научную революцию в Европе и стала основополагающей в дальнейшем развитии астрономии.

 

После того как теория о вращении Земли была доказана, ученые принялись искать причины этого явления. На протяжении последних столетий было выдвинуто множество гипотез, но даже сегодня точно ответить на этот вопрос не может ни один астроном.

В настоящее время существует три основные версии, которые имеют право на жизнь – теории об инертном вращении, магнитных полях и воздействии на планету солнечного излучения.

Теория об инертном вращении

Некоторые ученые склонны полагать, что когда-то (еще во времена своего появления и формирования) Земля раскрутилась, а сейчас вращается по инерции. Образовавшись из космической пыли, она стала притягивать к себе другие тела, которые придавали ей дополнительный импульс. Это предположение относится и к другим планетам Солнечной системы.

У теории есть немало противников, поскольку она не может объяснить, почему в разное время скорость движения Земли то увеличивается, то уменьшается. Непонятен также тот факт, по какой причине некоторые планеты Солнечной системы вращаются в другую сторону, как например Венера.

Теория о магнитных полях

Если попытаться соединить между собой два магнита с одинаково заряженным полюсом, они начнут отталкиваться друг от друга. Теория о магнитных полях предполагает, что полюса Земли тоже заряжены одинаково и как бы отталкиваются друг от друга, что заставляет планету вращаться.

Что интересно, недавно ученые сделали открытие, согласно которому магнитное поле Земли толкает ее внутренне ядро с запада на восток и заставляет его вращаться быстрее, чем остальная планета.

Гипотеза о воздействии Солнца

Наиболее вероятной принято считать теорию об излучении Солнца. Хорошо известно, что оно прогревает поверхностные оболочки Земли (воздух, моря, океаны), но при этом нагрев происходит неравномерно, в результате чего образуются морские и воздушные течения.

Именно они при взаимодействии с твердой оболочкой планеты заставляют ее вращаться. Своего рода турбинами, определяющими быстроту и направление движения, выступают континенты. Если они недостаточно монолитны, начинается их дрейф, что оказывает влияние на рост или снижение скорости.

Почему Земля движется вокруг Солнца?

Причиной обращения Земли вокруг Солнца называют инерцию. 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.

Треть россиян считает, что Солнце вращается вокруг Земли

Накануне Дня российской науки, который с 1999 г. отмечается 8 февраля, Всероссийский центр изучения общественного мнения (ВЦИОМ) проверил знания россиян. 29-30 января 2011 г. 1600 россиянам были заданы 13 простейших вопросов из различных областей знаний. Результаты немало удивили исследователей (см. таблицу).

Треть (32%) респондентов считает, что Солнце вращается вокруг Земли. Причем годом ранее так считали 28% наших соотечественников. 62% ответили на элементарный вопрос верно. 6% — вовсе не нашлись что ответить. А 20% уверены, что полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за один месяц.

76% россиян полагают, что центр Земли горячий. 78% знают, что кислород, которым мы дышим поступают из растений. Но 11% уверены, что радиоактивное молоко можно сделать безопасным, если его просто прокипятить. И целых 55% не сомневаются, что вся радиоактивность – дело рук человеческих.

В том, что атомы меньше электронов, уверены 18% россиян. О том, что континенты, на которых мы живем, движутся уже миллионы лет и будут продолжать двигаться в будущем слышали 71% наших соотечественников.

В том, что первые люди жили в ту же эпоху, что и динозавры, не сомневается 29% россиян. В том, что нынешние люди развились из ранних видов человека, уверены 61% россиян. При этом 20% россиян почему-то уверены, что пол ребенка определяют гены матери.

46% считают, что антибиотики убивают вирусы так же хорошо, как и бактерии. 26% полагают, что лазер работает, фокусируя звуковые волны.

Научные заблуждения более свойственны женщинам, нежели мужчинам. Так, женщины чаще считают, что радиоактивность — дело человеческих рук (58% против 51% среди мужчин), верят в способность антибиотиков убивать вирусы так же, как и бактерии (48% против 43% соответственно), и более склонны утверждать, что Солнце является спутником Земли (34% против 29% соответственно). Впрочем, есть и исключение: мужчины чаще женщин верят в то, что лазер работает, фокусируя звуковые волны (29% против 23% среди женщин).

Образование

Образование
  • Добро пожаловать на   официальный сайт  ­ Московского планетария
    МЫ ОТКРЫТЫ С 10:00 ДО 21:00, ­ВТОРНИК-ВЫХОДНОЙ. ­ЛУНАРИУМ ВРЕМЕННО ЗАКРЫТ.
    БИЛЕТЫ МОЖНО ПРИОБРЕСТИ ­ →  только онлайн
    OЗНАКОМЬТЕСЬ ­ →  С ВРЕМЕННЫМИ ПРАВИЛАМИ ПОСЕЩЕНИЯ
Скрыть Адрес и время работы

Время работы:

Залы планетария: 10:00 — 21:00
«Ретро-кафе»: 10:00 — 20:00
Выходной день: вторник

Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.

Адрес и время работы

Время работы:

Залы планетария: 10:00 — 21:00
«Ретро-кафе»: 10:00 — 20:00
Выходной день: вторник

Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.

Для всей семьи Субботний семейный лекторий

Школьникам Учебные лекции по астрономии для 9-11 классов

Школьникам Цикл лекций «Звездные уроки»

Детям 5-8 лет Театр увлекательной науки

Школьникам Школа увлекательной науки

Школьникам Астрономические кружки

Взрослым Курсы для взрослых

Школьникам Астрономия на сфере

Взрослым Трибуна ученого


Наш сайт использует cookies. Продолжая, вы соглашаетесь на хранение файлов cookies.OK

Планеты Солнечной системы: восемь и одна

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

Как вращается Земля? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

Земля не стоит на месте, а находится в непрерывном движении. Благодаря тому, что она вращается вокруг Солнца, на планете происходит смена времён года. Однако не все помнят, что, облетая небесное светило, Земля ещё успевает крутиться вокруг своей собственной оси. Именно это движение вызывает за окном перемену дня и ночи и называется суточным. 

Разобраться, как и с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и своей оси, АиФ.ru помог астрофизик, сотрудник Московского планетария Александр Перхняк. 

Движение Земли вокруг своей оси

Как Земля вращается вокруг своей оси?

Во время вращения Земли вокруг своей оси* остаются неподвижными только две точки: Северный и Южный полюса. Если их соединить воображаемой линией, то получится ось, вокруг которой вращается Земля. Земная ось не перпендикулярна, а находится под углом 23,5° к земной орбите**.

С какой скоростью Земля вращается вокруг своей оси?

Земля вращается вокруг своей оси со скоростью 465 м/с, или 1 674 км/ч. Чем дальше от экватора***, тем скорость движения планеты меньше.

«Мало кто знает, что на удалении от экватора скорость вращения Земли становится меньше. Наглядно это выглядит следующим образом. Город Кито находится вблизи линии экватора, значит, он и его жители незаметно для себя совершают вместе с Землёй поворот на скорости 465 м/с. А вот скорость вращения москвичей, проживающих гораздо севернее экватора, будет почти в два раза меньше: 260 м/с», — рассказал Перхняк.

В какую сторону вращается Земля?

Вращение Земли вокруг своей оси происходит с запада на восток. Если смотреть на Землю сверху в направлении Северного полюса, то она будет вращаться против часовой стрелки.

Меняется ли скорость движения Земли вокруг своей оси? 

Да, меняется. Ежегодно ход Земли замедляется в среднем на 4 миллисекунды. 

«Астрофизики связывают это явление с Лунным притяжением, которое, как известно, влияет на приливы и отливы на нашей планете. Так вот, когда они происходят, Луна как бы пытается притянуть воду к себе, двигая её в направлении, противоположном ходу Земли. Из-за этого своеобразного противодействия на дне водоемов возникает незначительная сила трения, которая, в соответствии с законами физики, замедляет скорость движения Земли. Незначительно, всего на 4 миллисекунды в год», — уточнил Перхняк.

Движение Земли вокруг Солнца

Как Земля вращается вокруг Солнца?

Вокруг Солнца наша планета вращается по орбите длиной более 930 млн км. 

С какой скоростью? 

Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/c, то есть 107 218 км/ч.

За какое время Земля совершает полный оборот вокруг Солнца? 

Один полный оборот вокруг Солнца Земля совершает примерно за 365 суток. Промежуток времени, за который Земля полностью оборачивается вокруг Солнца, называется годом. 

В какую сторону движется Земля, облетая Солнце?

Вокруг Солнца Земля вращается с запада на восток, как и вокруг своей оси. 

На каком расстоянии Земля вращается вокруг Солнца?

Земля вращается вокруг Солнца на расстоянии около 150 млн км.

Как изменяются времена года?

Во время вращения Земли вокруг Солнца её угол наклона не меняется. В результате на одной части своей траектории Земля будет больше повёрнута к Солнцу своей нижней половиной: Южным полушарием, где наступает лето. А в это время Северный полюс будет практически скрыт от солнца: значит туда приходит зима. Дважды в год Солнце примерно одинаково освещает Северное и Южное полушария: это время весны и осени. Эти моменты ещё известны как весеннее и осеннее равноденствие.

Почему Земля не падает на Солнце?

«Когда Земля вращается вокруг Солнца, вырабатывается центробежная сила, которая пытается постоянно отбросить нашу планету. Но у неё это не получится. А всё потому, что Земля всегда движется вокруг светила с одинаковой скоростью и находится от него на безопасном расстоянии, соотносимом с центробежной силой, с которой Землю и пытаются выбить с орбиты. Вот почему Земля не падает на Солнце и не улетает в космос, а продолжает двигаться по заданной траектории», — сказал Александр Перхняк. 


*Земная ось — это воображаемая прямая, проходящая через центр Земли от Северного до Южного полюса. Земля крутится вокруг собственной оси.

**Земная орбита — траектория движения Земли вокруг Солнца.

***Экватор — воображаемая линия, которая делит Землю на Северное и Южное полушария.

Виды Земли из космоса. Уникальные фотографии неповторимой планеты

«Голубой шарик» — на сегодняшний день самое подробное изображение Земли. Фото сшито из множества снимков планеты, сделанных 24 января 2012 года. © NASA Солнце поднимается над Тихим океаном, освещая его. Фото сделано астронавтомРейдом Уайзманом 2 сентября 2014 года. © NASA Фото, сделанное на Международной космической станции 7 декабря 2014 года бортинженером Барри Уиолмором. В кадр попали Великие озера, расположенные в центральной части США. © NASA Снимок Земли со стороны Луны, сделанный астронавтом Уильямом Андерсом 24 декабря 1968 года во время полёта космического корабля «Аполлон-8» вокруг Луны. © NASA Экипаж Еxpedition 32 на борту Межнурародной космической станции на фоне Южного сияния над Землей. Фото сделано 15 июля 2012 года. © NASA Изображение Земли ночью, составленное из четырех фотографий, которые были сделаны космической камерой ESA OSIRIS в апреле и октябре 2012 года. © NASA Астронавт Саманта Кристофоретти сфотографировала Международную космическую станцию на фоне Аденского залива в Африке. © NASA Вид на Землю из космоса. На фотографию попали Африка и окружающие ее океаны, также можно увидеть тропический циклон Joalane над Индийским океаном. Фото сделано 9 апреля 2015 года. © NASA Вид из космоса рудника (Morenci Copper Mine) на юго-востоке штата Аризона, где в 1860-х искали золото, а нашли медь. © NASA Вид на Землю из иллюминатора Международной космической станции. Фото сделано 12 июня 2013 года. © NASA

Виды Земли из космоса. Уникальные фотографии неповторимой планеты

«Голубой шарик» — на сегодняшний день самое подробное изображение Земли. Фото сшито из множества снимков планеты, сделанных 24 января 2012 года. © NASA Солнце поднимается над Тихим океаном, освещая его. Фото сделано астронавтомРейдом Уайзманом 2 сентября 2014 года. © NASA Фото, сделанное на Международной космической станции 7 декабря 2014 года бортинженером Барри Уиолмором. В кадр попали Великие озера, расположенные в центральной части США. © NASA Снимок Земли со стороны Луны, сделанный астронавтом Уильямом Андерсом 24 декабря 1968 года во время полёта космического корабля «Аполлон-8» вокруг Луны. © NASA Экипаж Еxpedition 32 на борту Межнурародной космической станции на фоне Южного сияния над Землей. Фото сделано 15 июля 2012 года. © NASA Изображение Земли ночью, составленное из четырех фотографий, которые были сделаны космической камерой ESA OSIRIS в апреле и октябре 2012 года. © NASA Астронавт Саманта Кристофоретти сфотографировала Международную космическую станцию на фоне Аденского залива в Африке. © NASA Вид на Землю из космоса. На фотографию попали Африка и окружающие ее океаны, также можно увидеть тропический циклон Joalane над Индийским океаном. Фото сделано 9 апреля 2015 года. © NASA Вид из космоса рудника (Morenci Copper Mine) на юго-востоке штата Аризона, где в 1860-х искали золото, а нашли медь. © NASA Вид на Землю из иллюминатора Международной космической станции. Фото сделано 12 июня 2013 года. © NASA

Как движутся Солнце, Земля и Луна?

Мы всегда в движении! Даже когда вы стоите на месте, вы двигаетесь! Вы движетесь, потому что Земля и все в нашей солнечной системе постоянно движется.

Наша солнечная система включает Солнце, девять планет и их Луны, кометы и астероиды. Эти объекты иногда называют небесными телами, и они тоже постоянно движутся.

В центре всего этого находится Солнце.Солнцу требуется 25 дней, чтобы полностью повернуться вокруг него.

Земля, которая является третьей планетой от Солнца, вращается за 24 часа. Это то, что вызывает день и ночь. Когда Земля вращается, она также движется или вращается вокруг Солнца.

Путь Земли вокруг Солнца называется ее орбитой. Земле требуется один год, или 365 1/4 дня, чтобы полностью облететь Солнце.

Когда Земля вращается вокруг Солнца, Луна вращается вокруг Земли. Орбита Луны длится 27 1/2 дней, но из-за того, что Земля продолжает двигаться, Луне требуется два дополнительных дня, 29 1/2, чтобы вернуться в то же место на нашем небе.

Величайший из когда-либо сделанных снимков Луны и Земли: Аполлон-8, первая пилотируемая экспедиция на Луну, вышел на лунную орбиту в канун Рождества, 24 декабря 1968 года. В тот вечер командир астронавтов Фрэнк Борман, командирский модуль Пилот Джим Ловелл и пилот лунного модуля Уильям Андерс провели прямую трансляцию с лунной орбиты, в которой они показали фотографии Земли и Луны, видимые с их космического корабля. Ловелл сказал: «Огромное одиночество внушает трепет и заставляет вас осознать, что у вас есть на Земле.Они закончили трансляцию тем, что съемочная группа по очереди читала книгу Бытия. Кредит изображения: НАСА

Полумесяц, Юпитер и Венера образуют небесный треугольник над Бруклинским мостом 1 декабря 2008 года. Две планеты образовали нижнюю линию треугольника, имитирующую форму моста через Ист-Ривер в Нью-Йорке. © Марк Д. Филлипс

Этот сайт был разработан, чтобы дать вашему классу обзор астрономии и помочь им понять, почему может произойти полное солнечное затмение.Каждый раздел начинается с простого вопроса, ответ на который выражается словами, картинками, анимацией и упражнениями. Каждый раздел занимает примерно 5 минут, каждое действие различается.

Долорес Петерсон в течение девяти лет работала учителем в муниципальном школьном округе 3 Нью-Йорка, когда она подготовила этот план урока для Kidseclipse. Она имеет степень магистра образования Городского университета Нью-Йорка.

Урок 2 программы Kidseclipse TEACH

AI Коперник «обнаруживает», что Земля вращается вокруг Солнца

Физики разработали искусственный интеллект, который думает, как астроном Николай Коперник, понимая, что Солнце должно быть в центре Солнечной системы.Предоставлено: NASA / JPL / SPL

.

Астрономам потребовались века, чтобы понять это. Но теперь алгоритм машинного обучения, вдохновленный мозгом, выяснил, что он должен поместить Солнце в центр Солнечной системы, основываясь на том, как движения Солнца и Марса появляются с Земли. Этот подвиг — одно из первых испытаний техники, которую исследователи надеются использовать для открытия новых законов физики и, возможно, для переформулирования квантовой механики путем поиска закономерностей в больших наборах данных. Результаты должны быть опубликованы в Physical Review Letters 1 .

Физик Ренато Реннер из Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе и его сотрудники хотели разработать алгоритм, который мог бы преобразовывать большие наборы данных в несколько основных формул, имитирующих способ, которым физики придумывают краткие уравнения, такие как E = мк 2 . Для этого исследователям пришлось разработать новый тип нейронной сети — систему машинного обучения, вдохновленную структурой мозга.

Обычные нейронные сети учатся распознавать объекты, такие как изображения или звуки, путем обучения на огромных наборах данных.Они обнаруживают общие черты — например, «четыре ноги» и «заостренные уши» могут использоваться для идентификации кошек. Затем они кодируют эти особенности в математических «узлах», искусственном эквиваленте нейронов. Но вместо того, чтобы превращать эту информацию в несколько легко интерпретируемых правил, как это делают физики, нейронные сети являются чем-то вроде черного ящика, распространяющего полученные знания по тысячам или даже миллионам узлов непредсказуемым и трудным для интерпретации способами.

Итак, команда Реннера разработала своего рода «лоботомизированную» нейронную сеть: две подсети, которые были связаны друг с другом всего лишь несколькими звеньями.Первая подсеть будет учиться на данных, как в типичной нейронной сети, а вторая будет использовать этот «опыт» для создания и проверки новых прогнозов. Поскольку две стороны соединяли несколько каналов, первая сеть была вынуждена передавать информацию другой в сжатом формате. Реннер сравнивает это с тем, как консультант может передать полученные знания студенту.

Позиционирование планеты

Одним из первых тестов было предоставление сети смоделированных данных о движении Марса и Солнца в небе, если смотреть с Земли.С этой точки зрения орбита Марса вокруг Солнца кажется неустойчивой, например, он периодически становится «ретроградным», меняя свой курс. На протяжении веков астрономы думали, что Земля находится в центре Вселенной, и объясняли движение Марса предположением, что планеты движутся по небольшим кругам, называемым эпициклами, в небесной сфере. Но в 1500-х годах Николай Коперник обнаружил, что движения можно предсказать с помощью гораздо более простой системы формул, если и Земля, и планеты вращаются вокруг Солнца.

Нейронная сеть команды разработала формулы в стиле Коперника для траектории Марса, заново открыв «один из самых важных сдвигов парадигм в истории науки», — говорит Марио Кренн, физик из Университета Торонто в Канаде, который работает над применение искусственного интеллекта к научным открытиям.

Реннер подчеркивает, что хотя алгоритм выводит формулы, человеческий глаз необходим, чтобы интерпретировать уравнения и понимать, как они связаны с движением планет вокруг Солнца.

«Эта работа важна, потому что она позволяет выделить важнейшие параметры, описывающие физическую систему», — говорит робототехник Ход Липсон из Колумбийского университета в Нью-Йорке. «Я думаю, что такие методы — наша единственная надежда понять все более сложные явления в физике и за ее пределами и идти в ногу с ними», — говорит он.

Реннер и его команда хотят разработать технологии машинного обучения, которые помогут физикам разрешить очевидные противоречия в квантовой механике.Теория, кажется, дает противоречивые предсказания относительно результата эксперимента и того, как его видит наблюдатель, подчиняющийся ее законам 2 .

«Возможно, нынешняя формулировка [квантовой механики] в некотором роде просто исторический артефакт», — говорит Реннер. Он добавляет, что компьютер мог бы предложить формулировку, свободную от таких противоречий, но новейшие методы команды еще не достаточно сложны для этого. Чтобы двигаться к этой цели, он и его сотрудники пытаются разработать версию своей нейронной сети, которая может не только учиться на экспериментальных данных, но и предлагать совершенно новые эксперименты для проверки своих гипотез.

Когда мы поняли, что Земля вращается вокруг Солнца?

В: Каковы общепринятые доказательства того, что Земля вращается вокруг Солнца? Когда это осознание произошло?

A: У нас не было прямого обзора Земли до начала космической эры. Чтобы найти физические доказательства того, что наша планета вращается вокруг Солнца, потребовалось некоторое умное мышление, чтобы доказать, что эта гелиоцентрическая модель нашей Солнечной системы представляет реальность.

Идея древняя.Примерно в 230 г. до н.э. греческий философ Аристарх предположил, что это так. Он был выдающимся наблюдателем и основал эту идею на тщательных наблюдениях. Тем не менее, без прямых доказательств того, что Земля движется, вселенная Аристотеля с центром в центре Земли оставалась доминирующей моделью на протяжении веков.

В 1610 году Галилей направил свой новый телескоп на Венеру. К его изумлению, он увидел, что планета проходит через фазы точно так же, как Луна. Галилей правильно предположил, что это могло произойти только в том случае, если бы Венера имела орбиту ближе к Солнцу, чем орбита Земли.

С помощью улучшенных телескопов астрономы начали искать другое доказательство движения Земли вокруг Солнца — звездный параллакс. Орбита Земли огромна — около 186 миллионов миль (300 000 километров) в диаметре. Если астроном измеряет положение ближайшей звезды, а затем измеряет его снова шесть месяцев спустя, видимое положение звезды на фоне более далеких звезд должно немного измениться.

Наблюдение за этим доказало бы, что Земля на самом деле не неподвижна.Только в 1838 году астроном наконец обнаружил этот сдвиг. В том же году немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель успешно измерил параллакс звезды 61 Лебедя.

И еще одно доказательство. Представьте, что вы стоите на месте, а дождь идет прямо. Чтобы оставаться сухим, просто держите зонт прямо над головой. Однако, когда вы начнете ходить, вам нужно наклонить зонт «под дождь», даже если дождь идет прямо. Чем быстрее вы идете, тем больше должен быть наклон.

Когда Земля вращается вокруг Солнца, мы можем обнаружить «наклон» входящего звездного света. Английский астроном Джеймс Брэдли случайно обнаружил это явление в 1725 году, когда искал звездный параллакс! Эта аберрация звездного света, как ее называют, является результатом света, имеющего конечную скорость, и движения Земли вокруг Солнца.

Раймонд Шубинский
Соучастник редактора

Итак, кто решил, что Земля вращается вокруг Солнца? | Вэй Сян

Это Николай Коперник, верно? Ну не совсем. Изображение Вадима Садовского, получено через Reader’s Digest.

Хотя я встречал людей, спорящих о том, плоская Земля или круглая, я почти не встречал никого, кто бы спорил о том, вращается ли Земля вокруг Солнца или Солнце вращается вокруг Земли. Я уверен, что эта дискуссия существует в какой-то неясной части этого мира. Я не хочу в этом участвовать.

Тем из нас, кто знаком с коперниканской революцией, мы познакомимся со сдвигом парадигмы, произошедшим между серединой 16 века и концом 17 века.Революция закончилась тем, что научное сообщество (и мы сегодня) приняло гелиоцентрическую модель Вселенной (планеты вращаются вокруг Солнца) и отвергло геоцентрическую модель (Солнце и другие планеты вращаются вокруг Земли).

Революция произошла не в одночасье. Она началась с книги Коперника «О вращении небесных сфер» и закончилась «Началами» Ньютона. Он растянулся примерно на столетие, а Галилей был центром романтизированной истории.

Коперниканская революция широко рассказывается в повествовании о науке против религии. Ученые часто используют эту историю о мученике Галилея как о человеке, который умер за науку, и что религия была (и остается) главным препятствием на пути научного прогресса.

Действительно, Галилей был достаточно храбрым, чтобы противостоять предрассудкам и преследованиям со стороны Церкви, и умер со своими идеями. Если Коперник стоял за наукой, то Галилей, несомненно, был популяризатором.

Но последнее неверно.Главным соперником гелиоцентрической модели Коперника была не Церковь — она ​​была, но не главным конкурентом .

Это была сама наука.

Мы можем интуитивно подумать, что научная революция происходит, когда научное сообщество находит более истинную «истину». Я думаю, что популярные СМИ и культура ответственны за этот фальшивый образ.

Научные революции не происходят из-за того, что ученые что-то не так обнаружили. Напротив, наука начинается с понимания того, что не так.И он пытается это исправить.

Это то, что Кун наблюдает в своей выдающейся работе Структуры научных революций . Научное сообщество сознательно выберет набор проблем для решения, а также выберет методы и приемы, используемые для решения этих проблем. Это процесс решения головоломок, который он называет нормальной наукой.

Следовательно, ни одна наука не начинается безупречно. Они наследуют набор проблем, которые намереваются решить.Стремиться решить как можно больше этих проблем, пока они не перестанут двигаться дальше. Когда это происходит, возникает кризис .

Это время, когда конкретная проблема или конкретное несоответствие сохраняется в течение очень долгого времени. И это случай с коперниканской революцией. Несоответствие в движении планет в сочетании с постоянно возрастающей сложностью геоцентрической модели привело к смене парадигмы.

Но изменение не было радикальным. И не сразу и единодушно.Как мы увидим, теория Коперника далеко не соответствовала теории Птолемея и не была проще.

Итак, мы увидим, что революций не происходит, потому что наука осознала свою неправоту. Нет, революции происходят, когда наука понимает, что не может исправить то, что изначально было неправильным.

Представьте, если бы наши планеты двигались по последовательной и однородной схеме, которую можно было бы легко объяснить с помощью простой теории. Не было бы большой проблемы, не так ли?

Если Меркурий движется по последовательной схеме, любой, не обладающий глубокими знаниями математики или физики, может указать на ночное небо и сказать: «Это то место, где Меркурий будет в следующем месяце».Вам не обязательно быть совершенным, но, по крайней мере, вы можете сказать, в каком направлении будет двигаться Меркурий.

Но все не так просто — очевидно.

Во-первых, планеты не движутся с постоянной скоростью. Это означает, что Венера может решить двигаться быстрее в этом месяце, а затем двигаться медленнее в следующем месяце.

Во-вторых, планеты не движутся в одном направлении, они ретроградны (движутся назад).

Ретроградное движение Марса. Фотографии были сделаны в 2005 году. Представляете, заходили сюда.

До Коперника доминирующая теория нашей Вселенной исходила от астронома Клавдия Птолемея (ок.100 — около 170 г. н.э.). Он предложил геоцентрическую модель Вселенной, в которой Солнце и все планеты нашей солнечной системы вращаются вокруг Земли.

Птолемею пришлось совмещать эти проблемы со своей теорией. Он объяснил непоследовательность в движении планет, введя «эквант» для каждой планеты. Это означает, что каждая планета не вращается по орбите с Землей в центре (см. Диаграмму ниже). Если смотреть на Землю, эти планеты вращаются по эллиптической орбите.

Чтобы учесть ретроградное движение, он ввел эпициклы — мини-орбиту в дополнение к орбите вокруг Земли.Итак, наблюдаемое нами ретроградное движение вызвано орбитой планеты вокруг своего эпицикла. С нашей точки зрения, похоже, что планета ретроградная.

Эта диаграмма является упрощенной версией. Поскольку несоответствия и аномалии для модели Птолемея постоянно увеличивались, астрономам приходилось постоянно вводить эпициклы за эпициклами, чтобы учесть эти аномалии. Но, как отмечает Кун, эти аномалии так и не были устранены полностью. Эпициклы продолжают превращаться в беспорядок.

Диаграмма, показывающая эквант и эпицикл.Представьте себе доступ сюда.

В результате получается сбивающая с толку модель Вселенной, в которой каждая планета имеет свою собственную орбиту и эпициклы (и эпи-эпициклы). Короче говоря, каждая планета движется в упорядоченном беспорядке. На самом деле ни одна из планет не движется по видимому кругу.

Все в беспорядке (см. Ниже), кроме Земли.

Птолемей попытался учесть ретроградное движение планет, введя эпициклы для каждой планеты. В конечном итоге был принят гелиоцентризм, потому что он был проще.В работах Галилея и Ньютона гелиоцентризм, наконец, оказался более точным, чем геоцентризм Птолемея. Синяя точка представляет Землю. Изображение предоставлено MalinC Math.

Когда Коперник впервые разработал свою гелиоцентрическую модель, она была далеко не такой точной, как модель Птолемея. Историки вроде Куна утверждают, что мотивацией Коперника было упростить абсурдно сложную модель, предложенную Птолемеем. В частности, Коперник считал, что планеты должны следовать равномерному круговому движению; более простой круг, а не круги внутри кругов внутри круга.

Модель Коперника попыталась объяснить те же два явления, которые пытался объяснить Птолемей.

Во-первых, планеты движутся с непостоянной скоростью. Если Земля движется вместе с планетами по собственной орбите, мы можем легко объяснить, почему это так.

Представьте себе забег на 400 метров. Все гонщики стартуют в разных стартовых точках. Но почему-то они все догонят друг друга после трех поворотов, верно? Гонщик на крайней полосе стартует дальше всего впереди, но все остальные догнали бы его около финиша.

Во-вторых, планеты ретроградны. В отличие от Птолемея, модель Коперника говорит нам, что ретроградное движение — это всего лишь иллюзия. На самом деле планеты не движутся назад (см. Иллюстрацию ниже).

Иллюстрация очевидного ретроградного движения Марса.

Но модели Коперника не были идеальными; отнюдь не.

Тихо Браге (1546–1601) был астрономом времен Коперника и Галилея, который стремился подтвердить теорию Птолемея с этими противоречиями. В то время у него были относительные успехи в объяснении несоответствий в движении планет.

Система Тихоника была более точной в предсказании и учете движения планет, чем модель Коперника. В некотором смысле Тихо Браге возродил силу геоцентрической модели, поскольку она заменяет модель Коперника.

Доктор Майкл Браун в книге The Conversation пишет:

«Астроном-историк Оуэн Джинджерич и его коллеги вычислили координаты планет, используя модели Птолемея и Коперника той эпохи, и обнаружили, что обе имеют сопоставимые ошибки.В некоторых случаях положение Марса ошибочно на 2 градуса или более (намного больше диаметра Луны) ».

Многие из нас могут предположить, что более точной теорией будет та, которая принята научным сообществом.

Но это не так.

Долгое время теория Коперника была значительно менее точной, чем модель Птолемея. Таким образом, историки науки полагали, что простота модели Коперника выдержала десятилетия критики.

Считалось, что с телескопом Галилея Коперниканская революция начала набирать обороты. Во многом так и было.

Например, с помощью улучшенного телескопа Галилео астрономы могли наблюдать различные фазы планет.

Если геоцентрическая модель Птолемея верна, тогда мы сможем наблюдать только «ночную сторону» Венеры и Меркурия. Но Галилей смог наблюдать «дневную сторону» этих планет.

Однако Галилей не помог объяснить аномалии модели Коперника.Фактически, геоцентрическая модель Тихо все еще побеждает в войне за точность. Кто-то может возразить, что постоянные преследования со стороны Римской церкви сдерживали его прогресс.

Фактически, Кеплер и Ньютон заключили сделку с теорией Коперника.

Иоганн Кеплер (1571–1630) имел дело с особой аномалией: Марсом. С помощью геоцентрической модели Тихо Кеплер смог уточнить гелиоцентрическую модель Коперника. В конечном итоге она превзошла по точности теории Коперника и Птолемея.

Но остаются вопросы. Как это возможно, что Земля движется вокруг Солнца, а все на ней неподвижно? Как так получилось, что планеты смогли оставаться на однородных круговых орбитах вокруг Земли?

Эти вопросы были заданы Исааком Ньютоном (1643–1727). Обе его теории движения и гравитации позволили науке получить более четкое представление о нашей Солнечной системе.

Ньютон разработал три закона движения. В конечном итоге они объяснили, как Земля и все другие планеты смогли поддерживать стабильную орбиту вокруг Солнца.Это также объясняет, почему вещи на нашей Земле не просто улетают в космос.

Теория гравитации Ньютона объясняла круговое движение наших планет. Он объяснил, что массы действуют на другие массы и что сила пропорциональна массе.

Многое из того, что мы знаем о физике и нашей Вселенной сегодня, можно приписать Ньютону. Его теория была популярна на протяжении веков, пока не возникла похожая картина: несоответствие, которое ньютоновская механика не может объяснить.

Большинство из нас, кто изучал науку и физику в какой-то момент своей жизни, слышали об этой истории.Популярный способ сказать это — романтический. Наука торжествует как голос разума и ведет человека в просвещенное будущее. Некоторые из нас могут даже знать эту историю благодаря доблестным усилиям Галилея по защите науки и разума от предрассудков религии и веры.

Но что еще более неясно, так это то, что когда Коперник впервые разработал свою гелиоцентрическую модель, она была далеко не такой точной, как модель Птолемея. Привлекательность гелиоцентрической модели для Коперника заключалась в ее простоте.

Если наука действительно прогрессирует во имя «истины», теории Коперника были бы выброшены в окно, как только они не смогли бы конкурировать с теорией Птолемея. Но они сохранялись веками.

В каком-то смысле Коперник не «решил», что Земля вращается вокруг Солнца. Когда он впервые предложил это, гелиоцентризм просто подорвал монолит геоцентризма Птолемея.

Галилей, Кеплер и Ньютон продолжают развивать теорию Коперника за столетие до официального принятия геоцентризма.Коперниканская революция длилась более века.

Таких постепенных, но радикальных изменений не произошло, потому что научное сообщество нашло лучшую «истину». Они также не осознали, наконец, что не так с их теориями. Революции происходят, когда сообщество признает, что их текущая теория достигла своих пределов, и это изменение оправдано.

Как показать, что Земля вращается вокруг Солнца

Один из моих любимых предметов — это физика для начального образования.Это урок физики, разработанный с учетом потребностей будущих учителей начальной школы — с 1 по 6 классы или около того. Чтобы вести класс, я использую версию Next Gen Physical Science and Everyday Thinking в течение долгого времени, может быть, лет 13 или около того, и это супер круто.

Одна из основных целей этого курса — помочь студентам понять природу науки — в частности, идею о том, что наука — это построение и тестирование моделей. На протяжении всего курса студенты собирают данные и строят собственные модели, но они также узнают о существующих научных моделях, таких как гелиоцентрическая (солнечно-центрированная) модель солнечной системы.

Но есть проблема, если просто пойти вперед и предположить, что Земля вращается вокруг Солнца. В течение долгого времени люди верили в различных моделей солнечной системы : геоцентрическую или земно-центрированную модель. Как сегодня мы узнаем, какая модель правильная, или, что важно, как вы, , узнаете, что это лучшая модель? Неужели мы просто должны полагаться на то, что нам говорят учебники?

Ответ — нет. Я собираюсь рассказать о трех вещах, которые вы можете наблюдать (используя простые инструменты), чтобы поддержать идею гелиоцентрической модели Солнечной системы.Кому нужно полагаться на эти глупые учебники, если ты можешь разбираться во всем сам?

Фазы Венеры

Джейми Купер / SSPL / Getty Images

Для этого наблюдения вам понадобится бинокль и немного времени. Шаг первый — выяснить, когда Венера (планета) видна с вашего местоположения. Быстрый поиск в Google должен дать вам ответ. Если его сейчас нет в небе, просто подождите несколько недель, и вы сможете увидеть его снова (без необходимости вставать в 4 часа утра).

Когда вы смотрите на Венеру в бинокль, вы должны что-то заметить.Во-первых, это явно не звезда. Во-вторых, он даже не круглый. Форма Венеры должна быть похожа на фазы Луны — это потому, что у Венеры есть фазы. Да, вы можете иметь форму «полумесяца» Венеры.

Но что это значит для геоцентрической и гелиоцентрической моделей солнечной системы? Во-первых, давайте вспомним, что вызывает фазы луны — вот напоминание. Короче говоря, половина луны освещена солнцем. Поскольку мы смотрим на Луну под разными углами, мы видим только часть освещенной половины Луны, и это вызывает фазы.То же самое и с Венерой.

1 из 4 американцев думает, что Солнце движется вокруг Земли, говорится в обзоре: Двусторонний: NPR

Вид Венеры, черная точка в центре вверху, проходящая перед Солнцем во время транзита в 2012 году. Четверть опрошенных американцев не смогли правильно ответить на самые основные вопросы по астрономии. AP скрыть подпись

переключить подпись AP

Вид Венеры, черная точка вверху в центре, проходящая перед Солнцем во время транзита в 2012 году.Четверть опрошенных американцев не ответили правильно на самые основные вопросы по астрономии.

AP

Согласно опубликованному в пятницу отчету Национального научного фонда, четверть опрошенных американцев не смогла правильно ответить, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Опрос 2200 человек в США был проведен NSF в 2012 году и опубликован в пятницу на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в Чикаго.

На вопрос «Обходит ли Земля вокруг Солнца или Солнце вращается вокруг Земли» неверно ответили 26 процентов опрошенных.

В том же опросе только 39 процентов ответили правильно (верно), что «Вселенная началась с огромного взрыва», и только 48 процентов сказали, что «Человеческие существа, какими мы их знаем сегодня, произошли от более ранних видов животных».

Чуть более половины поняли, что антибиотики неэффективны против вирусов.

Каким бы тревожным ни казался этот дефицит научных знаний, американцы справились с некоторыми вопросами лучше, чем аналогичные, но более старые опросы их китайских и европейских коллег.

Только 66 процентов людей в опросе Европейского Союза 2005 года правильно ответили на основной астрономический вопрос. Однако и Китай, и ЕС показали значительно лучшие результаты (66 процентов и 70 процентов соответственно) в вопросе об эволюции человека.

В обзоре, составленном Национальным центром изучения общественного мнения из различных источников, американцы, похоже, в целом поддерживают научные исследования и выражают наибольший интерес к новым медицинским открытиям и проблемам местной школы, связанным с наукой.Их меньше всего интересовали освоение космоса, сельскохозяйственные разработки, а также вопросы международной и внешней политики, связанные с наукой.

Что бы произошло, если бы Солнце вращалось вокруг Земли?

Опубликовано 13:04 ET 5 января 2016 г.

ДЖОНАТАН КОЭН / БИНГЕМТОНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Хироки Саяура, профессор биоинженерии, сфотографирован в Бингемтонском университете, вторник, 5 сентября 2006 г. (Фото: ДЖОНАТАН КОЭН)

Вопрос: Что бы произошло, если бы Солнце вращалось вокруг Земли?

Ответ: Вы спросили об этом, потому что узнали, что Земля вращается вокруг Солнца, верно? Действительно, именно так мы понимаем Солнечную систему сегодня; это называется гелиоцентрической моделью («гелио» означает солнце).Но в течение долгого времени на протяжении всей истории человечества люди считали, что Солнце вращается вокруг Земли; это называется геоцентрической моделью («гео» означает землю). Геоцентрическая модель естественна и честна как объяснение того, что мы видим, потому что, в конце концов, Солнце, Луна и все другие небесные тела, кажется, вращаются вокруг нашего мира, по крайней мере, с нашей точки зрения.

Большинство ученых с древних времен до средневековья использовали геоцентрическую модель, в том числе Аристотель и Птолемей в Древней Греции.Геоцентрическая модель Солнечной системы Птолемея была очень систематической, механистической и могла настолько хорошо объяснять движения небесных тел, что была широко принята как истина, пока польский математик / астроном Николай Коперник не предложил новую гелиоцентрическую модель в 16 веке. . Модель Коперника радикально изменила то, как люди понимают Вселенную. Теперь известная как Коперниканская революция, это был один из самых важных поворотных моментов в истории науки.Район Бингемтона также связан с этим великим ученым — его именем названа обсерватория и научный центр Коперника в Вестале.

Но здесь я хотел бы отметить, что в геоцентрической модели Птолемея тоже не было ничего принципиально неправильного. Это была блестящая модель, основанная на четко определенных правилах, и она точно предсказывала, как будут двигаться небесные тела. Вот почему так много людей верили, что Земля будет в центре Вселенной. Тогда почему модель Коперника в конечном итоге победила? Ответ — простота модели.Модель Птолемея требовала очень сложных механизмов, таких как вращающиеся вокруг Земли диски, несущие планеты. Напротив, Коперник показал, что, поместив Солнце в центр, наблюдаемые на небе траектории небесных тел можно объяснить просто их круговыми движениями вокруг Солнца. Эта простота не только заставила его модель завоевать научное доверие, но и вдохновила других ученых на разработку более продвинутых теорий. Например, Кеплер обнаружил математические закономерности в форме планетных орбит, а Ньютон открыл закон всемирного тяготения, чтобы элегантно объяснить почти все эти наблюдения.

Возвращаясь к вашему вопросу, Вселенная не меняет своего поведения независимо от того, думаем ли мы, что Солнце вращается вокруг Земли или наоборот. Но с вами могло бы случиться одно: если бы вы приняли геоцентрическую модель, ваше понимание Солнечной системы стало бы намного более сложным, и вам нужно было бы запоминать и вычислять намного больше вещей. Лучше выбрать более простую модель, чтобы не было таких неприятностей!

Спроси ученого проходит по воскресеньям. На вопросы отвечают преподаватели Бингемтонского университета.Учителей в районе Большого Бингемтона, желающих участвовать в программе, просят написать по адресу Ask a Scientist, через Университет Бингемтона, Управление коммуникаций и маркетинга, PO Box 6000, Binghamton, NY 13902-6000, или по электронной почте [email protected] . Для получения дополнительной информации посетите http://www.binghamton.edu/mpr/ask-a-scientist/.

ВСТРЕЧАЕТСЯ УЧАЩИХСЯ, ЗАДАЮЩИЙ ВОПРОС

Имя: Айшах Алмашни

Возраст 10

Класс: 4

Школа: Johnson City Intermediate School, Johnson City Central School District

Учитель: Michele Zaklek2

Танцы, бейсбол, чтение

Интересы носителя: инструктор по танцам, профессор колледжа, ученый

ВСТРЕЧАЙСЯ С УЧЕНЫМ

Ответил: Хироки Саяма

Должность: Директор, группа исследования коллективной динамики сложных систем, Бингемтонский университет

Департамент : Доцент кафедры биоинженерии

О ученом:

Область исследований: Сложные системы, искусственная жизнь, математическая биология, компьютерные и информационные науки

Интересы / хобби: Путешествия, прогулки, плавание

Прочтите или поделитесь этой историей: https: / / www.