Что вокруг солнца обращается: Сколько планет обращается вокруг Солнца?

Время работы:

Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.

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

Солнечная система | Виртуальная обсерватория СПбГУ

Солнечная система.

На протяжении тысячелетий человек всегда вглядывался в океан космоса. В древности астрономы видели светящиеся точки, которые двигаются среди неподвижных звезд. Они назвали эти объекты планетами, что означает «блуждающая звезда», и дали им имена римских богов. Юпитер — верховный бог, Марс — бог войны, Меркурий — посланник богов, Венера — богиня красоты и любви, Сатурн — отец Юпитера, бог земледелия.

Астрономы также наблюдали кометы с сияющими хвостами и метеоры («падающие звезды»).

Еще три планеты были обнаружены после изобретения телескопа: Уран (1781), Нептун(1846), Плутон(1930). В 2006 Плутон был классифицирован как карликовая планета.

Солнечная система состоит из Солнца, 8 планет, по крайней мере 3 карликовых планет, более 140 спутников планет, большого количества малых тел (комет и астероидов) и межпланетной среды.

Все планеты имеют орбиты в виде эллипсов, в одном из фокусов которого находится Солнце, эти орбиты почти круговые, за исключением орбиты Меркурия. Все орбиты находятся примерно в одной плоскости. Эта плоскость называется эклиптикой и определяется плоскостью в которой лежит орбита Земли. Плоскость эклиптики наклонена относительно плоскости экватора Солнца на 7°. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении, против часовой стрелки(если смотреть с северного полюса Солнца). Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°).

размеры в солнечной системе nineplanets©

Один из способов понять относительные размеры солнечной системы — представить модель, в которой все размеры уменьшены в миллиард раз. В этом случае Земля будет примерно 1.3 см в диаметре (размером с виноградину).

На картинке не изображены многочисленные малые тела, которые населяют солнечную систему: спутники планет, астероиды (малые планеты, большая их часть находится между Марсом и Юпитером), кометы, частицы межпланетного пылевого вещества. Кроме нескольких исключений, спутники планет также вращаются в плоскости эклиптики, для комет это чаще всего не справедливо.

Традиционно солнечную систему разделяли на планеты (большие тела, вращающиеся вокруг Солнца), их спутники (или луны, объекты различных размеров, вращающиеся вокруг планет), астероиды (малые твердые объекты, вращающиеся вокруг Солнца) и кометы (малые ледяные тела с сильно вытянутыми орбитами).

Внутренняя солнечная система состоит из Солнца, Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов. Внешние планеты — это Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран. (Плутон является карликовой планетой).

По физическим характеристикам планеты делятся на 2 группы: планеты типа Земли (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун)

Почти все планеты и некоторые спутники имеют атмосферу. Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода. Венера имеет толстую атмосферу из углекислого газа и небольшого количества ядовитых газов, таких как двуокись серы. Марс имеет очень тонкую атмосферу из углекислого газа. Атмосферы Юпитера, Сатурна и Урана состоят в основном из водорода и гелия. Плутон имеет тонкую атмосферу только приближаясь к Солнцу, когда он находится в удаленной от Солнца части орбиты, его атмосфера замерзает и опадает на поверхность планеты. В этом смысле Плутон похож на кометы.

За Нептуном находится пояс Койпера — область, распространяющаяся на расстояние от 30 до примерно 50 а.е. от Солнца. Он похож на пояс астероидов, но он намного больше — примерно в 20 раз шире и массивнее от 20 до 200 раз. Как и пояс астероидов, он состоит из большого количества малых тел. Объекты пояса астероидов состоят в основном из скальных пород, льда и металлов, в то время как объекты пояса Койпера в основном состоят из замерзших летучих веществ (которые называются льдами), таких как метан и аммиак, и из воды.

В древности люди считали, что Земля является центром Вселенной, и что Солнце и все остальные звезды вращаются вокруг Земли. Коперник доказал, что Земля и другие планеты нашей солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Постепенно мы исследуем все большую часть Вселенной, и появляются очевидные вопросы: есть ли другие планеты, на которых может существовать жизнь? Только относительно недавно у астрономов появились инструменты, которые позволили обнаруживать планеты, вращающиеся вокруг других звезд. В настоящее время известно более 450 внесолнечных планет.

Ученые считают заявление о существовании девятой планеты убедительным — Наука

МОСКВА, 21 января. /Корр. ТАСС Екатерина Боровикова/. Американские астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института утверждают, что наконец-то нашли убедительные доказательства существования так называемой «планеты X».

Браун и Батыгин исследовали орбиты шести небесных тел за орбитой Нептуна. Их расчеты показали, что на них должно влиять некая массивная планета. Они полагают, что планета массой в 10 раз больше чем у Земли была выброшена на окраину Солнечной системы на раннем этапе ее формирования. Теперь эта предполагаемая планета обращается вокруг Солнца по вытянутой орбите и даже в самой близкой к звезде точке орбиты находится в 7 раз дальше от Солнца, чем Нептун, а год на ней длится 15 тысяч лет.

На эту тему

Загадочную планету X пытаются обнаружить уже давно, а напрямую наблюдать ее при помощи телескопов не удавалось еще никому. Сами исследователи отмечают в своей статье, опубликованной в The Astronomical Journal, что их объяснение выглядит наиболее достоверным, но не является единственным.

По мнению экспертов, выводы Брауна и Батыгина выглядят довольно убедительно. Хотя и тут есть место для сомнения.

Убийца Плутона и планета Вулкан

Майк Браун — далеко не случайный человек, когда речь идет об исследований далеких от нас областей Солнечной системы. Он открыл несколько небольших планет за орбитой Нептуна в области, известной как пояс Койпера. Эти открытия показали, что Плутон является лишь одним из представителей класса «карликовых планет», и в результате именно по инициативе Брауна Плутон лишился статуса планеты в 2006 году. Браун написал по этому поводу книгу «Как я убил Плутон, и почему это было неизбежно», чем и заслужил нелюбовь американской публики.

«Сам Плутон неоднократно брались предсказать математики, но астрономы нашли его случайно совсем не там, где его предсказывали», — отмечает Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга МГУ.

На эту тему

Лишь один раз за всю историю астрономии математическое предсказание оказалось точным — речь идет о Нептуне, положение которого было вычислено французским математиком Леверье в 1845-1846 годах. Однако другое его предсказание оказалось неверным — он полагал, что между Солнцем и Меркурием находится еще одна планета, которую назвали «Вулкан». Такой вывод математик сделал по отклонению орбиты Меркурия, однако в начале XX века, когда Эйнштейн разработал свою теорию относительности, оказалось, что особенности орбиты Меркурия в рамках этой теории объясняются без лишней планеты в Солнечной системе.

«Со времени открытия Нептуна ничего похожего не было, и конечно, хочется повторить такую удачу. Если Брауну и его молодому коллеге это удастся, они станут поистине великими астрономами», — сказал Сурдин.

Основания для уверенности

Наиболее известные предсказания выводились до сих пор из закономерностей в движении долгопериодических комет, приходящих к нам из гипотетической области — облака Оорта. «Однако в этом случае не только существование далекого возмутителя комет, но и само существование таких закономерностей часто ставилось под вопрос», — пояснил Дмитрий Вибе, ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН.

«Батыгин и Браун исследовали существенно более надежную закономерность — схожую ориентацию орбит всех транснептуновых астероидов, движущихся по сильно вытянутым орбитам и в перигелии приближающихся к Солнцу не ближе Нептуна. Чтобы выстроить орбиты этих астероидов в примерно в одном направлении (точнее, в одном секторе), требуется некоторое постоянно действующее гравитационное возмущение», — отметил ученый.

На эту тему

Сам факт существования планеты на дальней периферии Солнечной системы не кажется исследователю чем-то невероятным. «Опубликовано уже немало расчетов, показывающих, что в молодой Солнечной системе могла быть ещё одна массивная планета, которая затем была выброшена из центральной области системы в результате взаимодействия с другими планетами-гигантами», — пояснил Вибе

Ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт, полагает, что в результатах Брауна и Батыгина можно быть полностью уверенными.

«Доводы звучат довольно убедительно. Конечно, научное сообщество последнее слово оставляет за собой. Сомневающиеся есть, но они сомневаются в небольшой степени», — сказал исследователь.

Можно ли не заметить планету

Тем не менее, несколько лет назад, в 2009 году, был запущен космический инфракрасный телескоп WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Он нашел в Солнечной системе и за ее пределами тысячи различных новых объектов, но никакой большой планеты на периферии Солнечной системы не обнаружил. «Теперь мы точно знаем, что там нет ничего похожего на Юпитер и Сатурн, а вот что касается планет, похожих на Уран и Нептун, о чем сегодня идет речь, тут нет уверенности. WISE мог их и пропустить. Но все же основания для сомнений в результатах Брауна есть», — сказал Сурдин.

На эту тему

• Другие интересные новости читайте на научно-популярном портале «Чердак»

На эту тему

Астраномія. Планеты

По видимым движениям планеты делятся на две группы – нижние (Меркурий и Венера) и верхние (все остальные, кроме Земли).

Гелиоцентрическую концепцию устройства мира предложил ещё Аристотель. Его космология была основана на следующих положениях: 1. Земля шарообразна и находится в центре Вселенной; 2. Земля неподвижна; 3. Звёзды также неподвижно укреплены на небе и обращаются вместе с ним; 4. Вселенная состоит из ряда концентрических сфер, которые двигаются с различными скоростями и приводятся в движение крайней сферой неподвижных звёзд; 5. В частности, «блуждающие светила» (т.е. планеты) движутся по семи концентрическим кругам. Для объяснения видимых движений Солнца, Луны, звёзд и планет древнегреческий учёный Клавдий Птолемей на основе представлений Аристотеля о геоцентрической системе мира в труде «Альмагест» разработал метод расчёта положения планет: планета движется с постоянной скоростью по окружности (эпициклу), центр которой, в свою очередь, с постоянной скоростью движется по другой окружности (деференту). В центре деферента находится неподвижная Земля.

Условия наблюдения небесных тел с поверхности Земли (прежде всего планет и Луны) зависит от их положения по отношению к Земле и Солнцу. Различные взаимные расположения планет (и Луны) относительно Земли (Т) и Солнца (С) называют конфигурациями.

СОЛНЕЧНАЯ СЕМЕЙКА | Наука и жизнь

Вы уже знаете, что солнечная система сформировалась приблизительно 5 миллиардов лет назад в результате сжатия газово-пылевого облака (см. «Наука и жизнь» № 3, 2008 г.). размеры её весьма внушительны: диаметр орбиты самой дальней карликовой планеты Плутон составляет 15 триллионов километров, световой луч преодолевает их за 11 часов. между тем солнечная система составляет лишь очень малую часть нашей Галактики — млечного Пути, чей диаметр около 100 тысяч световых лет. мы, земляне, живём практически на полпути от центра Галактики до её края — 27 тысяч световых лет в обе стороны. Cолнце — единственная звезда и центральное тело солнечной системы — вращается вокруг галактического центра со скоростью 220 км/с и совершает полный оборот за 226 миллионов лет — таков для нас галактический год. По сравнению с земным годом (365 дней) размеры Галактики представляются просто грандиозными.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Смена времён года происходит на Земле во время движения планеты вокруг Солнца.

Жизненный цикл Солнца.

Внутреннее строение Солнца.

‹

›

Гелиоцентрическая система Коперника

Солнце по-гречески называется Гелиос. Греки считали, что Гелиос живёт на востоке в прекрасном дворце, окружённом временами года — летом, зимой, весной и осенью. Когда утром Гелиос выезжает из своего дворца, звёзды гаснут, ночь сменяется днём. Звёзды вновь появляются на небе, когда вечером Гелиос исчезает на западе, где он пересаживается из колесницы в прекрасную лодку и переплывает море к месту восхода.

В Древней Руси тоже поклонялись богу Солнца. Его называли Ярило и в честь него каждый год весной устраивали празднества и гулянья.

На протяжении очень долгого времени люди считали, что в центре Вселенной покоится неподвижная Земля, а вокруг неё движутся все небесные тела, включая Солнце. (Такая модель называется геоцентрической: греческое слово «geo» означает «Земля».) У астрономов возникала масса трудностей в изучении движения звёзд и планет. Получалось, что они движутся по замысловатым траекториям, выделывая сложные петли и зигзаги. Но вот наконец в XVI веке польский астроном Николай Коперник разработал гелиоцентрическую систему мира. В её основе лежали следующие утверждения:

• в центре мира находится не Земля, а Солнце;

• Земля вращается вокруг своей оси;

• Земля, как и все другие планеты, обращается вокруг Солнца по окружности.

С открытием Коперника всё встало на свои места: стало понятно, как движутся планеты вокруг Солнца, и нашло объяснение видимое движение Солнца среди звёзд.

Солнце удерживает своим притяжением планеты и их спутники, астероиды, метеориты и прочие тела, которые вращаются вокруг него в одном направлении по эллиптическим орбитам. Самой большой угловой скоростью обладает ближайшая к Солнцу планета Меркурий — она совершает полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток; самая удалённая планета Нептун — за 165 лет. Между ними расположились Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Уран.

Плутон, открытый в 1930 году, считался планетой до 24 августа 2006 года. В тот день на основании результатов по-следних исследований Международный астрономический союз лишил его этого статуса.

Почему Солнце всходит и заходит?

Земля — третья планета Солнечной системы — совершает полный оборот вокруг Солнца, как известно, за 365 дней. Два раза в году — 21 марта и 23 сентября — Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе, а день равен ночи (ровно по 12 часов). 21 марта называется днём весеннего равноденствия (начало астрономической весны). 23 сентября — день осеннего равноденствия (начало астрономической осени).

А когда же начинаются астрономические зима и лето? Зима — 22 декабря (самый короткий день зимнего солнцестояния), а лето — 22 июня (самый длинный день летнего солнцестояния). В эти дни Солнце, конечно, не восходит точно на востоке и не заходит точно на западе. Оно появляется летом на северо-востоке, а зимой — на юго-востоке; заходит летом — на северо-западе, а зимой — на юго-западе. Так Солнце прогуливается по небу каждый день на протяжении нескольких миллиардов лет!

Гномон и световая астрономическая линейка

Первым астрономическим инструментом для наблюдений за Солнцем была обыкновенная палка. Ею пользовались когда-то древние астрономы. Палка — инструмент, конечно, очень простой, но если воткнуть её вертикально в землю, то можно наблюдать за тенью, которую она отбрасывает, когда освещается Солнцем. В астрономии её называют «гномон». Чем выше поднимается Солнце, тем короче тень от гномона. Самая короткая тень бывает в полдень, когда Солнце находится на юге, в наиболее высокой точке своего пути.

Люди придумали разные способы, с помощью которых можно определить расстояние до небесных тел — Луны, Солнца, звёзд. Для этого потребовались и математика, и очень точные измерительные приборы, и многое другое. Но самым главным помощником в определении расстояния до звёзд и планет стал световой луч. Проворнее луча нет ничего, только он может за одну секунду пролететь целых 300 тысяч километров. Например, световой луч от Солнца достигает Земли за 8 минут 20 секунд и пролетает за это время почти 150 миллионов километров — именно на таком расстоянии от Солнца находится наша Земля.

Вообразить себе 150 миллионов километров очень трудно, в обычной жизни людям с такими расстояниями не приходится иметь дело. Если человек отправляется из Москвы в Санкт-Петербург, ему предстоит проехать или пролететь всего около 700 километров. Тысячи километров отделяют Москву от Владивостока. Десятки тысяч километров потребуется преодолеть, чтобы совершить кругосветное путешествие. Конечно, быстрее всех Землю облетали космонавты. Например, Юрий Алексеевич Гагарин — первый в мире космонавт — облетел Землю за 108 минут с первой космической скоростью — 8 км/с. А до Солнца даже при второй космической скорости — 11,2 км/с — пришлось бы лететь несколько месяцев.

Когда люди узнали, на каком расстоянии от Земли находится Солнце, они поняли, что оно очень большое. С чем же сравнить Солнце, чтобы понять, как оно велико? Наверное, лучше всего — с Землёй, на которой мы живём. Попробуем вообразить себе большущий пустой шар такой величины, как Солнце, и много «маленьких» шариков размером с Землю. Сколько же «маленьких» шариков поместится в одном большом? Оказывается, 1 миллион 300 тысяч! Диаметр Земли — 12 756,2 километра, а Солнца — в 109 тысяч раз больше. В Солнце сосредоточено около 99,8 процента массы всех тел Солнечной системы, вместе взятых, — это приблизительно 2 • 10²⁷ тонн.

Почему Солнце светит и греет?

Мы бы не могли существовать, если бы Солнце вдруг перестало светить и греть. На Земле стало бы так холодно, что замёрзла бы не только вода в реках, морях и океанах, но даже и воздух, которым дышат люди, животные и растения. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле, влияет на погоду и климат, участвует в фотосинтезе.

А светит и греет Солнце потому, что оно очень горячее: у поверхности — почти 6 тысяч градусов, а в центре — 15 миллионов градусов. При такой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскалённые газы. Значит, Солнце — огромный, массивный шар, состоящий из раскалённого газа. На самом деле на Солнце не могут существовать даже крохотные частички — атомы, из которых вообще состоит всё живое и неживое в природе. Атомы, очень прочные на Земле, на Солнце расщепляются на ещё более мелкие частицы. Каждую секунду в энергию превращается 4,26 миллиона тонн солнечного вещества, но это ничтожное количество по сравнению с массой Солнца. Даже на огромном расстоянии Солнце может растопить льды, поднять температуру воды в реках и морях, согреть или остудить Землю — оно может всё!

Солнце обладает сильнейшим магнитным полем. Изменение магнитного поля — его называют солнечной активностью — вызывает разные эффекты: солнечные пятна, вспышки, солнечный ветер, выбросы в виде протуберанцев — гигантских фонтанов раскалённого газа, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем. Протуберанцы могут достигать в высоту 600 тысяч километров — это примерно в 50 раз больше диаметра Земли, а в ширину — 20 тысяч километров. Таким образом, объём среднего протуберанца в 100 раз больше объёма Земли, но, так как он состоит из разреженных газов, его масса очень мала.

Временами на поверхности Солнца появляются пятна. Их так и называют — «солнечные пятна». Они состоят из газа, но не такого горячего, как само светило. Температура Солнца у поверхности, если вы помните, 6 тысяч градусов, в пятнах —4 или 5 тысяч градусов. Оттого что пятна холоднее, мы видим их более тёмными. Сейчас известно, что пятна — области выхода в атмосферу наиболее сильных магнитных полей.

Ещё у нашего светила есть солнечная корона — внешний слой солнечной атмосферы. Корона состоит из поднимающегося из глубин Солнца раскалённого газа и плазмы и является источником сильного радиоизлучения. Из-за хаотичного изменения плотности, температуры и скорости выбрасываемого вещества возникают ударные волны. Структура короны постоянно меняется. Астрономы в специальные солнечные телескопы наблюдают, как под действием магнитного поля в короне возникают очень красивые фигуры — их называют «лучи», «перья», «опахала», «арки», «петли». Только не пытайтесь смотреть на Солнце в простой бинокль или телескоп — можно ослепнуть. На солнечных телескопах — их называют «внезатменные коронографы» — стоят специальные фильтры, смотреть в них неопасно.

Вокруг солнечной короны «дует» солнечный ветер. Он представляет собой поток ионизированных частиц, в основном гелиево-водородной плазмы, истекающий из короны со скоростью более 1000 км/с в окружающее космическое пространство. Такие нешуточные «бури» и «тайфуны» бушуют вокруг Солнца, не затихая ни на минуту. С солнечным ветром связано много природных явлений на Земле — это, например, полярные сияния и магнитные бури, заставляющие стрелку компаса беспорядочно колебаться.

Каким же образом внутри Солнца всё время поддерживается температура в миллионы градусов? Это очень сложный и важный вопрос, над которым долго размышляли многие астрономы и физики. Сейчас почти все они не сомневаются в том, что в центральной части Солнца идут термоядерные реакции, в результате которых водород превращается в гелий. Причём плотность вещества там в 150 раз больше плотности воды и в 7 раз больше плотности самого тяжёлого металла на Земле — осмия. Такой необыкновенный «костёр» пылает внутри Солнца миллиарды лет и будет пылать ещё по крайней мере столько же. И пока он там пылает, Солнце будет посылать свет и тепло каждому из нас и всему живому на Земле.

Почему Солнце вращается вокруг Земли / Хабр

В России одна известная организация под названием ВЦИОМ проводила социологическое исследование, на котором гражданам предлагали ответить на вопрос: «Согласны ли вы со следующим утверждением: Солнце вращается вокруг Земли?» Данные этого опроса многократно перепечатываются в СМИ, и на различных сетевых ресурсах в комментариях часто ссылаются на него при обсуждении различных общественно-политических проблем.

Если бы я принял участие в этом опросе, я бы, скорее всего, был среди тех 30%, кто ответил утвердительно. Ниже я постараюсь объяснить, почему.

Дело в том, что любое движение относительно. Движется объект или стоит неподвижно, и как он движется, зависит от выбранной системы отсчета. В утверждении «Солнце вращается вокруг Земли» нет никаких указаний на систему отсчета, есть только 2 объекта, Солнце и Земля.

Предположим, имеется система из 2 точек A и B. Если в системе отсчета, связанной с точкой A, точка B движется по окружности с центром в точке A, то в системе отсчета, связанной с точкой B, точка A движется по окружности с центром в точке B.

Это очень легко доказать. Достаточно записать уравнение вращения в полярных координатах.

r = AB
φ = ωt

Расстояние до центра окружности не зависит от времени и равно начальной длине отрезка AB. Полярный угол равен произведению угловой скорости на время. При переходе к полярным координатам с центром в точке B расстояние между точками A и B останется точно такое же, а угол просто сместится на 180°.

r = BA
φ = π + ωt

Вместо чертежа предлагаю взглянуть на наглядную иллюстрацию. Чтобы просматривать иллюстрации в данной статье, вам понадобится браузер, показывающий анимацию gif.

Здесь показано движение тел в системе Солнце-Земля в 3 системах отсчета. Слева — гелиоцентрическая система, т. е. система, в центре которой находится Солнце, справа — геоцентрическая система (с центром на Земле), а посередине — система координат, связанная с точкой посередине между Солнцем и Землей. Промежуточную систему я добавил специально для того, чтобы показать, что возможных систем отсчета гораздо больше двух, и все они равноправны. Если Земля вращается вокруг Солнца, то можно говорить и о ее вращении вокруг чего угодно.

Собственно, на этом можно было бы поставить точку. Вопрос ВЦИОМ безграмотный и однозначного ответа не имеет. Можно как соглашаться с утверждением, что Солнце вращается вокруг Земли, так и не соглашаться, никаких выводов из этого не следует, и внимания подобные исследования не заслуживают. Однако тема, затронутая в этом вопросе, очень плодотворная. По ней можно рассказать много интересного. Поэтому продолжим.

Характер движения небесных тел изучался людьми для решения практических задач. Солнце очевидно влияет на погоду, поэтому для планирования многих мероприятий, например, строительных или сельскохозяйственных работ, надо было уметь рассчитывать его траекторию. Ученые наблюдали за светилом, записывали результаты и составляли таблицы, в какой день, в каком месте на земле до какой высоты Солнце поднимется, сколько будет длиться ночь и т. д. Принимая Землю за центр, вокруг которого вращается Солнце, можно было все достаточно точно рассчитать. Результатом этих расчетов стал календарь, которым мы пользуемся и сейчас.

Сложности возникают, когда появляется необходимость рассчитать траектории движения планет. Скажем, Венера. На погоду она не влияет, но игнорировать ее совершенно невозможно, потому что это 3-й по яркости объект на небе. Ясной ночью при свете этой планеты можно даже читать. Давайте посмотрим, как выглядит орбита Венеры с учетом того, что мы о ней знаем. Надо заметить, что сделать изображение Солнечной Системы с соблюдением всех пропорций практически невозможно, поэтому на моих иллюстрациях, пропорции не соблюдены. Я старался соблюдать только отношения больше-меньше и медленнее-быстрее (Венера меньше Юпитера, Меркурий относительно Солнца движется быстрее Земли и т. п.).

Вот, как выглядит траектория движения Венеры в различных системах отсчета.

Попробуйте по такой траектории рассчитать, когда Венера окажется на одной линии между Солнцем и Землей или когда она скроется за Солнцем. Задача не из легких.

А кроме Венеры с древних времен были известны и другие планеты. Например, самый близкий к Солнцу Меркурий. Его траектория в тех же координатах выглядит следующим образом.

Если вы сделаете подряд несколько скриншотов, вы заметите, что в каждый момент времени состояние системы Солнце-Меркурий-Венера-Земля во всех трех системах одинаковое. Линии, которые рисуют планеты, на самом деле не существуют. Это математические абстракции, которые рисует наше воображение, чтобы лучше разобраться в предмете.

При виде такой красоты преимущества гелиоцентрической системы вовсе не кажутся очевидными.

Поскольку предсказать разнообразные кульбиты планет в геоцентрической системе не удавалось, и имевшиеся таблицы с координатами расходились с наблюдениями, астрономы работали над другими системами. В середине XVI века Николай Николаевич Коперник опубликовал книгу с описанием гелиоцентрической системы. Таким образом возникло два взгляда на устройство окружающего нас пространства. Несмотря на серьезные различия, они обладали некоторым сходством.

1. И там, и там центр, вокруг которого все вращается, считался Центром Мироздания.
2. Обе системы были неточны, и их предсказания расходились с наблюдениями.

Неудивительно, что книги о гелиоцентризме стали попадать в реестр запрещенной литературы, который вели представители церкви. 1-й пункт противоречит религиозным догматам и оскорбляет чувства верующих, а 2-й пункт исключает аргументы для оправдания.

Понадобилось еще несколько десятков лет тщательных наблюдений, прежде чем Иоганн Генрихович Кеплер нашел, наконец, формулы, позволяющие с удовлетворительной точностью вычислить положение всех известных планет в различное время. Эти формулы работали в системе отсчета с неподвижным Солнцем, и таким образом гелиоцентрическая система мира утвердилась в качестве признанной теории.

Современная наука уже давно отказалась от идеи, что тот объект, который неподвижен, тот главнее. Никто уже сейчас не ищет «Центр Мироздания». Система отсчета — это математическая абстракция, используемая как инструмент. Для одних задач нужна гелиоцентрическая система, для других задач подходит геоцентрическая, а есть задачи, для которых ни та, ни другая не подходит. Причем, подходит — не подходит, это субъективная оценка. Подходящей назначают ту систему отсчета, в которой необходимые расчеты с требуемой точностью выполнить проще. С появлением же вычислительной техники, эта граница стирается еще сильнее. При помощи простой программки на питоне в домашних условиях можно получить результат сразу в нескольких системах отсчета с одинаковой точностью. Какую систему задашь, в такой и получишь результат.

Так что когда в интернете кто-то начинает обсуждать, кто вокруг кого вращается, и сколько процентов населения не знакомо с этим «фактом», смело считайте этого пользователя гостем из прошлого, века примерно из XVI-XVIII.

В конце XVII века Исаак Исаакович Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения и законы механики, которые подтверждали формулы Иоганна Генриховича и работали с приемлемой точностью в гелиоцентрической системе отсчета. Это выделило гелиоцентрическую систему, где Земля вращается вокруг Солнца, среди всех остальных систем.

Ньютоновская механика хорошо согласовывалась с известными на момент ее создания результатами наблюдений, но при этом ставила новые вопросы, требующие объяснения. И этим она прекрасна, потому что новые вопросы вдохновляют на поиск новых ответов. Законы Ньютона имеют следующие проблемы:

1. Сила тяготения распространяется мгновенно и бесконечно. Многие эксперименты в разных областях физики за много лет дают основания утверждать, что в природе так не бывает, и если что-то распространяется мгновенно, то, скорее всего мы чего-то не понимаем.
2. Орбита Меркурия со временем отклоняется от расчетной. Смещение не очень большое, но заметное.
3. Законы Ньютона выполняются только в инерциальной системе отсчета.

Последний пункт — самое слабое место классической механики. Законы выполняются в инерциальной системе отсчета, а что это за система, точного определения нет. Сколько ни ломали голову, ничего не придумали, кроме того, что инерциальная система отсчета — это такая система отсчета, в которой выполняются законы Ньютона. Получается зацикливание, определение термина через самого себя. Гелиоцентрическая система может считаться инерциальной только приближенно, а настоящих инерциальных систем вообще не существует.

Тут самое время предоставить слово почетному академику АН СССР Альберту Германовичу Эйнштейну:

Можем ли мы сформулировать законы таким образом, чтобы они были справедливыми для всех систем координат, не только для систем, движущихся прямолинейно и равномерно, но и для систем, движущихся совершенно произвольно по отношению друг к другу? Если это можно сделать, то наши трудности будут разрешены. Тогда мы будем в состоянии применять законы природы в любой системе координат. Борьба между воззрениями Птолемея и Коперника, столь жестокая в ранние дни науки, стала бы тогда совершенно бессмысленной. Любая система координат могла бы применяться с одинаковым основанием. Два предложения — «Солнце покоится, а Земля движется» и «Солнце движется, а Земля покоится» — означали бы просто два различных соглашения о различных системах координат.
Могли ли бы мы построить реальную релятивистскую физику, справедливую во всех системах координат; физику, в которой имело бы место не абсолютное, а лишь относительное движение? Это, в самом деле, оказывается возможным!
Оригинал The Evolution of Physics, 1938

Can we formulate physical laws so that they are valid for all c.s., not only those moving uniformly, but also those moving quite arbitrarily, relative to each other? If this can be done, our difficulties will be over. We shall then be able to apply the laws of nature to any c.s. The struggle, so violent in the early days of science, between the views of Ptolemy and Copernicus would then be quite meaningless. Either c.s. could be used with equal justification. The two sentences, «the sun is at rest and the earth moves», or «the sun moves and the earth is at rest», would simply mean two different conventions concerning two different c.s.
Could we build a real relativistic physics valid in all c.s.; a physics in which there would be no place for absolute, but only for relative, motion? This is indeed possible!

Товарищ Эйнштейн разработал теорию гравитации, которая не требует инерциальной системы отсчета. Его общая теория относительности объяснила аномалию орбиты Меркурия, нашла много других экспериментальных подтверждений и поставила перед наукой массу новых вопросов. И этим она прекрасна.

После признания теории относительности спор о том, Солнце вращается вокруг Земли или наоборот, окончательно приравнялся к войне остроконечников и тупоконечников. И то, что у нас в обществе до сих пор приходится сталкиваться с устаревшими представлениями о законах природы, вызывает грусть и сожаление.

Вспоминается эпизод из «Этюда в багровых тонах», блестяще экранизированный режиссером Игорем Федоровичем Масленниковым:

“But the Solar System!” I protested.

“What the deuce is it to me?” he interrupted impatiently; “you say that we go round the sun. If we went round the moon it would not make a pennyworth of difference to me or to my work.”

Ватсон, начитанный образованный человек, сообщает Холмсу о принятой в современной науке системе взглядов. При этом он совершает типичную ошибку обывателя. Он считает, что научная теория является абсолютной истиной и не допускает в этом сомнений. Между тем любая научная теория, во-первых, имеет границы применимости, во-вторых, в любой момент может быть опровергнута новым экспериментом, и тогда она обязательно будет пересмотрена.

Холмс же не знаком с трудами великих физиков, и это незнание как раз помогает ему не зациклиться на одной точке зрения, оно заставляет его прямо во время беседы начать рассуждать над проблемой. Проницательный ум и большая эрудиция Холмса позволили ему заглянуть чуть дальше современной ему науки и сформулировать своими словами основной принцип новой теории: законы природы инвариантны относительно системы отсчета.

Итого

• Вопрос о том, кто вокруг кого вращается, не имеет смысла, если не задана система отсчета.
• Если у кого-то из читателей возникнет желание нарисовать свои упрощенные схемы движения планет в разных системах отсчета, то они могут воспользоваться моим скриптом на питоне. Скрипт использует библиотеку matplotlib. Для точного моделирования Солнечной системы могу порекомендовать Solar System Scope.

Послесловие

Пока я готовил гифки для этой статьи, у меня возникла еще одна интересная, хотя не бесспорная, идея. Эта идея существенно меняет сделанный мною вывод, поэтому я решил, что не лишним будет ею поделиться.

Поскольку движение относительно, говорить о нем можно только в контексте известной системы отсчета. Однако в повседневной жизни мы так не делаем. В каждой машине установлен прибор, показывающий скорость. Мы отлично знаем, что он показывает скорость относительно поверхности дороги. Возле дороги стоит знак с обозначением предельной скорости. Никто не оштрафует водителя за то, что он движется со скоростью 29 км/с относительно Солнца. И водители, и инспектора знают, что предельная скорость на знаке измеряется относительно этого знака. Прогнозы погоды, спортивные достижения, движение транспорта, навигация, все это требует обозначения скорости, но нигде система отсчета явно не указывается.

Таким образом можно сделать вывод, что:

Существует система отсчета по умолчанию, которая используется в обиходе тогда, когда нет явного указания на иную систему отсчета. Эта система является геоцентрической.

Отсюда следует, что на вопрос ВЦИОМ существует единственный корректный ответ: «Да. Согласен. Солнце вращается вокруг Земли». Надеюсь, социологи не сожгут меня на костре за эту ересь.

Результаты пресловутого «социологического исследования» теперь можно интерпретировать следующим образом:

Вот до чего довели страну эффективные менеджеры! Всего треть населения в курсе, что Солнце вращается вокруг Земли. Остальные 2/3 — жертвы ЕГЭ. Правда, есть положительная тенденция, c 2007 по 2011 доля образованных граждан увеличилась с 28% до 32%, но этого явно недостаточно. Такими темпами мы достигнем всеобщей грамотности только к 2080-му году. Надо срочно что-то предпринимать.

как устроена Солнечная система – Москва 24, 22.01.2016

Фото: nasa.gov

Ученым из США Майклу Брауну и Константину Батыгину на днях впервые удалось получить доказательства существования в Солнечной системе девятой планеты.

Новую планету удалось обнаружить с помощью компьютерного моделирования при изучении движения малых небесных тел за пределами орбиты Плутона, но визуального подтверждения пока не получено. Масса девятой планеты по предварительным оценкам в 5–10 раз превышает массу Земли, а расстояние от нее до Солнца может составлять до 200 астрономических единиц (одна а.е. примерно равна расстоянию от Земли до Солнца).

Интересные факты о входящих в состав Галактики планетах – в материале m24.ru.

Меркурий

Фото: messenger.jhuapl.edu

На данный момент – самая маленькая планета Солнечной системы, расположена ближе всех к Солнцу. Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти еще в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до нашей эры.

Планета была частью геоцентрической птолемеевой системы, по которой Земля располагалась в центре Солнечной системы, и вокруг нее обращались Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Хотя именно насчет Венеры и Меркурия у древних греков не было единого мнения.

Пожалуй, одна из самых необычных планет земной группы. Естественных спутников у планеты нет. Меркурий вращается по сильно вытянутой эллиптической орбите и вокруг Солнца обращается всего за 88 земных суток, и в этом смысле является самой быстрой планетой Солнечной системы.

При этом продолжительность одних звездных суток на Меркурии составляет порядка 59 земных, то есть больше половины меркурианского года, что является уникальным для Солнечной системы явлением.

Еще одна особенность планеты – на Меркурии не существует таких времен года, как на Земле, из-за того, что ось вращения планеты находится под почти прямым углом к плоскости орбиты. Поэтому рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят вообще никогда.

Интересно и поведение Солнца на планете, по земным меркам оно ведет себя крайне странно: после восхода может остановиться и начать двигаться в обратном направлении – с запада на восток. Это происходит из-за того, что скорость вращения планеты вокруг оси не меняется в отличие от скорости вращения вокруг солнца.

Из-за близкого расположения к Солнцу освещается и нагревается в семь раз больше Земли, то есть на дневной половине Меркурия постоянное пекло. По разным данным, температура на поверхности может достигать более 400 градусов Цельсия. А вот на ночной стороне такие сильные морозы, что температура может опускаться ниже минус 200 градусов Цельсия.

Своей поверхностью Меркурий напоминает Луну. У него нет естественных спутников, но при этом есть очень разреженная атмосфера. Давление на его поверхности почти в 500 миллиардов раз меньше, чем на Земле. Считается также, что Меркурий наделен очень слабым магнитным полем, сила которого составляет менее одного процента земного.

С Земли планету наблюдать довольно сложно: во-первых, из-за малой величины его орбиты. Минимальное расстояние до Меркурия всего 80 миллионов километров, но наблюдать его в это время не удается не только из-за яркого света Солнца, но и потому, что к Земле в этот период обращена его ночная сторона.

Из-за сложности наблюдений долгое время считалось, что Меркурий постоянно обращен к Солнцу одной и той же стороной. «Счастлив астроном, Меркурий увидевший», – говорится в средневековых астрономических наставлениях.

В 2009 году ученые составили первую полную карту Меркурия, используя снимки аппаратов «Маринер-10» и «Мессенджер».

Венера

Фото: nasa.gov

Венеру иногда называют сестрой Земли, потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом.

На этом сходство заканчивается. Атмосфера Венеры напоминает одеяло из углекислых газов, задерживая тепло, пришедшее с Солнца. Из-за этого парникового эффекта на планете постоянно сильная жара. Средняя температура на планете достигает 475 градусов по Цельсию, что делает ее самой горячей планетой в Солнечной системе.

Венера считается относительно молодой, ей приблизительно 500 миллионов лет. Полагают, что в глубокой древности Венера настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми она могла обладать, полностью испарились и оставили после себя пустынный пейзаж с множеством скал.

Поверхность планеты состоит из сотни тысяч вулканов, большая часть из которых очень низкие: в высоту они не превышают и 100 метров. Сильная облачность планеты не позволяет хорошо разглядеть ее поверхность с помощью телескопов.

Зато планету очень легко наблюдать с Земли, найти Венеру на небе гораздо проще, чем другие планеты. Венера сближается с Землей ближе всех, иногда расстояние между нашей планетой и Венерой составляет не более 45 миллионов километров. Помимо этого, большая плотность облаков отражает свет от солнца, что делает планету очень яркой.

Обычно Венера видна на небе незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, из-за чего ее называют Вечерняя звезда или Утренняя звезда. Венера – одна из двух планет, которые вращаются вокруг своей оси по часовой стрелке с востока на запад. Точно так же ведет себя Уран.

Еще один интересный факт: чтобы сделать оборот вокруг Солнца, Венере необходимо 225 земных суток, а полный оборот вокруг своей оси она совершает за 243 земных дня. То есть день на Венере длиннее, чем год. Кстати, из-за медленного вращения вокруг своей оси здесь нет смены времен года – планета просто постоянно пропекается со всех сторон.

Венера была первой планетой (за исключением Земли), которую увидели из космоса. Ее впервые запечатлел из космоса в декабре 1962 года беспилотный космический аппарат «Маринер 2».
До недавнего времени Венера была посещена чаще, чем любая другая планета: рядом с ней или на ее поверхности побывали 18 советских и шесть американских космических аппаратов. Сейчас наиболее посещаемой планетой становится Марс.

Земля

Фото: nasa.gov

Третья планета от Солнца и наш родной дом. На данный момент единственная известная обитаемая планета не только в Солнечной системе, но и во Вселенной.

Предположительно, наша планета образовалась около 4,7 миллиарда лет назад из рассеянных газопылевых веществ. Полагают, что жизнь на Земле появилась в течение первого миллиарда лет после ее возникновения.

Некоторые теории утверждают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовое вымирание различных видов живых существ. Также существуют предположения, что именно астероиды принесли на планету источник всей жизни – воду.

По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования жизни еще в течение 0,5–2,3 миллиарда лет.

На Земле существуют четкие смены сезонов из-за того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты. Луна при этом стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли.

В океанах и морях Земли содержится 1370 миллионов кубических километров воды. Чтобы представить себе это количество, достаточно сказать, что оно в 10 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем моря.

Полюбоваться Землей из космоса можно на сайте МКС онлайн.

Марс

Фото: nasa.gov

В настоящее время именно на Марс обращено наибольшее внимание ученых и исследователей. Марс является любимой необитаемой планетой для различных фантастических киносценариев.

Свое знаменитое прозвище «красная планета» Марс получил из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого оксидом железа. Помимо Луны, Марс – единственный космический объект, до которого человек может добраться с помощью современных ракет и зондов. Для космонавтов этот путь может занять примерно четыре года.

Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Рядом с экватором Марса располагается район Тарсис (называемый также Провинция Фарсида). В этой зоне располагаются вулканы огромных размеров.

Самый большой вулкан Тарсиса – Олимп. По разным данным, он достигает от 21 до 27 километров в высоту, что делает его самым высоким известным объектом в Солнечной системе.

Интересно, что атмосферное давление на вершине Олимпа составляет лишь два процента от марсианского. Для сравнения, давление на вершине Эвереста составляет 25 процентов от показателя на уровне моря. А так как давление на поверхности Марса в 160 раз меньше земного, то разреженность среды на вершине Олимпа почти не отличается от космического вакуума.

Рядом с Тарсисом располагается гигантская система каньонов – Долина Маринер. Это самый большой каньон в солнечной системе шириной 600 километров и глубиной, в которую гора Эверест может полностью опуститься на дно.

Предполагается, что в прошлом вода покрывала значительную часть поверхности Марса. В настоящее время поверхность Марса исследуют два марсохода – Opportunity и Curiosity.

Юпитер

Фото: nasa.gov

Самая большая в Солнечной системе планета. Юпитер, как и все предыдущие планеты, был известен людям с глубокой древности. О нем упоминается в ряде древних культур, в частности месопотамской, вавилонской, греческой.

Эта планета – большой газовый шар, на ней нет твердой поверхности. В основном состоит из аммиака, метана, водорода и гелия. Планета обладает наибольшим в Солнечной системе числом спутников: их у Юпитера 67.

Помимо спутников, у Юпитера есть кольцо шириной в 20 тысяч километров, которое практически вплотную подходит к планете. Интересная особенность планеты – из-за большой скорости вращения планета как бы выпячивается вдоль экватора. Это вращение также способствует образованию мощных ветров в верхних слоях атмосферы.

Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Для одного полного оборота ему достаточно всего 10 часов. А вот для того чтобы полностью облететь Солнце, Юпитер затрачивает 12 земных лет.

На Юпитере не бывает смены времен года. Температуру планеты невозможно точно измерить в одном месте из-за отсутствия твердой поверхности. Тем не менее есть предположения, что температура на верхней кромке облачности составляет примерно минус 145 градусов по Цельсию.

На газовом гиганте происходят атмосферные явления, схожие с земными, – штормы, молнии, полярные сияния. Правда, по масштабам они на порядки превосходят земные.

Самым заметным образованием в атмосфере планеты является так называемое Большое красное пятно – это гигантский шторм, по размерам превосходящий Землю и длящийся уже свыше 300 лет.

Гравитация на этом гиганте в 2,5 раза больше, чем на Земле, также в 2,5 раза его масса превышает массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых. Помимо этого, Юпитер обладает сильнейшим магнитным полем.

В 2011 году на планету был запущен зонд «Юнона», предполагается, что он долетит до Юпитера в этом году.

Сатурн

Фото: nasa.gov

Вторая по размеру планета Солнечной системы знаменита своей системой колец. Кольца Сатурна очень тонкие: при диаметре около 250 тысяч километров их толщина не достигает и километра.

По большей части кольца состоят изо льда и пыли. Всего у Сатурна имеется три основных кольца и четвертое – более тонкое. Несмотря на то что кольца есть у всех планет-гигантов, кольца Сатурна единственные, которые можно увидеть с Земли.

Так же, как и Юпитер, Сатурн не имеет твердой поверхности. В основном он состоит из водорода с примесями гелия. У планеты настолько маленькая плотность, что она меньше плотности воды. Кстати, плотность всех газовых гигантов так мала, что если бы во Вселенной нашлась некая космическая ванна, то газовые планеты плавали бы в ней, как мыльные пузыри.

Из-за сильного вращения вокруг оси Сатурн сплющен по полюсам и раздут на экваторе. Вокруг Солнца Сатурн обращается примерно за 29 с половиной земных лет. Скорость ветров в районе экватора развивается до 1800 километров в час, что гораздо больше самого быстрого ветра на Юпитере.

У Сатурна есть своя интересная особенность: облака на его северном полюсе образуют гигантский шестиугольник, который впервые обнаружил «Вояджер» в 1980-х годах.

Шестиугольная структура облаков сохраняется во время их вращения, и шестиугольник оставался стабильным все 20 лет после полета «Вояджера», что видно на поздних снимках космического аппарата «Кассини».

Иметь форму шестиугольника могут и отдельные облака на Земле, но, в отличие от них, шестиугольник на Сатурне близок к правильному. Он огромен по размеру: внутри него могут поместиться четыре Земли.

Уран

Фото: nasa.gov

Земля не единственная голубая планета солнечной системы, таким же цветом может похвастаться и Уран. Эту планету открыл Уильям Гершель в 1781 году, до этого момента, увидев Уран на небе, его принимали за обычную звезду.

Это открытие позволило расширить границы Солнечной системы в глазах человека впервые со времен античности. Оказалось, что открытая планета хранит в себе множество сюрпризов.

В отличие от других газовых планет, в центре Урана и похожего на него Нептуна нет металлического водорода, но зато там очень большое количество льда и его различные температурные модификации. Из-за этого ученые даже отделили Уран и Нептун в отдельный вид ледяных гигантов.

Главным отличием Урана от остальных планет является его необычное положение – его ось вращения лежит как бы на боку. Из-за этого Уран бывает обращен к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

Уран полностью обращается вокруг Солнца за 84 земных года. Из-за необычного наклона, день на северном полюсе длится половину года, то есть в течение 42 лет северный полюс находится под лучами Солнца.

Однако это не мешает Урану иметь самую холодную атмосферу в Солнечной системе с минимальной температурой минус 224 градуса Цельсия. Это холоднее, чем на более удаленных от Солнца Нептуне и Плутоне.

А вот атмосфера Урана необычно спокойная по сравнению с другими планетами-гигантами. Как правило, это связывают с очень малым внутренним теплом.

Нептун

Фото: nasa.gov

Орбита восьмой и на данный момент самой дальней планеты Солнечной системы пересекается с орбитой Плутона в нескольких местах. Из-за этого происходит интересный эффект – Плутон почти 20 лет из 248, которые нужны ему для полного оборота вокруг Солнца, находится в пределах орбиты Нептуна.

Самый маленький из газовых гигантов обнаружили 23 сентября 1846 года. При этом Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчетам, а не при помощи постоянных наблюдений.

А вот с Земли Нептун увидеть невооруженным глазом нельзя. Планету посетил лишь один космический аппарат «Вояджер-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.

В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 километров в час.

Кстати, не так давно исполнился ровно один нептунианский год – 12 июля 2011 прошло почти 165 земных лет с момента открытия Нептуна.

Плутон

Фото: nasa.gov

Хотя официально планетой не является уже 10 лет, обойти его вниманием невозможно. Бывшая девятая планета Солнечной системы в настоящее время крупнейшая известная карликовая планета.

Со дня своего открытия в 1930 году и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. Но в конце XX и начале XXI века во внешней части Солнечной системы, Поясе Койпера, было открыто множество более массивных объектов, чем Плутон.

Помимо этого, в 2006 году Международный астрономический союз дал точное определение планеты, под которое маленький Плутон не попал. Он получил название «карликовой планеты» и номер 134340.

С разжалованием Плутона из статуса планеты связаны интересные факты. Американское диалектологическое общество признало глагол to pluto («оплутонить») новым словом 2006 года. Оно означает «понизить в звании или ценности кого-либо или что-либо, как это произошло с теперь уже бывшей планетой Плутон».

Помимо этого, в 2007 году законодательное собрание штата Нью-Мексико, где долгое время жил первооткрыватель Плутона Клайд Томбо, единогласно постановило, что в его честь Плутон в нью-мексиканском небе всегда будет считаться планетой. Двумя годами позже аналогичное постановление принял сенат штата Иллинойс, откуда родом Клайд Томбо.

Ряд ученых продолжают считать Плутон планетой, так как он имеет свою атмосферу, времена года, полярные шапки и спутники.

В 2015 году до Плутона долетел запущенный в 2006 году американский космический аппарат «Новые горизонты» (New Horizons), который исследовал его с близкого расстояния. На корабль была помещена часть пепла, оставшаяся от кремации первооткрывателя Клайда Томбо.

В настоящее время Плутон – это единственная известная карликовая планета, имеющая атмосферу. Плутон состоит в основном из камня и льда. Он действительно очень маленький: площадь его поверхности примерно равна площади России.

Для того чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца Плутону требуется 248 земных лет – самый длительный период обращения вокруг Солнца из всех планет.

Солнце на Плутоне восходит и заходит примерно раз в неделю, а солнечный свет достигает его поверхности за пять часов (чтобы достичь поверхности Земли, солнечному лучу требуется всего восемь минут). Помимо этого, солнечный свет на далеком Плутоне в две тысячи раз тусклее, чем на Земле.

• Самая жаркая планета – Венера.
• Самая холодная планета – Уран.
• Самая ветреная планета – Нептун.
• С самыми высокими горами – Марс.
• С самой высокой плотностью – Земля.
• Самый большой перепад дневной и ночной температур – Меркурий.
• Самая быстрая планета – Юпитер.
• С самой маленькой плотностью – Сатурн.

Ссылки по теме

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 вращаться вокруг Солнца.

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.

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, изображениями, анимацией и упражнениями. Каждый раздел занимает примерно 5 минут, каждое действие различается.

Долорес Петерсон в течение девяти лет работала школьным 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

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 еще одно 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 через полгода, видимое положение звезды на фоне более далеких звезд должно немного измениться.

Наблюдение за этим доказывает, 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 себе, что вы стоите, а дождь идет прямо вниз. 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
Содействующий редактор

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 в том, чтобы 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 мы сегодня узнаем, какая модель правильная, или, что важно, откуда вы, , знаете, 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

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 — здесь 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.

Почему Земля вращается вокруг Солнца

Вращение означает движение или вращение вокруг оси. Земля вращается вокруг своей оси, что приводит к смене дня на ночь и обратно. На самом деле Земля вращается вокруг Солнца или вращается вокруг него. Один оборот вокруг Солнца занимает у Земли около 365 дней или один год. Силы, действующие в солнечной системе, удерживают Землю, как и другие планеты, на предсказуемых орбитах вокруг Солнца.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Земля вращается вокруг Солнца из-за гравитационного притяжения Солнца — Земля продолжает двигаться вперед, а гравитационное притяжение означает, что она вращается вокруг Солнца. Вы можете имитировать вращение Земли дома, используя мяч и веревку.

Mighty Mass

Чем больше масса у объекта, тем больше его гравитационное притяжение на другие объекты. Самый массивный объект в Солнечной системе — это Солнце, которое на самом деле является одной из самых крупных желтых карликовых звезд во Вселенной.Масса Солнца составляет 1,98892 x 10-30 килограммов мощности. Это примерно в 333000 раз больше массы, чем Земля, и более чем в 1000 раз больше, чем масса планеты Юпитер. В результате у Солнца гораздо больше гравитационного притяжения, чем у любой из планет, которые вращаются вокруг него.

Гравитационное притяжение

Поскольку сила тяжести, создаваемая Солнцем, намного превышает гравитационное притяжение Земли, Земля вынуждена вращаться по орбите вокруг Солнца. Гравитация Солнца притягивает Землю к себе так же, как и ко всем другим планетам Солнечной системы.Это похоже на то, как Земля захватила Луну. Гравитационное притяжение Земли намного сильнее, чем у Луны, поэтому последняя вынуждена вращаться вокруг первой. Но люди знают, что гравитация здесь, на Земле, заставляет предметы падать на землю. Они не вращаются по орбите. В космосе действуют другие силы.

Другие силы

Земля имеет скорость в другом направлении — перпендикулярном гравитационному притяжению, создаваемому Солнцем. Земля изначально приобрела эту скорость в результате вращения, созданного, когда Солнечная система только начала формироваться.Поскольку космос фактически представляет собой вакуум, нет никакого трения, замедляющего скорость Земли. Гравитационное притяжение Солнца достаточно велико, чтобы поддерживать постоянное притяжение Земли, но недостаточно, чтобы преодолеть собственную боковую скорость планеты. Это помещает Землю в постоянное состояние углового момента относительно Солнца. Если бы у Земли не было перпендикулярной скорости, гравитация Солнца быстро заставила бы планету упасть на нее и разрушиться.

Пример струны

Проиллюстрируйте угловой момент в действии с помощью струны и шара, которые имеют небольшой вес.Если вы привяжете мяч к одному концу веревки, а другой конец поворачиваете вокруг головы, вы постоянно тянете мяч на себя веревкой. Однако вы заметите, что скорость мяча в сочетании с силой тяги предотвращает его падение на землю. Вместо этого он вращается вокруг вашей головы. Отпустите веревку, и мяч улетит по прямой от вас, как и Земля, если бы там не было солнца.

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 является одним из первых испытаний метода, который, как надеются исследователи, они смогут 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», искусственных эквивалентах нейронов. Но вместо того, чтобы превращать эту информацию в несколько легко интерпретируемых правил, как это делают физики, нейронные сети представляют собой нечто 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, что нынешний способ [квантовой механики] сформулирован в некотором роде просто историческим артефактом», — 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.

С каждым новым годом Земля вращается вокруг Солнца медленнее?

Земля, движущаяся по своей орбите вокруг Солнца и вращаясь вокруг своей оси, кажется, движется по замкнутой, … [+] неизменной эллиптической орбите. Однако, если мы посмотрим на достаточно высокую точность, мы обнаружим, что наша планета на самом деле уходит от Солнца по спирали, из-за чего ее орбитальная скорость со временем очень незначительно уменьшается.

Каждый год планета Земля совершает один оборот вокруг Солнца, вращаясь вокруг своей оси.Из года в год наши орбитальные изменения настолько незначительны, что практически незаметны, поскольку продолжительность одного оборота (1 год) мала по сравнению с тем, как долго планета вращается вокруг Солнца (~ 4,5 миллиардов лет). И все же наши знания о Вселенной достаточно обширны, а наши современные инструменты достаточно чувствительны, чтобы мы не только знали, что орбита Земли слегка меняется со временем, но и можем количественно оценить и с уверенностью заявить, какими именно будут эти изменения. Что это означает для скорости Земли вокруг Солнца? Это то, что хочет знать Фрэнк Виртц, задавая вопрос:

«Я прочитал одну из ваших статей, в которой говорилось, что (пока) орбита Земли очень медленно удаляется от Солнца.Орбита вокруг Земли происходит быстрее или медленнее? Вы можете уточнить для меня? »

Это интересный вопрос для изучения, и краткий ответ — да. Каждый год Земля немного отходит от Солнца, а для завершения полного обращения требуется немного больше времени. Вот наука, стоящая за этим.

Точная модель того, как планеты вращаются вокруг Солнца, которое затем движется по галактике в … [+] другом направлении движения. Обратите внимание, что все планеты находятся в одной плоскости, не тянутся за Солнцем и не образуют следа любого типа.Планеты меняют положение относительно друг друга, заставляя их менять свое видимое положение и яркость на небе, если смотреть с Земли.

Когда мы думаем о Земле, вращающейся вокруг Солнца, мы обычно делаем несколько упрощающих предположений. Мы думаем о Земле, вращающейся вокруг своей оси и движущейся в пространстве, причем гравитация Солнца является единственной силой, действующей на нее. Мы считаем, что Солнце и Земля имеют свою фиксированную постоянную массу; мы думаем о пустоте пространства, через которое движется Земля; мы думаем, что Солнце остается на том же месте, в то время как Земля вращается вокруг него по эллипсу; мы пренебрегаем эффектами Луны, других планет и эффектами, присущими только Общей теории относительности; и т.п.

На самом деле мы не только знаем, что все эти предположения ложны, но мы можем — если мы хотим быть достаточно точными — количественно оценить эти эффекты и определить, какие из них важны, насколько они важны и что меняет Причина в самом упрощенном приближении. Если бы все, что у нас было, это Земля и Солнце и рассматривать их как две неизменные точечные массы, Земля просто образовала бы замкнутый неизменный эллипс на своей орбите: именно это и предсказал Кеплер. Но если мы хотим быть более точными, нам нужно вникнуть в эти кровавые детали.

На этом разрезе показаны различные области поверхности и внутренней части Солнца, включая ядро ​​… [+], которое является единственным местом, где происходит ядерный синтез. Со временем гелийсодержащая область в ядре расширяется, и максимальная температура увеличивается, что приводит к увеличению выхода энергии Солнца.

Первый эффект, который мы должны принять во внимание, — это то, что светит Солнце. В этой Вселенной нет такой вещи, как свободная энергия, и это относится даже к чему-то вроде Солнца, которое излучает колоссальную непрерывную мощность 4 × 10 ²⁶ Вт.Откуда для этого берется энергия? От ядерного синтеза ядер водорода (начиная с протонов) до гелия-4 (с двумя протонами и двумя нейтронами), который происходит в цепной реакции с высвобождением энергии.

Каждый раз, когда четыре протона сливаются вместе, что приводит к образованию одного ядра гелия-4, выделяется в общей сложности 28 МэВ (где МэВ — один миллион электрон-вольт) энергии. Если мы преобразуем это в массу — что позволяет нам сделать самое известное уравнение Эйнштейна, E = mc ² — мы узнаем, что Солнце теряет в общей сложности около 4 миллионов тонн массы из-за ядерного синтеза с каждым вторая что проходит.2, когда вы думаете об этом, демонстрирует, насколько это энергично, поскольку масса Сатурна, умноженная на скорость света (большая постоянная) в квадрате, приводит к огромному количеству производимой энергии.

В дополнение к потере массы из-за энергетического излучения, покидающего Солнце, наша родительская звезда также испускает частицы: солнечный ветер. Частицы на самом краю Солнца очень слабо удерживаются на краю фотосферы. Частицы, такие как электроны, протоны и даже более тяжелые ядра, могут получить достаточно кинетической энергии, чтобы полностью выбрасываться из Солнца, создавая поток частиц, который мы называем солнечным ветром.Кроме того, солнечные вспышки, корональные выбросы массы и другие интенсивные события происходят периодически и нерегулярно, что еще больше способствует потере массы Солнца.

Они распространяются по Солнечной системе, и подавляющее большинство из них попадает в межзвездную среду, унося в настоящее время около 1,6 миллиона тонн массы каждую секунду. За время жизни Солнца это приводит к потере около 30 масс Земли из-за солнечного ветра. Когда мы объединяем потерю солнечного ветра с потерей массы ядерного синтеза, мы обнаруживаем, что сегодняшнее Солнце примерно на ~ 10 ²⁷ кг легче, чем Солнце было примерно на 4.5 миллиардов лет назад, сразу после рождения нашей Солнечной системы.

Марс, красная планета, не имеет магнитного поля, защищающего его от солнечного ветра, а это означает, что он теряет … [+] гораздо более значительные количества атмосферы, чем Земля. Однако влияние солнечного ветра, падающего на нашу планету, все еще имеет значение, поскольку воздействие ~ 18000 тонн вещества в год может в конечном итоге сложиться.

Конечно, существование солнечного ветра не только влияет на массу Солнца и гравитационную силу, связывающую Землю с нашим Солнцем, но и часть этих частиц также врезается в нашу планету, вызывая множество эффектов.Эти заряженные частицы направляются магнитным полем Земли вниз на наши полюса, где они создают полярные сияния при столкновении с атмосферой. Некоторые из частиц, которые сталкиваются с нашей планетой, могут выбрасывать атмосферные частицы в космос, заставляя их полностью улетать с Земли.

И, что касается проблемы изменения орбиты Земли, мы также можем заставить эти частицы солнечного ветра неупруго сталкиваться с планетой Земля, изменяя наше движение, массу и как линейный, так и угловой момент.Ежегодно на нашу планету попадает около 18 000 тонн материала, а путь от Солнца до Земли занимает около 3 дней. Как и два предыдущих эффекта — потеря массы Солнца из-за ядерного синтеза и выброс частиц — этот также очень незначительно меняет орбиту Земли с течением времени.

Планеты движутся по орбитам, которые они делают, стабильно из-за сохранения углового … [+] импульса. Не имея возможности получить или потерять угловой момент, они сколь угодно долго остаются на своих эллиптических орбитах.Однако изменения из-за столкновений частиц, гравитационных сил других планет или изменения массы Солнца могут не только отодвинуть Землю на более дальние расстояния, но и с меньшими скоростями.

Эти три эффекта — единственные, которые имеют значение прямо сейчас, поэтому мы можем рассчитать, что происходит с орбитой Земли в долгосрочной перспективе в результате них.

• Эффект солнечного ветра, врезающегося в Землю, очень немного толкает нас наружу, но огромная масса Земли по сравнению с крошечным количеством солнечного ветра, который ударяет нас, гарантирует, что этот эффект невелик.В течение каждого миллиона лет он сдвигает орбиту Земли наружу примерно на ширину протона: 1 Å, или примерно полмикрона за время жизни нашей Солнечной системы.
• Однако две причины потери массы Солнца — ~ 30 масс Земли из-за образования солнечного ветра и ~ 95 масс Земли из-за излучения — более значительны. С каждым годом эта потеря массы означает, что Земля вращается по спирали наружу со скоростью примерно 1,5 см (около 0,6 дюйма) каждый год. За всю историю нашей Солнечной системы, с учетом того, как изменилось наше Солнце, мы находимся где-то на 50 000 км дальше от Солнца, а не на 4.5 миллиардов лет назад.

Если хотите, мы можем использовать это, чтобы вычислить, насколько изменилась наша орбитальная скорость.

Хотя орбита Земли претерпевает периодические колебательные изменения в различных временных масштабах, есть также … [+] очень небольшие долгосрочные изменения, которые складываются со временем. Хотя изменения формы орбиты Земли велики по сравнению с этими долгосрочными изменениями, последние являются кумулятивными и, следовательно, важны.

Земля в среднем вращается вокруг Солнца со скоростью примерно 29.78 км / с (18,51 миль / с), или примерно 0,01% скорости света. На самом деле это немного меняется, поскольку Земля движется по эллиптической орбите вокруг Солнца: быстрее движется в перигелии (ближайшем к Солнцу) и медленнее в афелии (дальше всего от Солнца). Разница небольшая, но вычислимая. В максимальной скорости мы движемся в пространстве со скоростью 30,29 км / с (18,83 миль / с), а в самой медленной — 29,29 км / с (18,20 миль / с).

Хотя у нас еще нет точности, чтобы измерить, как изменилась наша скорость в космосе, наше понимание действующей физики — орбитальной динамики, поведения углового момента и того, как работает гравитация, — позволяет нам рассчитать, как изменяется наша Солнечная Система повлияла (и продолжает влиять) на нашу скорость.С каждым годом Земля замедляется примерно на 3 нанометра в секунду по сравнению с тем, как быстро она двигалась в предыдущем году. За 4,5 миллиарда лет истории Солнечной системы, экстраполируя наши предыдущие вычисления, наша планета замедлялась примерно на 10 метров в секунду, или примерно на 22 мили в час.

Когда мы размещаем известные объекты в Солнечной системе по порядку, выделяются четыре внутренних каменных мира и четыре, … [+] внешних, гигантских мира. Тем не менее, каждый объект, вращающийся вокруг Солнца, удаляется по спирали от массивного центра нашей Солнечной системы, сжигая свое топливо и теряя массу.Хотя мы не наблюдали напрямую эту миграцию, предсказания физики предельно ясны.

Вот как сегодня меняется орбита Земли, заметьте, и как она менялась с течением времени. Тот же анализ применим как к нашему недавнему прошлому, так и к нашему ближайшему будущему. Но если мы смотрим на все более и более длительные временные рамки и очень далекое будущее нашей Солнечной системы, мы можем определить три будущих эффекта, которые могут кардинально изменить нашу орбиту, когда они, наконец, станут важными.

А таких несколько. Со временем гравитационные эффекты притягивания планет друг к другу потенциально могут привести к тому, что наши орбиты станут хаотичными. Хотя, например, все внутренние планеты будут в безопасности в течение следующего миллиарда лет, существует около 1% вероятности, что один из нас четверых — Меркурий, Венера, Земля или Марс — станет нестабильным на орбитах нашей Солнечной системы. Если это произойдет, орбита Земли может значительно измениться, возможно, даже швырнув нашу планету на Солнце или полностью выбросив ее из Солнечной системы.Это самый непредсказуемый компонент нашей планетной орбиты.

Когда Солнце станет настоящим красным гигантом, сама Земля может быть поглощена или поглощена, но … [+] определенно будет зажарена, как никогда раньше. Внешние слои Солнца увеличатся более чем в 100 раз по сравнению с их нынешним диаметром, но точные детали его эволюции и то, как эти изменения повлияют на орбиты планет, все еще имеют большую неопределенность.

Кроме того, Солнце будет быстро эволюционировать к концу своей жизни, выбрасывая большие количества массы и превращаясь в красного гиганта.На этом этапе орбита Земли будет значительно расширяться по спирали, увеличиваясь примерно на 10-15%, в то время как наша орбитальная скорость уменьшается примерно на такой же процент. Между тем, Солнце расширяется, где, по прогнозам, оно поглотит Меркурий и Венеру, и станет больше, чем текущая орбита Земли, но ненамного. Окончательная судьба Земли остается неизвестной.

Есть случайные встречи, которые мы не можем предсказать в очень далеком будущем: прохождение звезд-изгоев, коричневых карликов и других масс через нашу Солнечную систему.Любой из них может выбросить Землю или нарушить нашу орбиту, но эти изменения непредсказуемы.

И, наконец, гравитационные волны. Если все остальное не поможет, Земля излучает свою орбитальную энергию в виде гравитационного излучения, заставляя нашу орбиту распадаться, а Земля вращается по спирали во все, что осталось от Солнца еще через ~ 10 ²⁶ лет. Это не актуально в сегодняшних временных масштабах, но достаточно далеко в будущем, это может быть единственным орбитальным эффектом с какими-либо последствиями.

Анимированный взгляд на то, как пространство-время реагирует на движение массы, помогает продемонстрировать, как … [+] качественно это не просто лист ткани. Вместо этого все трехмерное пространство искривляется из-за наличия и свойств материи и энергии во Вселенной. Множественные массы на орбите друг друга вызовут излучение гравитационных волн.

В целом, Земля отклоняется от Солнца по спирали со скоростью примерно 1,5 см каждый год, в результате чего ее орбитальная скорость падает примерно на 3 нанометра в секунду за это время.Если вы сложите все крошечные изменения, которые произошли за историю нашей Солнечной системы, вы обнаружите, что сейчас мы примерно на 50 000 км дальше по нашей орбите, чем были 4,5 миллиарда лет назад, и движемся примерно на 10 метров. на секунду медленнее вокруг Солнца, чем когда-то раньше. Со временем мы продолжим уноситься по спирали и замедляться, поскольку Солнце продолжает терять массу из-за ядерного синтеза и солнечного ветра.

Это может показаться нелогичным, но имеет больше смысла, если вы подумаете о Земле, вращающейся вокруг Солнца, так же, как вы можете держать мяч на веревке и вращать его.Если ваша тетива короткая, а сила, которую вы прикладываете, большая, мяч будет вращаться очень быстро. Если у вас длинная струна и небольшая сила, мяч будет вращаться медленнее. По мере того, как мы удлиняем пресловутую строку, представляющую расстояние Земля-Солнце, сила гравитации становится немного слабее, и, следовательно, у Земли нет другого выбора, кроме как двигаться медленнее. Эффект может быть небольшим из года в год, но Вселенная, насколько мы можем судить, обладает бесконечным терпением. Наслаждайтесь своим последним путешествием вокруг Солнца, потому что у нас больше никогда не будет такого быстрого путешествия.

Присылайте свои вопросы Этану на номер startwithabang на gmail dot com !

Наше движение в космосе — это не вихрь, а нечто гораздо более интересное

Изображение планет, вращающихся вокруг Солнца в процессе их движения в космосе, верно, но они не … [+] «следуют позади», как показывают некоторые ненаучные видеоролики.

Во Вселенной много движущихся частей, поскольку ничто не существует изолированно.В нашей Солнечной системе есть буквально триллионы больших масс, вращающихся вокруг галактического центра в масштабе сотен миллионов лет. Но есть вирусное видео, части 1 и 2, в котором утверждается, что, когда Солнечная система движется через галактику, она принимает форму вихря, притягивая за собой планеты.

Но наш истинный космический адрес и наше настоящее космическое движение намного сложнее и интереснее, чем простая модель, подобная этой. Что интересно, потому что все регулируется одним простым законом: общей теорией относительности.В самых больших масштабах только гравитация определяет движение всего, включая нас, когда мы движемся по Вселенной.

Качественно «вихревое видео» в нескольких вещах правильно. Он показывает следующие правдивые факты:

• Планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости.
• Солнечная система движется через галактику под углом примерно 60 ° между плоскостью галактики и плоскостью орбиты планеты.
• Кажется, что Солнце движется вверх-вниз и взад-вперед по отношению к остальной части галактики, когда оно вращается вокруг Млечного Пути.

И это правда. Но ни одно из них не соответствует действительности в том виде, в каком они изображены на видео. И в этом важное различие между качественным и количественным.

В самых больших масштабах движутся не только Земля и Солнце, но и вся галактика и … [+] локальная группа, поскольку невидимые силы гравитации в межгалактическом пространстве должны быть сложены вместе.

И количественно мы не только прогнозируем, но и можем точно измерить, как работает наше движение.Это не вихрь, но то, что он есть на самом деле, завораживает.

Вот и мы, на планете Земля, которая вращается вокруг своей оси и вращается вокруг Солнца, которое вращается по эллипсу вокруг центра Млечного Пути, которое тянется к Андромеде внутри нашей локальной группы, которая толкается внутри наше космическое сверхскопление Ланиакея, образованное галактическими группами, скоплениями и космическими пустотами, которое само находится в пустоте KBC среди крупномасштабной структуры Вселенной. После десятилетий исследований наука, наконец, составила полную картину и может точно определить, насколько быстро мы движемся в космосе, в каждом масштабе.

В Солнечной системе вращение Земли играет важную роль в выпуклости экватора, … [+] в создании дня и ночи, а также в поддержке нашего магнитного поля, которое защищает нас от космических лучей и солнечного ветра. .

Обе планеты вращаются вокруг своей оси и вращаются вокруг Солнца. Даже если вы воспринимаете себя как неподвижное, мы знаем — на космическом уровне — это просто неправда. Когда Земля вращается вокруг своей оси, она несёт нас через космос со скоростью почти 1700 км / ч для человека, находящегося на экваторе.Это может показаться большим числом, но по сравнению с другими факторами, влияющими на наше движение во Вселенной, это всего лишь отметка на космическом радаре.

На самом деле это не так уж и быстро, если мы вместо этого перейдем к мысли о километрах в секунду. Земля, вращающаяся вокруг своей оси, дает нам скорость всего 0,5 км / с, или менее 0,001% скорости света. Но есть и другие движения, которые имеют большее значение.

Скорость, с которой планеты вращаются вокруг Солнца, намного превышает скорость вращения любой из них… [+] даже для самых быстрых, таких как Юпитер и Сатурн.

Как и все планеты в нашей Солнечной системе, Земля вращается вокруг Солнца с гораздо большей скоростью, чем ее скорость вращения. Чтобы удерживать нас на нашей стабильной орбите там, где мы находимся, нам нужно двигаться со скоростью около 30 км / с. Внутренние планеты — Меркурий и Венера — движутся быстрее, в то время как внешние миры, такие как Марс (и другие), движутся медленнее этого. Разница очень велика: Меркурий совершает около 4 витков на каждую 1 Землю, а Нептун совершает более 160 околоземных орбит, прежде чем совершит хотя бы один оборот.

Более того, поскольку планеты вращаются в плоскости Солнечной системы, они непрерывно меняют направление своего движения, и Земля возвращается в свою исходную точку через 365 дней. Ну, почти до той же точной отправной точки.

Точная модель того, как планеты вращаются вокруг Солнца, которое затем движется по галактике в … [+] другом направлении движения. Обратите внимание, что все планеты находятся в одной плоскости, не тянутся за Солнцем и не образуют следа любого типа.

Потому что даже само Солнце не неподвижно. Наша галактика Млечный Путь огромна, массивна и, что самое главное, находится в движении. Все звезды, планеты, газовые облака, пылинки, черные дыры, темная материя и многое другое движутся внутри него, способствуя его чистой гравитации и влияя на нее. С нашей точки зрения, примерно в 25 000 световых лет от центра Галактики, Солнце движется по эллипсу, совершая полный оборот каждые 220–250 миллионов лет или около того.

По оценкам, скорость нашего Солнца в этом путешествии составляет около 200–220 км / с, что является довольно большим числом по сравнению со скоростью вращения Земли и ее скоростью вращения вокруг Солнца, которые наклонены под углом к ​​Солнцу. Плоскость движения Солнца вокруг галактики. Однако на протяжении всего этого времени планеты остаются в одной плоскости, без каких-либо «волочащихся» или вихревых узоров.

Хотя Солнце вращается в плоскости Млечного Пути примерно в 25 000–27 000 световых лет от… [+] центр, орбитальные направления планет в нашей Солнечной системе вообще не совпадают с галактикой.

Но сама галактика не является неподвижной, а скорее движется из-за гравитационного притяжения всех сгустков сверхплотной материи и, в равной степени, из-за отсутствия гравитационного притяжения всех разреженных областей. Внутри нашей местной группы мы можем измерить нашу скорость к самой большой и массивной галактике на нашем космическом заднем дворе: Андромеде.Похоже, что она движется к нашему Солнцу со скоростью 301 км / с, что означает — если принять во внимание движение Солнца через Млечный Путь — две самые массивные галактики местной группы, Андромеда и Млечный Путь, являются направились навстречу друг другу со скоростью около 109 км / с.

Самая большая галактика в Местной группе, Андромеда, кажется маленькой и незначительной рядом с Млечным … [+], но это из-за ее удаленности: около 2,5 миллионов световых лет от нас. В настоящий момент он движется к нашему Солнцу со скоростью около 300 км / с.

Местная группа, сколь бы массивной она ни была, не изолирована полностью. Все остальные галактики и скопления галактик в наших окрестностях притягивают нас, и даже более далекие сгустки материи создают гравитационную силу. Судя по тому, что мы видим, измеряем и вычисляем, эти структуры вызывают дополнительное движение примерно на 300 км / с, но в несколько ином направлении, чем все другие движения вместе взятые. И это объясняет часть, но не все крупномасштабное движение во Вселенной.Есть еще один важный эффект, количественно оцененный совсем недавно: гравитационное отталкивание космических пустот.

Различные галактики сверхскопления Девы, сгруппированные и сгруппированные вместе. В самых больших … [+] масштабах Вселенная однородна, но если посмотреть на масштабы галактик или скоплений, преобладают сверхплотные и разреженные области.

Для каждого атома или частицы материи во Вселенной, которые группируются в сверхплотную область, существует область некогда средней плотности, которая потеряла эквивалентное количество массы.Точно так же, как область с большей плотностью, чем средняя, ​​будет предпочтительно привлекать вас, область с меньшей плотностью, чем средняя, ​​будет привлекать вас с силой ниже средней. Если вы получаете большую область пространства с меньшим количеством материи, чем в среднем, то отсутствие притяжения эффективно действует как отталкивающая сила, так же как дополнительное притяжение ведет себя как притягивающая. В нашей Вселенной, напротив того места, где находятся наши самые близкие сверхплотные объекты, находится огромная разреженная пустота. Поскольку мы находимся между этими двумя регионами, силы притяжения и отталкивания складываются, каждая из которых дает около 300 км / с, а общая сумма приближается к 600 км / с.

Гравитационное притяжение (синий) сверхплотных областей и относительное отталкивание (красный) … [+] разреженных областей, когда они действуют на Млечный Путь.

Если сложить все эти движения вместе: вращение Земли, вращение Земли вокруг Солнца, Солнце, движущееся по галактике, Млечный Путь, направленный к Андромеде, и местная группа, привлеченная к сверхплотным областям и отталкиваемая разреженной один, мы можем получить число, показывающее, насколько быстро мы на самом деле движемся по Вселенной в любой данный момент.Мы обнаружили, что общее движение составляет 368 км / с в определенном направлении, плюс или минус около 30 км / с, в зависимости от того, в какое время года и в каком направлении движется Земля. Это подтверждается измерениями космического микроволнового фона, который предпочтительно более горячий в направлении, в котором мы движемся, и предпочтительно более холодный в направлении, противоположном нашему движению.

Оставшееся свечение от Большого взрыва на 3,36 милликельвина горячее в одном (красном) направлении, чем… [+] в среднем и на 3,36 милликельвина холоднее (синий), кроме среднего. Это связано с полным движением всего в пространстве.

Если мы проигнорируем вращение Земли и обращение вокруг Солнца, мы обнаружим, что наша Солнечная система движется относительно реликтового излучения со скоростью 368 ± 2 км / с. Когда вы добавляете движение локальной группы, вы получаете, что все это — Млечный Путь, Андромеда, галактика Треугольник и все остальные — движутся со скоростью 627 ± 22 км / с относительно реликтового излучения.Эта большая неопределенность, кстати, в основном связана с неопределенностью в движении Солнца вокруг галактического центра, который является наиболее трудным для измерения компонентом.

Относительный притягивающий и отталкивающий эффекты сверхплотных и разреженных областей на Млечном Пути …. [+] Комбинированный эффект известен как Дипольный Отпугиватель.

Мы точно знаем, как Земля движется во Вселенной, и это красиво и просто.Наша планета и все планеты вращаются вокруг Солнца в плоскости, и вся плоскость движется по эллиптической орбите через галактику. Поскольку каждая звезда в галактике также движется по эллипсу, мы видим, что мы периодически пересекаем галактическую плоскость с временными масштабами в десятки миллионов лет, в то время как для завершения одного из них требуется около 200-250 миллионов лет. орбита вокруг Млечного Пути.