Вращение планет вокруг оси. Почему Земля вращается вокруг своей оси
Еще в стародавние времена ученые мужи начали понимать, что не Солнце вращается вокруг нашей планеты, а все происходит с точностью наоборот. Точку в этом спорном для человечества факте поставил Николай Коперник. Польский астроном создал свою гелиоцентрическую систему, в которой убедительно доказал, что Земля не является центром Вселенной, а все планеты, по его твердому убеждению, вращаются по орбитам вокруг Солнца. Работа польского ученого «О вращении небесных сфер», была издана в немецком Нюрнберге в 1543 году.
Представления о том, как расположены планеты на небосводе первым в своем трактате «Великое математическое построение по астрономии», высказал древнегреческий астроном Птолемей. Он первым предположил, что они совершают свои движения по кругу. Но Птолемей ошибочно считал, что все планеты, а также Луна и Солнце движутся вокруг Земли. До работы Коперника его трактат считался общепринятым как в арабском, так и западном мире.
От Браге до Кеплера
После смерти Коперника его труды продолжил датчанин Тихо Браге. Астроном, являющийся весьма состоятельным человеком, оборудовал принадлежащий ему остров, внушительными бронзовыми кругами, на которые наносил результаты наблюдения за небесными телами. Результаты, полученные Браге, помогли в исследовании математику Иоганну Кеплеру. Движение планет Солнечной системы именно немец систематизировал и вывел три своих знаменитых закона.
От Кеплера до Ньютона
Кеплер впервые доказал, что все 6 известных к тому времени планет двигаются вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсам. Англичанин Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения, существенно продвинул представления человечества об эллиптических орбитах небесных тел. Его объяснения, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Луны, оказались убедительными для научного мира.
Вокруг Солнца
Сравнительные размеры крупнейших спутников Солнечной системы и планет Земной группы.
Срок, за который планеты совершают полный оборот вокруг Солнца, естественно различный. У Меркурия, самой ближней к звезде, он составляет 88 земных суток. Наша Земля проходит цикл за 365 дней и 6 часов. Самая крупная в Солнечной системе планета Юпитер завершает свой оборот за 11,9 земных лет. Ну а у Плутона, — наиболее удаленной от Солнца планеты оборот и вовсе составляет 247,7 года.
Следует также учесть, что все планеты в нашей Солнечной системе движутся, не вокруг светила, а вокруг так называемого центра масс. Каждая при этом, вращаясь вокруг своей оси, слегка раскачиваются (подобно юле). К тому же и сама ось может ненамного смещаться.
13 марта 1781 года английский астроном Уильям Гершель открыл седьмую планету Солнечной системы - Уран. А 13 марта 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл девятую планету Солнечной системы - Плутон. К началу XXI века считалось, что в Солнечную систему входят девять планет. Однако в 2006 году Международный астрономический союз решил лишить Плутон этого статуса.
Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник - Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, - по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан - единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой , в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.
Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли). Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.
В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон - лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса - Эрида - является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету . 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не "планетой", а "карликовой планетой".
На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и "расчистившие" область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов. Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не "расчистившие" близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты - это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.
Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет : Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.
11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия "плутоид" . Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).
Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида . В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Теория о мире, как геоцентрической системе, в былые времена не раз подвергалась критике и сомнениям. Известно, что над доказательством этой теории трудился Галилео Галилей. Это ему принадлежит вошедшая в историю фраза: «И все-таки она вертится!». Но всё же не ему удалось это доказать, как думают многие, а Николаю Копернику, который в 1543 написал трактат о движении небесных тел вокруг Солнца. Удивительно, но, несмотря на все эти доказательства, о круговом ходе Земли вокруг огромного светила, в теории остаются ещё открытые вопросы о причинах, побуждающих её к этому движению.
Причины движения
Средневековье позади, когда люди считали нашу планету неподвижной, и ее движения уже никто не оспаривает. А вот причины, по которым Земля направляется в путь вокруг Солнца, доподлинно неизвестны. Выдвинуто три теории:
- инертное вращение;
- магнитные поля;
- воздействие солнечного излучения.
Существуют и другие, но они не выдерживают критики. Интересно и то, что вопрос: «В какую сторону вращается Земля вокруг огромного небесного светила?», тоже недостаточно корректен. Ответ на него получен, но он точен лишь относительно общепринятого ориентира.
Солнце - это огромная звезда, вокруг которой сосредоточена жизнь в нашей планетарной системе. Все эти планеты совершают ход вокруг Солнца по своим орбитам. Земля движется по третьей орбите. Изучая вопрос: «В какую сторону вращается Земля по орбите?», учёные сделали множество открытий. Они поняли, что сама орбита не идеальна, поэтому наша зелёная планета находится от Солнца в разных её точках на отличных друг от друга расстояниях. Поэтому было высчитано среднее значение: 149 600 000 км.
Ближе всего Земля к Солнцу 3 января, а дальше - 4 июля. С этими явлениями связывают понятия: наименьший и наибольший временной день в году, по отношению к ночи. Изучая всё тот же вопрос: «В какую сторону вращается Земля по своей солнечной орбите?», учёные сделали ещё один вывод: процесс кругового хода происходит и по орбите, и вокруг собственного невидимого стержня (оси). Сделав открытия этих двух вращений, учёные задались вопросами не только причин, вызывающих такие явления, но и о форме орбиты, а также скорости вращения.
Как учёные определили, в какую сторону вращается Земля вокруг Солнца в планетарной системе?
Орбитальную картину планеты Земля описал немецкий астроном и математик В своём фундаментальном труде «Новая астрономия» он называет орбиту эллиптической.
Все объекты на поверхности Земли вращаются вместе с ней, используя общепринятые описания планетарной картины Солнечной системы. Можно сказать, что, наблюдая со стороны севера из космоса, на вопрос: «В какую сторону вращается Земля вокруг центрального светила?», ответ будет следующим: «С запада на восток».
Сравнивая с движениями стрелки в часах - это против её хода. Такую точку зрения приняли относительно Полярной звезды. То же самое увидит человек, находящийся на поверхности Земли со стороны Северного полушария. Представив себя на шаре, движущемся вокруг неподвижного светила, он увидит своё вращение справа налево. Это равносильно ходу против стрелки часов или с запада на восток.
Земная ось
Все это касается и ответа на вопрос: «В какую сторону вращается Земля вокруг своей оси?» - в противоположном ходу стрелки часов. Но если представить себя наблюдателем в Южном полушарии, картина будет выглядеть иначе - наоборот. Но, понимая, что в космосе понятия запада и востока отсутствуют, учёные оттолкнулись от земной оси и Полярной звезды, на которую ось направлена. Это и определило общепринятый ответ на вопрос: «В какую сторону вращается Земля вокруг своей оси и вокруг центра Солнечной системы?». Соответственно Солнце показывается утром из-за горизонта с восточного направления, а скрывается от наших взоров на западе. Интересно то, что многие сравнивают земные обороты вокруг собственного невидимого осевого стержня с вращением волчка. Но при этом земная ось не видна и несколько наклонена, а не вертикальна. Всё это отражается на форме Земного шара и эллиптической орбиты.
Звёздные и солнечные сутки
Кроме ответа на вопрос: «В какую сторону вращается Земля по часовой или против хода стрелки часов?», учёные рассчитали время оборота вокруг своей невидимой оси. Оно составляет 24 часа. Интересно то, что это лишь примерное число. Фактически, полный оборот на 4 минуты меньше (23 ч. 56 мин. 4,1 сек.). Это так называемый звёздный день. Мы же считаем сутки по солнечному дню: 24 часа, так как Земле на своей планетарной орбите каждый день необходимы ещё дополнительные 4 минуты, чтобы вернуться на своё место.
Мы любим Ваши ЛАЙКИ!
24.04.2015
Благодаря астрономическим наблюдениям нам известно, что все планеты Солнечной системы вращаются вокруг собственной оси . И еще известно, что все планеты имеют тот или иной угол наклона оси вращения к плоскости эклиптики . Также известно, что в течение года каждое из двух полушарий любой из планет изменяет свое расстояние до , но к концу года положение планет относительно Солнца оказывается тем же, что и год назад (или, точнее будет сказать, почти тем же). Есть также такие факты, которые астрономам неизвестны, но которые тем не менее существуют. Так, например, происходит постоянное, но плавное изменение угла наклона оси у любой планеты. Угол возрастает. И, помимо этого, происходит постоянное и плавное увеличение расстояния между планетами и Солнцем. Есть ли связь между всеми перечисленными явлениями?
Ответ - да, несомненно. Все эти явления обусловлены существованием у планет как Полей Притяжения , так и Полей Отталкивания , особенностями их расположения в составе планет, а также изменением их величины. Мы так привыкли к тому знанию, что наша вращается вокруг своей оси , а также к тому, что северное и южное полушария планеты в течение года то отдаляются, то приближаются к Солнцу. И с остальными планетами все обстоит так же. Но почему планеты так себя ведут? Что ими движет? Начнем с того, что любую из планет можно сравнить с яблоком, насаженным на вертел и поджаривающимся на огне. Роль «огня» в данном случае выполняет Солнце, а «вертелом» является ось вращения планеты. Конечно, люди чаще поджаривают мясо, но здесь обратимся к опыту вегетарианцев, потому как фрукты часто имеют округлую форму, которая сближает их с планетами. Если мы поджариваем яблоко над огнем, мы не обращаем его вокруг источника пламени. Вместо этого мы вращаем яблоко, а также меняем положение вертела относительно огня. То же самое происходит и с планетами. Они вращаются и меняют в течение года положение «вертела» относительно Солнца, прогревая таким образом свои «бока».
Причина, по которой планеты вращаются вокруг своих осей, а также в течение года их полюса периодически изменяют расстояние до Солнца, приблизительно такая же, по которой мы поворачиваем яблоко над огнем . Аналогия с вертелом здесь выбрана неслучайно. Мы всегда держим над огнем наименее прожаренную (наименее прогретую) область яблока. Планеты также всегда стремятся повернуться к Солнцу своей наименее прогретой стороной, суммарное Поле Притяжения которой максимальное по сравнению с остальными сторонами. Однако выражение «стремятся повернуться» не означает, что так оно и происходит на самом деле. Вся беда в том, что любая из планет одно временно обладает сразу двумя сторонами, стремление которых к Солнцу наибольшее. Это полюса планеты. Это означает, что с самого момента рождения планеты оба полюса одновременно стремились занять такое положение, чтобы оказаться ближе всего к Солнцу.
Да-да, когда мы говорим о притяжении планеты к Солнцу, следует учитывать, что разные области планеты притягиваются к нему по-разному, т.е. в разной мере. В наименьшей - экватор. В наибольшей - полюса. Обратите внимание -полюсов два. Т.е. сразу две области стремятся оказаться на одинаковом расстоянии от центра Солнца. Полюса на всем протяжении существования планеты продолжают балансировать , постоянно конкурируя друг с другом за право занять положение ближе к Солнцу. Но даже если один полюс временно побеждает и оказывается ближе к Солнцу по сравнению с другим, этот, другой, продолжает его «пасти», стремясь повернуть планету таким образом, чтобы самому оказаться ближе к светилу. Эта борьба двух полюсов прямым образом отражается на поведении всей планеты в целом. Полюсам трудно приблизиться к Солнцу. Однако существует фактор, облегчающий им задачу. Этот фактор - существование угла наклона вращения к плоскости эклиптики .
Однако в самом начале жизни планет у них не было никакого наклона оси. Причина появления наклона - притяжение одного из полюсов планеты одним из полюсов Солнца.
Рассмотрим, как появляется наклон осей планет?
Когда вещество, из которого образуются планеты, выбрасывается из Солнца, необязательно выброс происходит в плоскости экватора Солнца. Даже небольшое отклонение от плоскости экватора Солнца приводит к тому, что образовавшаяся планета к одному из полюсов Солнца оказывается ближе, чем к другому. А если говорить точнее, то только один из полюсов образовавшейся планеты оказывается ближе к одному из полюсов Солнца. По этой причине именно этот полюс планеты испытывает большее притяжение со стороны полюса Солнца, к которому он оказался ближе.
В итоге одно из полушарий планеты сразу же повернулось в направлении Солнца. Так у планеты появился первоначальный наклон оси вращения. То полушарие, которое оказалось ближе к Солнцу, соответственно, сразу начало получать больше солнечного излучения. И из-за этого данное полушарие с самого начала стало прогреваться в большей мере. Больший прогрев одного из полушарий планеты становится причиной того, что суммарное Поле Притяжения этого полушария уменьшается. Т.е. в ходе прогрева приблизившегося к Солнцу полушария стало уменьшаться его стремление приблизиться к полюсу Солнца, притяжение которого заставило планету наклониться. И чем больше прогревалось это полушарие, тем больше выравнивалось стремление обоих полюсов планеты - каждого к своему ближайшему полюсу Солнца. В результате прогревающееся полушарие все больше отворачивалось от Солнца, а более охлажденное начинало приближаться. Но обратите внимание, как происходила (и происходит) эта смена полюсов. Очень своеобразно.
После того как планета сформировалась из вещества, выброшенного Солнцем, и теперь обращается вокруг него, она сразу же начинает нагреваться солнечным излучением. Этот нагрев заставляет ее вращаться вокруг собственной оси. Первоначально никакого наклона оси вращения не было. Из-за этого экваториальная плоскость прогревается в наибольшей мере. Из-за этого именно в экваториальной области неисчезающее Поле Отталкивания появляется в первую очередь и его величина наибольшая с самого начала. В прилегающих к экватору областях со временем также появляется неисчезающее Поле Отталкивания. Величину площади областей, на которых есть Поле Отталкивания, демонстрирует угол наклона оси.
Но у Солнца тоже есть постоянно существующее Поле Отталкивания. И, как и у планет, в области экватора Солнца величина его Поля Отталкивания наибольшая. А так как все планеты в момент выброса и образования оказывались приблизительно в области экватора Солнца, то они таким образом обращались в зоне, где Поле Отталкивания Солнца наибольшее. Именно из-за этого, из-за того что произойдет столкновение наибольших по величине Полей Отталкивания Солнца и планеты, смена положения полушарий планеты не может происходить по вертикали. Т.е. нижнее полушарие не может просто пойти назад и вверх, а верхнее - вперед и вниз.
Планета в процессе смены полушарий следует «обходному маневру». Она совершает поворот таким образом, что ее собственное экваториальное Поле Отталкивания в наименьшей мере сталкивается с экваториальным Полем Отталкивания Солнца. Т.е. плоскость, в которой проявляется экваториальное Поле Отталкивания планеты, оказывается под углом к плоскости, в которой проявляется экваториальное Поле Отталкивания Солнца. Это позволяет планете сохранять имеющееся расстояние до Солнца. В противном случае, если бы совпали плоскости, в которых проявляются Поля Отталкивания планеты и Солнца, планета была бы резко отброшена от Солнца.
Вот так планеты и производят смену положения своих полушарий относительно Солнца - бочком, бочком…
Время от летнего солнцестояния до зимнего для любого из полушарий представляет собой период постепенного нагрева этого полушария. Соответственно, время от зимнего солнцестояния до летнего - это период постепенного охлаждения. Сам момент летнего солнцестояния соответствует наи- меньшей суммарной температуре химических элементов данного полушария.
А момент зимнего солнцестояния соответствует наибольшей суммарной температуре химических элементов в составе данного полушария. Т.е. в моменты летнего и зимнего солнцестояний к Солнцу обращено то полушарие, которое наиболее охлаждено в этот момент. Удивительно,не правда ли? Ведь все, как нам говорит наш житейский опыт, должно быть наоборот. Ведь летом тепло, а зимой холодно. Но в данном случае речь идет не о температуре поверхностных слоев планеты, а о температуре всей толщи вещества.
А вот моменты весеннего и осеннего равноденствий как раз соответствуют времени, когда суммарные температуры обоих полушарий равны. Именно поэтому в это время оба полушария находятся на одинаковом расстоянии от Солнца.
И еще напоследок скажу несколько слов о роли нагрева планет солнечным излучением. Давайте проведем небольшой мысленный эксперимент, в ходе которого посмотрим, что происходило бы, если бы звезды не испускали элементарные частицы и не нагревали тем самым окружающие их планеты. Не нагревай Солнце планеты, они все всегда были бы повернуты к Солнцу одной стороной, как Луна, спутник Земли, всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Отсутствие нагрева, во-первых, лишало бы планеты необходимости вращаться вокруг собственной оси. Во-вторых, не будь нагрева, не происходило бы в течение года последовательного поворота планет к Солнцу то одним, то другим полушарием.
В-третьих, не существуй нагрева планет Солнцем, ось вращения планет не наклонялась бы к плоскости эклиптики. Хотя при всем при этом планеты продолжали бы обращаться вокруг Солнца (вокруг звезды). И, в-четвертых, планеты не увеличивали бы постепенно расстояние до .
Татьяна Данина
Дети задают немало вопросов, приводящих в замешательство даже хорошо образованных и грамотных родителей. Почему Солнце светит, почему небо голубое, почему Земля вращается вокруг своей оси? Почему планеты вращаются вообще? Вопрос детский и наивный. Но вразумительно ответить сможет далеко не каждый взрослый. Вращаются и все, значит так положено. На самом деле, нет. Процесс длительнее, интереснее, неожиданнее, чем полагают многие.
Почему планеты вращаются вокруг своей оси – как это происходило?
Начиналось в те времена, когда звезда нашей туманности Солнце была «молодой». Солнечной системы и планет не существовало – система начинала формироваться из протовещества (протопланетного облака). Выглядит протовещество как пыльный диск, облако вместе с другими холодными твердыми телами увлекло из галактики только образовавшееся Солнце.
Большая часть протопланетного облака ушла на формирование Солнца. Оставшийся вокруг космический «мусор» хаотично двигался. Периодически твердые частицы сталкивались, некоторые разрушались и превращались в пыль, другие соединялись и формировали космическое тело. Это происходило беспорядочно и случайно.
Крупные тела накапливали все большую массу за счет соединения с пылью и газом. Такой процесс ученые называют аккрецией. По мере увеличения массы новообразованного космического тела, активнее проходила аккреция.
В этот период тело не имело идеально круглую или овальную форму. Оно походило на комок пластилина в пальчиках ребенка. Назвать это планетой было сложно, их стали называть планетезималь – маленькими планетами. Из-за асимметричной, угловатой формы планетезимали неустойчивы. Под воздействием солнечного ветра, радиации и других тел движущихся так же хаотично, будущая Земля вертелась и двигалась туда-сюда, как сломанный волчок. Точно установленной орбиты, оси вращения у нее не было.
Но однажды – спустя сотни миллионов лет хаотичного метания – Земля вышла из неустойчивого вращения и начала медленно поворачиваться вокруг собственной оси. Солнечная энергия заставляла планету вращаться быстрее, из протопланетного облака продолжали поступать пыль и мелкие тела. «Подталкиваемая» солнечным ветром, собирая мелкие частицы, космическую пыль, газы Земля приобрела почти идеально круглую форму, постоянную ось и скорость вращения.
Спустя несколько тысяч миллионов лет протовещество из пыльного диска закончилось – планеты Солнечной системы уже сформировались и приобрели круглую форму. Но вращение не прекратилось, энергии Солнца хватало, как хватает и сейчас на подпитывание вращения. Бесформенные планетозимали, плавающие вокруг Солнца, сами по себе не вращались вокруг оси, их «подтолкнули» – а произошло это миллиард лет назад.
Вот почему планеты вращаются в – и Земля, в том числе.
Земля вращается вокруг собственной оси, и каждый из нас вместе с планетой, со скоростью 1500 км/ч.
Ось вращения нашей планеты наклонена на 66°34′ относительно оси ее орбиты – и мы при этом не падаем!
Вращение осуществляется с запада на восток – в обратную сторону в сравнении с движением Солнца и Луны на небосводе.
Это одна из теорий, почему планеты вращаются вокруг собственной оси, но она выглядит жизнеспособной и логичной.
Больше интересных и впечатляющих фактов о планетах и космосе в общем вы сможете найти на сайте научно-популярного интернет-журнала
