Почему планеты не сходят со своей орбиты реферат

Обновлено: 05.07.2024

Что же такое орбита?

Орбита – это путь тела вокруг своей звезды. Траектория движения объекта получается за счёт уравнивания двух сил – центробежной (отталкивания) и гравитационной (притяжения). Это равновесие обеспечивает стабильность орбиты.

Чаще всего тела имеют эллипсоидную орбиту. Чем ближе форма орбиты к кругу, тем стабильнее на планете погодные условия. Орбита Земли - это почти окружность. Эллиптическая траектория образуется из-за обращения планеты вокруг общего с Солнцем центра масс, который всё же немного смещен относительно центра Солнца.

Чем больше расстояние, разделяющее звезду и планету, тем больше будет период обращения, поскольку воздействие гравитации звезды на окраине системы гораздо слабее, чем в ее центре.

Первая причина – это может случиться в результате сильного внешнего воздействия, как в случае с Венерой или Ураном. Правда, при этом сценарии нам уже будет всё равно, какой будет наша орбита – чтобы столкнуть Землю с орбиты понадобится очень крупное небесное тело. Метеорит, уничтоживший динозавров, не сместил планету с орбиты и не повлиял на её вращение, но силы этого удара было достаточно, чтобы уничтожить почти всё живое. Поэтому столкновение с телом, способным столкнуть Землю с орбиты, приведёт к мгновенной гибели всех землян.

Вторая причина – это прохождение массивного тела рядом с Землёй, которое сможет притянуть Землю в том или ином направлении. При таком сценарии шансы на выживание у человечества всё-таки могут быть, но очень незначительные. Земля может перейти на другую орбиту, и станет либо ближе, либо дальше от Солнца. В случае, если Земля приблизится к Солнцу хотя бы на 5 %, этого уже будет достаточно, чтобы вода начала испаряться, и Земля превратилась бы в жаровню, аналогичную Венере. Если бы мы отодвинулись на столько же в глубины Солнечной системы, то нас бы ждал ледниковый период. И ещё один вариант здесь – орбита может стать сильно вытянутой. Так, в перигелии Земля подходила бы настолько близко к Солнцу, что становилось бы невыносимо жарко, а в афелии вся планета бы замерзала. Подобные сильные скачки температур не выдержит ни одно живое существо (например, от + 430, как на Меркурии, до – 120, как на Марсе).

Помимо резких изменений климата неблагоприятным последствием может стать столкновение Земли с другими планетами.

Летящие мимо астероиды или кометы не смогут пошатнуть устоявшееся равновесие. Нужно что-то покрупнее. Во Вселенной есть блуждающие звёзды, и одна из таких – Глизе 710, которая сейчас находится в созвездии Змеи на расстоянии 64 световых лет от Солнца. Это оранжевый карлик, по массе он вдвое легче Солнца, а по светимости уступает ему в 30 раз. Глизе 710 подлетит очень близко к Солнечной системе через 1,35 млн лет (на расстояние 0,3—0,6 св. лет). Она своей силой гравитации может повлиять на орбиты планет всей Солнечной системы, изменив, тем самым, навсегда весь привычный порядок.

Третья причина – сами люди. Человек – существо неспокойное, и в мире нередко царит напряжённая обстановка. Взрывы атомных бомб могут привести к самым фатальным последствиям.

Астрономы внимательно наблюдают за потенциально опасными объектами. Пока можно жить спокойно и радоваться: глобальных катастроф, которые не в состоянии предупредить человек (прохождение звёзд или бродячих планет) не предвидится миллион лет как минимум. Если Земле будет угрожать опасная комета или астероид, у учёных есть планы о том, как защитить наш родной дом от непрошенных гостей, но это уже другая история!

Знаете ли вы, что такое орбита планеты? География (6 класс) дала нам понятие о строении Солнечной системы, но многие наверняка так и не поняли, что же это такое, для чего она нужна и что будет, если планета изменит свою орбиту.

Понятие орбиты

Итак, что такое орбита планеты? Самое простое определение: орбита - это путь тела вокруг Солнца. Тяготение вынуждает космическое тело двигаться по одному и тому
же пути вокруг звезды из года в год, из миллиона лет в следующий миллион. В среднем планеты имеют эллипсоидную орбиту. Чем ближе ее форма приближена к кругу,
тем стабильнее погодные условия на планете.

Основные характеристики орбиты – период обращения и радиус. Средний радиус – это средняя величина между минимальным значением диаметра орбиты и
максимальным. Период обращения – это тот отрезок времени, который необходим небесному телу для того, чтобы полностью пролететь вокруг звезды.Чем больше
расстояние, разделяющее звезду и планету, тем больше будет период обращения, поскольку воздействие гравитации звезды на окраине системы гораздо слабее, чем в ее центре.

Поскольку абсолютно круглой не может быть ни одна орбита, в течение планетарного года планета бывает на различном удалении от звезды. Место, где
планета ближе всего расположена к звезде, принято называть периастром. Точка, самая далекая от светила, напротив, именуется апоастром. Для Солнечной системы это
перигелий и афелий соответственно.

Элементы орбиты

Что такое орбита планеты, понятно. Что же представляют ее элементы? Существует несколько элементов, которые принято выделять у орбиты. Именно по этим параметрам ученые определяют вид орбиты, характеристики движения планеты и некоторые другие несущественные для обывателя параметры.

Эксицентриситет. Это показатель, который помогает понять, насколько вытянута орбита планеты. Чем ниже эксицентриситет, тем более округлую форму имеет орбита, тогда как небесное тело с высоким эксицентриситетом движется вокруг звезды по сильно вытянутому эллипсу. Планеты Солнечной системы имеют крайне низкие эксицентриситеты, что говорит об их практически круглых орбитах. Для комет характерны необычайно высокие эксцентриситеты.
Большая полуось. Ее рассчитывают от планеты до усредненной точки на половине пути вдоль орбиты. Это не синоним апастрона, поскольку звезда располагается не в центре орбиты, а в одном из ее фокусов.
Наклонение. Для этих расчетов орбита планеты представляет собой некую плоскость. Второй параметр – базовая плоскость, то есть орбита какого-то конкретного тела в звездной системе или же принятая условно. Так в Солнечной системе базовой считают орбиту Земли, ее принято называть эклиптикой. Для планет других звезд таковой принято считать ту плоскость, которая лежит на линии обозревателя с Земли. В нашей системе почти все орбиты расположены в плоскости эклиптики. Однако кометы и некоторые другие тела движутся под высоким углом к ней.

Орбиты солнечной системы

Итак, обращение вокруг звезды – это то, что называют орбитой планеты. В нашей Солнечной системе орбиты всех планет направлены в том же направлении, в котором
вращается Солнце. Такое движение объясняют теорией происхождения Вселенной: после Большого взрыва пратоплазма двигалась в одну сторону, вещества с течением
времени уплотнялись, но их движение не изменилось.

Вокруг собственной оси планеты движутся аналогично вращению Солнца. Исключением из этого являются лишь Венера и Уран, которые вокруг своей оси вращаются в
своем собственном уникальном режиме. Возможно, некогда они подверглись воздействию небесных тел, которые изменили направление их обращения вокруг своей оси.

Плоскость движения в Солнечной системе

Как уже было сказано, орбиты планет в Солнечной системе находятся почти на одной плоскости, близкой к плоскости орбиты Земли. Зная, что такое орбита планеты,
можно предположить, что причина, по которой планеты движутся в практически одной плоскости, вероятнее всего, все та же: некогда вещество, из которого теперь
состоят все тела в Солнечной системе, было единым облаком и вращалось вокруг своей оси под влиянием внешней гравитации. С течением времени вещество
разделилось на то, из которого образовалось Солнце, и то, которое долгое время было пылевым диском, вращающимся вокруг светила. Пыль постепенно образовала
планеты, а направление вращения осталось прежним.

Орбиты других планет

На эту тему сложно рассуждать. Дело в том, что мы знаем, что такое орбита планеты, но до недавнего времени мы не знали, существуют ли вообще планеты у других звезд.
Лишь недавно, используя новейшую аппаратуру и современные методы наблюдения, ученые смогли вычислить наличие планет у других звезд. Такие планеты называют
экзопланетами. Несмотря на невероятную мощность современного оборудования, заснять или увидеть удалось лишь единицы экзопланет, и наблюдение за ними удивило
ученых.

Дело в том, что эти немногие планеты словно совсем не знакомы с тем, что такое орбита планеты. География утверждает, что все тела движутся по извечным
законам. Но похоже что у других звезд законы нашей системы не действуют. Там приближенными к звезде оказались такие планеты, которые, казалось ученым, могут
существовать только на самой окраине системы. И ведут себя эти планеты совсем не так, как им следовало бы себя вести согласно расчетам: они и вращаются не в ту
сторону, что их звезда, и орбиты их лежат в различных плоскостях и имеют слишком вытянутые орбиты.

Внезапная остановка планеты

Собственно говоря, внезапная, ни с чем не связанная остановка вращения Земли просто нереальна. Но допустим, что это произошло.

Несмотря на остановку всего тела, его отдельные элементы не смогут также резко остановиться. А значит, магма и ядро продолжат по инерции свое движение. До полной
остановки вся начинка земли успеет провернуться не один раз, полностью ломая кору Земли. Это вызовет мгновенный выброс громадного количества лавы, громаднейшие
разломы и возникновение вулканов в крайне неожиданных местах. Таким образом, почти моментально на Земле перестанет существовать жизнь.

Кроме того, даже если удастся остановить мгновенно и "начинку", остается еще атмосфера. Она-то продолжит инерционное вращение. А это скорость порядка 500 м/с.
Такой "ветерок" сметет с поверхности все живое и неживое, унося вместе с самой атмосферой в Космос.

Постепенная остановка вращения

Если вращение вокруг своей оси прекратится не внезапно, а в течение длительного времени, минимальный шанс уцелеть существует. В результате исчезновения
центробежной силы океаны устремятся к полюсам, тогда как суша окажется на экваторе. В этой ситуации сутки будут равняться году, а смена сезонов будет соответствовать и наступлению времени суток: утро – весна, день – лето и т.д. Температурный режим будет гораздо более экстремальным, поскольку ни океаны, ни движение атмосферы не будут его смягчать.

Что будет, если Земля сойдет с орбиты?

Еще одна фантазия: что будет, если планета сойдет с орбиты? Просто переместиться на другую орбиту планета не может. Значит, ей помогло сделать это столкновение с другим небесным телом. В этом случае огромной силы взрыв уничтожит все и всех.

Если же предположить, что планета просто остановилась в пространстве, прекратив движение вокруг Солнца, то произойдет следующее. Под действием притяжения Солнца наша планета направится к нему. Догнать его она не сможет, поскольку Солнце тоже не стоит на одном месте. Но пролетит она достаточно близко от светила, чтобы солнечный ветер уничтожил атмосферу, испарил всю влагу и сжег всю сушу. Пустой сгоревший шарик полетит дальше. Достигнув орбит дальных планет, Земля повлияет на их движение. Оказавшись вблизи планет-гигантов, Земля, скорее всего, будет разорвана на мелкие кусочки.

Таковы сценарии вероятных событий при остановке Земли. Впрочем, ученые на вопрос "может ли планета сойти с орбиты" отвечают однозначно: нет. Она более или
менее успешно существовала более 4.5 миллиардов лет, и в обозримом будущем нет ничего, что могло бы ей помешать продержаться еще столько же.

Презентация содержит материал о планетах Солнечной системы. Почему планеты не сходят со своей орбиты? Выдвинуты 4 гипотезы, только одна из них верна.

Исследовательская работа

«Почему планеты

Цель и задачи исследования

ЗАДАЧИ :

Узнать, почему планеты не отлетают от Солнца?

Изучить информацию о вращении планет вокруг солнца;
Удостовериться, что Земля не улетит на другую Галактику.

Может быть планеты не сходят со своей орбиты, так как у них есть какие то верёвочки, соединяющие их с солнцем?

Развенчание 1-ой гипотезы

Развенчание 2-ой гипотезы

Развенчание 3-ей гипотезы

Закон всемирного тяготения

Во второй половине 17 века английский учёный Исаак Ньютон, изучая движение Луны вокруг Земли и планет вокруг солнца, открыл закон всемирного тяготения.

По этому закону тела притягиваются друг к другу с силой, которая зависит от массы тел и расстояния между ними.

Теперь я знаю, что гипотезы о неподвижности планет, о подсоединении планет к солнцу и о замкнутости пространства вокруг солнечной системы не верны.

Устойчивость Солнечной системы

В ближайшие несколько миллиардов лет никакая из планет не может столкнуться с другой или быть выброшенной за пределы системы. Однако за этими временными рамками, например, в течение 5 миллиардов лет, орбиты Марса и Меркурия изменятся на столько, что это приведёт к реальной возможности их столкновения с Землёй.

В результате выполнения этой работы я закрепил свои знания о солнечной системе и более подробно ознакомился с законом всемирного тяготения.

Вместо Юпитера и Земли я на этот раз взял Землю и Марс - поглядев на схему Солнечной системы в пропорциональном масштабе, понял что с Марсом эффект нагляднее. Юпитер очень уж удален от ближних к Солнцу планет.

Представим себе, для начала, что в Солнечной системе есть только само Солнце и Земля. Выглядит это так:

Земля, как вы понимаете, вращается вокруг Солнца - траектория обозначена голубой линией. Для нас здесь важно то, что Земля, по сути, находится в постоянном свободном падении. Что это означает?
Что действующие на нее силы скомпенсированы - Солнце притягивает Землю ровно с той же силой, с какой ее выталкивает наружу т.н. "центробежная сила". Иначе говоря, Земля находится в невесомости. Я надеюсь, вы в этом не сомневаетесь? Если сомневаетесь, вспомните, что космонавты на орбите находятся в невесомости.

Другими словами, любой толчок приведет к смещению Земли (представьте, что плавающего в невесомости космонавта толкнул его коллега). Летящий на орбите Земли космонавт ничем не отличается в этом смысле от самой Земли - кроме массы, разумеется.

Я понял, исходя из прошлого спора, что этот момент достаточно трудно осознать, несмотря на всю его очевидность. Поэтому напомню, в качестве еще одного примера, что находящиеся на орбите спутники могут корректировать свою орбиту с помощью маломощных двигателей. При этом им отнюдь не приходится преодолевать сопротивление Земли - орбита корректируется с такой легкостью потому, что спутник - в невесомости. То есть спутник без проблем может подвинуться поближе к Земле или подальше от нее.

Еще сравнение: представьте, что космонавты на МКС открыли люк и швырнули в него, скажем, апельсин - в направлении "от Земли". Будет апельсин удаляться от Земли или нет? Будет! (Совсем от Земли он не улетит, скорости не хватит. Но траектория у него будет уже не такой, что у самой МКС).

Земля на орбите - в невесомости. Любое воздействие на нее приведет к ее смещению с текущей орбиты. В результате, ее траектория, по которой она вращается вокруг Солнца, изменится.

Причем - заметьте! Это еще один, очевидный надеюсь, момент: если в результате толчка Земля отодвинется от Солнца, то его притяжение не усилится (как бы, возвращая Землю на прежнюю траекторию), а наоборот, ослабнет. Не забывайте, сила притяжения падает при удалении от Солнца, причем по квадратичному закону. То бишь, удаление в два раза ослабляет притяжение в 4 раза.

Теперь добавляем в нашу схему Марс:

Понимаете, что произойдет? Земля немедленно сдернет Марс с траектории! (Равно как и Марс сдернет с траектории Землю, только слабее).
И при следующем пролете Марс снова будет сдернут с орбиты (уже новой), еще раз. И причем сдернет еще сильнее, чем в первый раз - ведь с каждым разом Марс будет все ближе к Земле. И через некоторое количество таких встреч на орбите (противостояний), Марс просто столкнется с Землей.

Рассмотрим три очевидных возражения, против такого утверждения.

Первое возражение - что Земля конечно притянет к себе Марс при сближении, но после "расставания" с Землей, Марс вернется на прежнюю орбиту. То есть, что Земля не изменит навсегда орбиту Марса, а вызовет лишь ее локальное "возмущение". Типа этакого горба, вот так:

Надеюсь, вам очевидно, что такое представление нелепо. После того, как Земля "оттянет" Марс на себя, сила притяжения Марсом Солнца не уменьшится (причем ненадолго, этак на месячишко, аккурат чтобы вернуть Марс на место), а напротив - увеличится. Ибо Марс станет ближе к Солнцу. Так что никакого выравнивания орбиты к старому виду не произойдет.

Второе возражение - что орбита Марса уже такова, что в ней учтено влияние Земли.
Но простите, каким образом? Ведь Земля притягивает Марс к себе то с относительно слабым усилием (когда она далека от него), то с относительно большим (во время противостояния). Каким образом это периодическое усилие может быть "учтено" орбитой, представляющей собой эллипс? Посмотрите на картинку выше - вы верите в возможность "временного горба" на орбите?
Поэтому, если вы всерьез считаете, что орбита Марса такова, что учитывает периодическое сильное притяжение Земли во время сближений, мне очень интересно узнать - как именно орбита Марса это учитывает ;)

Ну и третье возражение - да, Земля действительно понемногу смещает Марс к себе, с каждым циклом сближения. Но. слишком медленно. И пройдут миллиарды лет, прежде чем Марс действительно упадет на Землю (если рассматривать упрощенную ситуацию, когда других планет нет).

Ну что же. Давайте попробуем подсчитать? Здесь уже, увы, без формул не обойтись. Но формулы будут очень простые. Нас интересует, по сути, лишь порядок величин.

Итак, Закон всемирного тяготения гласит, что сила притяжения между телами

Масса Земли равна грубо 6·10 24 кг, масса Марса грубо 0,65·10 24 кг. Минимальное расстояния от Земли до Марса равно грубо 56 млн км, или 5,6· 10 9 м. Насколько я понял, читая Википедию, речь идет о расстоянии до Земли во время Великого противостояния (раз в 15-17 лет). А "обычное" противостояние означает расстояние порядка 100 млн км. Красоты ради, посчитаем для минимального расстояния (чтобы получить максимальный вариант "рывка"), держа в голове, что обычно оно в два раза больше.

Подставляем цифирьки, и если я нигде не ошибся (а то прошлый раз с Юпитером таки ошибся в цифири!), то:
F= ( 6,8· 10 -11 х 6·10 24 х 0,65·10 24) / ( 5,6· 10 9 х 5,6· 10 9 )= 0,85 · 10 19 Ньютонов.

Много это или мало? Сейчас проверим. Предположим, простоты ради, что противостояние длится одну неделю, и что все это время расстояние от Марса до Земли постоянно и равно минимальному.

Неделя это примерно 6 · 10 5 секунд. Вспоминаем, что F=ma, а расстояние S=a t 2 /2.

Тогда расстояние, на которое Земля сдвинет Марс за неделю Великого противостояния, равно S=(F t 2 )/2m
Уф, сто лет не писал формул, а ведь как любил физику в школе. Надеюсь, не накосячил - а то будет стыдно.

Подставляем цифирь:
S=(0,85 · 10 19 x 6 · 10 5 x 6 · 10 5 )/ (2 х 0,65·10 24 ) = 2 350 000 м = 2 350 км

Немного, конечно. Да и это, напомню, расчет для Великого противостояния (раз в 15-17 лет). Для обычного сила притяжения будет раза в 4 меньше, и смещение соответственно тоже в 4 раза меньше. В целом, очень грубо, можно сказать: только исходя из "недельных" противостояний, за 15 лет Марс станет ближе к Земле как минимум на 10 тысяч км. Мелочь на фоне минимального расстояния в 56 млн км?

Как сказать. За 15 тысяч лет Марс станет ближе к Земле на 10 млн км - и это, напоминаю, только за счет "недельных" противостояний. И это без учета того, что чем ближе Марс к Земле, тем сильнее притяжение Земли - то есть величина смещений должна нарастать от витка к витку.

Меж тем, как вы понимаете, ничего подобного в реальности не происходит. Постепенные смещения орбит хотя и имеют место, но они крайне незначительны.

А вот еще картинка из Вики: солнечная система.

Ничего не кажется странным? Мне вот кажется.Почему Юпитер за "миллионы лет" не притянул к себе малые тела, движущиеся примерно по его орбите?
Или, почему тела из главного пояса астероидов не слиплись между собой? Напомню - они в невесомости, и даже малейшие силы притяжения между ними, за типа миллионы лет (да даже и за тысячи) давно должны были объединить их.

Понятие орбиты

Элементы орбиты

Эксицентриситет. Это показатель, который помогает понять, насколько вытянута орбита планеты. Чем ниже эксицентриситет, тем более округлую форму имеет орбита, тогда как небесное тело с высоким эксицентриситетом движется вокруг звезды по сильно вытянутому эллипсу. Планеты Солнечной системы имеют крайне низкие эксицентриситеты, что говорит об их практически круглых орбитах. Для комет характерны необычайно высокие эксцентриситеты.
Большая полуось. Ее рассчитывают от планеты до усредненной точки на половине пути вдоль орбиты. Это не синоним апастрона, поскольку звезда располагается не в центре орбиты, а в одном из ее фокусов.
Наклонение. Для этих расчетов орбита планеты представляет собой некую плоскость. Второй параметр – базовая плоскость, то есть орбита какого-то конкретного тела в звездной системе или же принятая условно. Так в Солнечной системе базовой считают орбиту Земли, ее принято называть эклиптикой. Для планет других звезд таковой принято считать ту плоскость, которая лежит на линии обозревателя с Земли. В нашей системе почти все орбиты расположены в плоскости эклиптики. Однако кометы и некоторые другие тела движутся под высоким углом к ней.