Орбитальные характеристики планет (работа 1)
Орбитальные характеристики планет
Ближайшие к светилу четыре планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - имеют сравнительно небольшие массы, заметное сходство в составе слагающего их вещества и получают большое количество солнечного тепла, ощутимо влияющего на температуру поверхности планет. Две из них - Венера и Земля - имеют плотную атмосферу, Меркурий и Марс атмосферы практически не имеют.
Планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун значительно удалены от Солнца, имеют гигантские массы и плотную мощную атмосферу. Все они отличаются высокой осевой скоростью вращения. Солнечное тепло почти не достигает этих планет. На Юпитере оно составляет 0,018·103 Вт/м2 , на Нептуне - 0,008·103 Вт/м2 .
Все планеты, за исключением Меркурия и Венеры, имеют спутники, общее число известных на сегодняшний день достигает 57. Наибольшее количество спутников имеют: Юпитер - 16, Сатурн - 17 и Уран - 15. Остальные планеты имеют один-два спутника.
Большая часть массы вещества Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце - более 99%. На долю планет приходится менее 1% общей массы. Остальное вещество рассеяно в астероидах, кометах, метеоритах, метеорной и космической пыли.
Все планеты имеют относительно небольшие размеры и в сравнении с расстояниями между ними их можно представлять в виде материальной точки. Из курса физики известно, что произведение массы тела на его скорость называется импульсом:
Р = m · V,
а произведение радиуса-вектора на импульс - моментом импульса:
L = r · Р = r · m · V.
Из приведенного выражения видно, что скорость V движения планеты по эллиптической орбите меняется вместе с изменением радиуса-вектора r. При этом на основании второго закона Кеплера имеет место сохранение моментов импульса:
r1 · m · V1 = r2 · m · V2.
Из (II.21) видно, что при увеличении r1 скорость V1 должна уменьшаться и наоборот (масса т планеты неизменна). Если выразить линейную скорость V через угловую w
V = w · r,
то выражение для момента импульса планеты примет вид:
L = m · w · r2.
Из последней формулы следует, что при сжатии вращающихся систем, т. е. при уменьшении r и постоянстве т, угловая скорость вращения w неизбежно возрастает.
В табл. II.1 приведены орбитальные параметры планет. Хорошо видно, как по мере возрастания радиуса орбиты гелиоцентрического расстояния) уменьшается период обращения и, следовательно, скорость движения планет.
Таблица .1
Орбитальные параметры планет Солнечной системы
|
Планета |
Радиус орбиты, 109м |
Масса, 1027 г |
Плотность, г/см3 |
Экваториальный радиус, 106 м |
Период вращения, земные сут или ч |
Наклон экватора к орбите, градусы |
Период обращения, земные сут |
|
Меркурий |
57,9 |
0,330 |
5,43 |
2,439 |
58,65 сут |
2 ± 3 |
87,96935 |
|
Венера |
108,2 |
4,870 |
5,25 |
6,051 |
243,022 (± 006) сут |
177,3 |
224,7 |
|
Земля |
149,6 |
5,976 |
5,52 |
6,378 |
23,9345 ч |
23,45 |
365,26 |
|
Марс |
227,9 |
0,642 |
3,95 |
3,393 |
24,6299 ч |
23,98 |
686,98 |
|
Юпитер |
778,3 |
1900 |
6,84 |
71.398 |
9,841 ч |
3,12 |
4333 |
|
Сатурн |
1427,0 |
568,8 |
5,85 |
60,33 |
10,233 ч |
26,73 |
10759 |
|
Уран |
2869,6 |
86,87 |
5,55 |
26,20 |
17,24 ч |
97,86 |
30685 |
|
Нептун |
4496,6 |
102,0 |
5,60 |
25,23 |
(18,2 ± 0,4) ч |
(29,56) |
60189 |
|
Плутон |
5900,1 |
(0,013) |
(0,9) |
(1,5) |
6,387 сут |
(118,5) |
90465 |
При движении планеты вокруг Солнца сила притяжения последнего уравнивается центростремительной силой, приложенной к планете:
G
=
.
Отсюда легко найти среднюю орбитальную скорость движения планеты, которая совпадает с круговой скоростью:
V =
,
где r = a - расстояние от Солнца; Т - период обращения планеты вокруг светила.
В качестве примера найдем среднюю
орбитальную скорость вращения Земли,
положив в формулу (II.25) Т = 365,2564 ·
86400 с =
= 31,56·
106 с, а = 149,6 ·
106 км, получим V = 29,78 км/с.
Обращаем внимание на наиболее крупные спутники планет. Луна - спутник Земли; Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - спутники Юпитера; Титан - спутник Сатурна; Тритон - спутник Нептуна. Это самый крупный спутник в Солнечной системе. Диаметр Тритона 6000 км. Три последние планеты имеют также своеобразные кольца, исследование которых с американской межпланетной станции «Вояджер-2» показало, что они состоят из темного материала, фрагменты которого имеют размеры около метра и более. Не исключено, что это каменные обломки разрушившихся небольших спутников или продукты выбросов мощных вулканических взрывов.
Список литературы
Для подготовки данной применялись материалы сети Интернет из общего доступа