Законы движение планет Солнечной системы.

Потрясающие идеи обожающего загадки придворного астролога изменили наше представление о том, какое место мы занимаем во Вселенной.....
Бескрайние, грозно возвышающиеся над суетными тяготами и заботами человека - именно такими воспринимали небеса в древности.
Теперь, когда мы знаем, что Земля - всего лишь «третий камень от Солнца» и один из членов целого семейства различных миров, которые вращаются вокруг Солнца, трудно представить себе другой ход мысли. Эти явления очевидны, почему их не видели древние астрономы?
Половина проблем для древних звездочетов была
бы решена, пойми они, что движения планет на небе далеко не так просты, как кажутся. Планеты ускоряют и замедляют свой ход, отдаляются и приближаются, петляют и ходят строго по определенной траектории. Но иногда кажется, что они начинают двигаться в противоположном направлении -этот феномен называют «попятным движением».
С другой стороны, над проблемой правильного восприятия господствовало колоссальное влияние астронома и математика Птолемея. Еще в 140 году н. э. он заморочил всем голову, предложив гипотезу о Земле как центре Вселенной. Эта теория существовала свыше 1400 лет! Согласно Птолемею, модель планетарных орбит напоминает матрешку из прозрачных сфер, а в центре матрешки располагается наша родная Земля. Когда в 1541 году Николай Коперник сформулировал теорию о том, что в центре Вселенной находится Солнце, то влияние, которое она впоследствии оказала на религию, философию и науку, оказалось поистине революционным. Если допустить, что планеты вращаются по орбитам вокруг Солнца, то попятное движение Марса можно списать на оптический эффект того, как Земля «нагоняет» Марс.
Однако Коперник не решился пересматривать идею о круговых орбитах, чтобы не нарушать известный геометрический порядок во Вселенной. По мере того как росла точность астрономических инструментов и появлялась возможность делать более точные наблюдения, накопленные данные перестали укладываться в гипотезу о сферической модели Вселенной. Неизменно возникали нестыковки между наблюдаемым движением на небе и тем, что описывалось учеными в теории.
"(КЕПЛЕР) ПЕРВЫЙ АСТРОФИЗИК И ПОСЛЕДНИЙ УЧЕНЫЙ-АСТРОЛОГ» - Карл Саган.
Уже через каких-то сто лет самой точной в мире признали пражскую обсерваторию, в которой трудился датчанин Тихо Браге. Иоганн Кеплер, восходящая звезда науки в Германии, решил объединить свои усилия с именитым коллегой-датчанином.
Когда перед ним открылись расчеты Браге, Кеплер отметил, что не все в них правильно. Орбитой Марса не может быть идеальный круг. Революционным стало его открытие о том, что орбиты планет эллипсоидные. Чтобы добиться более четкого понимания этого факта, Кеплеру понадобилось десять лет. Он даже пытался представить орбиту в форме яйца, полагая, что идея об эллипсе уже отрабатывалась астрономами прошлого.
Второй закон Кеплера содержит основные понятия о движении планет. Кроме того, в нем скрыто неочевидное на первый взгляд следствие: планеты движутся не с постоянной скоростью вокруг Солнца. Как бы это парадоксально не звучало, дела на небесах обстоят именно так. По мере приближения к апогелию (точка на орбите планеты или кометы‚ наиболее удаленная от Солнца) планета замедляет движение, а чем ближе она к перигелию (ближайшая к Солнцу точка на орбите планеты или кометы) , тем с большей скоростью небесное тело движется.
Самые далеко идущие выводы имеет третий закон Кеплера. Он очень прост для понимания: чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется, или чем дальше она отстоит от Солнца, тем меньше она испытывает силу гравитации. Однако важно помнить, что Кеплер вывел это наблюдение в виде математического отношения, ведь тогда о гравитации еще никто не знал. Позже именно в этом Ньютон найдет почву для вдохновения и откроет законы гравитации.
В честь Кеплера были названы кратеры на Марсе и Луне, а также новейшая обсерватория-телескоп.
Говоря о движении планет в Солнечной системе, хочется сказать, что практически все планеты,кометы и астероиды, подчиняются единому закону, так как движутся в одном направлении вокруг Солнца, причем, против часовой стрелки (если рассматривать движение с северного полюса). Этот закон также действенен и для нашей Галактики - Млечного пути, по которой Солнечная система также движется против часовой стрелки.
Движутся планеты по практически круговым орбитам, которые находятся в одной плоскости, что во многом подтверждает теорию об образовании планет вокруг Солнца из единого газово-пылевого облака.
Это также одна из причин исключения из состава планет Солнечной системы Плутона, ведь его орбита резко отличается от орбит всех 8 планет, проходя под большим углом к эклиптике.
Скорости движущихся вокруг Солнца планет также различны. Существует тенденция, по которой планеты земной группы, такие как Марс, Земля, Венера и Меркурий вращаются намного быстрее, чем планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Так скорость движения Меркурия по орбите составляет 47,9 км/с и это самая большая скорость вращения вокруг Солнца. Венера движется со скоростью 35,0 км/с, а Земля вращается вокруг небесного светила со скоростью 29,8 км/с. Скорость движения Марса – 24,1 км/с. А теперь взглянем на скорости движения по орбите планет юпитерской группы.
Юпитер, являясь самой большой планетой в Солнечной системе, вращается вокруг Солнца со скоростью 13,1 км/с. Сатурн, обрамленный красивым диском из спутников и метеоритов, вращается со скоростью 9,6 км/с. Скорость движения Урана – 6,8 км/с, а самая отдаленная на сегодняшний день планета Солнечной системы – Нептун, вращается со скоростью 5,4 км/с.
Кстати говоря, только две из планет Солнечной системы, а именно Венера и Меркурий не имеют спутников. У остальных шести планет есть спутники, которые также вращаются вокруг своих планет против часовой стрелки.
Как мы уже говорили выше кроме вращения вокруг Солнца, все планеты имеют вращение вокруг своей оси. Скорости вращения планет тут также различны.
Но тут уже главенствует другой закон, по которому чем дальше от Солнца находится орбита планеты, тем быстрее эта планета вращается вокруг своей оси. За единицу в данном случае принимаются 1 земные сутки, за которые делает один оборот вокруг своей оси наша Земля.
Только представьте что для аналогичного оборота Меркурию нужно практически 59 дней! Но самой аномальной планетой является Венера. Эта единственная планета (исключая Уран), которая нарушает законы движения и вращается по часовой стрелке. Так вот Венера, которая имеет ретроградное вращение, делает один оборот за 243 земных суток! Марс в этом смысле очень похож на Землю и делает один оборот практически за то же время что и наша планета. Совсем другая картина наблюдается при рассмотрении планет-гигантов. Скорость движения вокруг своей оси Юпитера составляет примерно 10 земных часов, Сатурна – приблизительно 10, 5 земных часов.
Ретроградный Уран также как и Венера вращается по часовой стрелке, но это объясняется тем, что, ось вращения отклонена от плоскости эклиптики практически на 98 градусов. Визуально Уран как бы «лежит» на боку, делает один оборот за 17, 5 земных часов. И, наконец, самая отдаленная от Солнца планета – Нептун, делает оборот вокруг оси за 16 земных часов.
Законы движения планет сыграли, пожалуй, важнейшую роль в получении представленияо строении нашей Солнечной системы. Они стали первыми законами науки о космосе. Законы эти были открыты еще на рубеже 16-17 веков Иоганном Кеплером немецким математиком и астрономом, последователем Николая Коперника. Известность Кеплеру принесла пропаганда так называемых «Прусских таблиц» - специальных таблиц движения планет, составленные учеником Коперника - Эразмом Рейнгольдом. Исключительное значение для развития знаний о космосе имела встреча и дальнейшая совместная работа Кеплера со знаменитым датским астрономом Тихо Браге. По теории Браге, планеты действительно вращались вокруг Солнца, а вот само Солнце и Луна вращались вокруг Земли. В ту пору за Землей еще сохранялось положение центра Вселенной. Именно после изучения наблюдений Браге, которые датский ученый проводил более четверти века, Кеплер и вывел законы, ставшие основой науки астрономии.
Именно Кеплер впервые заметил неточность Прусских таблиц, их отклонение на 5 градусов, что уже недопустимо для астрономии. Вскоре ученый пришел к интересной мысли, и вычислил, что планеты движутся совсем не по круговым траекториям, а по эллипсоидным. Решая данную задачу, Кеплеру пришлось столкнуться с таким случаем, который в современной математике назывался бы эллиптическим интегралом. Благо, ученый не отступил и произвел вычисления, суммируя бесконечно большое число, что стало первым шагом в математическом анализе.
Первый закон Кеплера гласил о том, что Солнце находится отнюдь не в самом центре эллипса, а в фокусе – особой точке небесной сферы, а значит, расстояние от Солнца до планет постоянно меняется. Из этого первый закон Кеплера подразумевал, что все планеты движутся по эллипсоидным орбитам, оставаясь в одной плоскости.
Во втором законе Кеплера говорилось о том, что отрезок, который соединяет Солнце и любую из планет, описывает равные площади за равные промежутки времени. Этот закон принято называть также законом площадей. Данный закон говорит о том, что скорость планеты тем больше, чем ближе она находится к Солнцу. На самом деле этот закон и определил движение планеты по эллиптической орбите.
Богатая фантазия и интуитивное чутье, дающее ученому веру в то, что в космическом пространстве все подчинено законам физики, привело Кеплера к третьему закону движения планет Солнечной системы. Иоганну Кеплеру удалось установить прямую зависимость между расстоянием от Солнца и скоростью обращения планеты. Как оказалось, квадрат периодов оборота вокруг Солнца каждой из любых двух планет соотносятся между собой как куб среднего расстояния каждой из планет. Он и стал третьим законом Кеплера.
Третий закон Кеплера сыграл решающую роль в определении, например масс планет и их спутников. У человечества до сих пор нет таких космических весов, чтобы можно было взвесить ту или иную планету. А третий закон Кеплера, путем математических вычислений, отлично справляется с этой задачей.
Данные работы Иоганна Кеплера подтвердили обоснованность утверждений Николая Коперника и стали основой для открытия Ньютоном его известнейшего закона всемирного тяготения.
Источники: журнал "Солнечная система" http://vsellennaya.ru