Орбитальные характеристики планет
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
|
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 работы были использованы материалы с сайта http://www.i-u.ru/