Почему-то принято считать, что космонавтами хотят быть только мальчики. Неправда! Я с детства мечтала оказаться в космосе, посмотреть на нашу планету с высоты. Или даже отправиться к другим планетам. Мечты, к сожалению, так и остались мечтами, но знания о том, что такое орбита и как там живут космонавты, намертво отпечатались у меня в голове.
Что такое орбита
Как известно, все космические тела (планеты, как наша Земля) или их спутники (как Луна) не стоят на месте, а постоянно движутся.
Земля и другие планеты солнечной системы крутятся вокруг Солнца. Делают это они не так, как им заблагорассудится, а раз за разом проходят один и тот же путь. Он и называется орбитой.
Люди долго осваивали космос, и в наше время уже могут находиться на орбите. Но жизнь там отличается от той, к которой мы привыкли на Земле.
Жизнь на орбите
На орбите нельзя просто выйти на улицу погулять из космического корабля или с космической станции.
Для этого есть несколько причин:
- Первая – резкие перепады температуры. Представьте, что вас за доли секунды телепортирует с крайнего севера на жаркий пляж, а потом обратно. А теперь увеличьте разброс температуры раза в два-три. Такие перегрузки не выдержать даже самому подготовленному человеку.
- Вторая – радиация и ультрафиолет. На Земле-то нас заботливо спасает от них атмосфера – и то в жаркие дни можно сильно обгореть даже с солнцезащитным кремом. А в космосе от Солнца никакой крем не спасет.
- Третья, самая главная, - кислород, точнее, его отсутствие. Без дыхания нет жизни. Задержите дыхание – сколько сможете протянуть? Минуту или две, вряд ли больше. Это слишком мало для исследования космоса.
От всего этого надежно защищает скафандр. К счастью, большую часть времени можно находиться в более удобной одежде.
Не меньше сложностей с жидкостями. Космос и брезгливость несовместимы: все жидкие отходы жизнедеятельности тщательно собираются, после чего из них получается новая порция воды для космонавтов. Родника или речки здесь не предусмотрели, да и Млечный путь с молоком связан только из-за внешнего сходства.
С едой стало чуть проще, чем раньше. От тюбиков уже отказались, но еда все равно делается и запаковывается так, чтобы не оставлять ни единой крошечки. Даже такая малость может создать серьезные проблемы, если залетит в дыхательные пути кого-нибудь из космического экипажа.
Это не единственный минус невесомости: от нее просто-напросто устаешь физически. Именно поэтому все, кто хочет отправиться в космос, должны обладать идеальным здоровьем. Иначе перегрузок не выдержать, обострятся все болезни.
Полезно3 Не очень
Комментарии0
В детстве, листая энциклопедию, я особенно любила читать про космос и другие планеты. Поначалу меня очень удивляло, что вокруг планет нарисованы какие-то линии, подписанные непонятным словом «орбита». Я сразу же начала читать статью, чтобы понять, что же это такое.
Что такое орбита
У нас с вами есть выбор, какой дорогой пойти до того или иного места. Можно идти напрямую, можно найти дорогу покороче. У планет в этом отношении со свободой воли беда: под действием тяготения она не может свернуть с определенного пути.
Орбита – это траектория, вдоль которой одно небесное тело движется относительно другого. Например, это путь, по которому Земля и другие планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца.
Первые живые существа на орбите
Строго говоря, самыми первыми живыми существами, которые оказались на орбите нашей планеты, были бактерии. Их, конечно же, не отправляли туда специально. Но в процессе исследования космоса туда улетали первые ракеты, которые волей-неволей захватывали с собой этих миниатюрных пассажиров.
Затем, уже намеренно, американцы отправили туда мушек-дрозофил. И они выжили! А значит, пришла пора отправлять существ покрупнее.
Для нового полета в космос была выбрана обезьяна, ведь они по строению близки к людям. И если бы обезьяна вернулась невредимой, отправка в космос человека не заставила бы себя долго ждать. Увы, этим мечтам тогда еще было не суждено сбыться.
Заслуживает упоминания и собака Лайка. Она была первым земным животным, которое достигло орбиты Земли. К сожалению, собачка не выдержала перегрузок, и не смогла вернуться назад живой.
Все получилось только в 1960 году, когда на орбиту вышли две собаки – Белка и Стрелка. После долгой подготовки и тщательного отбора они покинули Землю, и, пробыв сутки на орбите, успешно вернулись домой.
Стрелка спустя пару месяцев после полета даже смогла родить здоровых щенят.
Могут ли живые существа размножаться на орбите
Здесь все не так просто, как кажется.
Пока что зачатие в космосе считается невозможным. Половые клетки из-за космического излучения перестают работать, как должны. В итоге, яйцеклетка не оплодотворяется, а значит, нельзя завести ребенка.
Пробовали привозить в космос живых эмбрионов человека, он они там погибали.
Однако, надежда есть. В 1990 году на космическом корабле «Мир» вылупился птенец перепела из яйца, оплодотворенного на Земле.
В конце концов, путь на орбиту тоже не был легким и коротким, так что стоит ждать и надеяться – и может быть, однажды мы сможем жить на орбите.
Полезно3 Не очень
Комментарии0
С самого детства меня интересовал космос, и о том, что такое орбита, я имею представление. Постараюсь кратко ответить на вопрос и расскажу какие бывают орбиты у ИСЗ .
Что означает термин «орбита»
Говоря доступным языком, это путь в пространстве , по которому движется наша планета совершая оборот вокруг звезды - Солнца. Что касается научного определения этого термина, то оно заключается в следующем: траектория, которую описывает небесное тело, находясь во взаимодействии с другим телом или телами. Если быть внимательным, то можно обнаружить, что практически все в нашем мире движется по своей орбите - крошечный электрон совершает оборот вокруг ядра атома - основы всего материального.
Орбиты спутников
Траектория движения каждого ИСЗ отличается от орбиты естественного небесного тела. Отличие в том, что ИСЗ имеют так называемые «активные участки» - точки, при прохождении которых включаются реактивные двигатели. Поэтому вычисление такой траектории - достаточно трудоемкая и ответственная задача, решением которой занимаются ученые-астродинамики . При этом каждой траектории присваивается определенный статус, определяемый целевым назначением аппарата, размером охватываемой им территории и многого другого. Выделяют спутниковые системы 3 типов:
- ведомственные;
- национальные;
- международные.
Кроме этого, существует еще одна классификация всех ИСЗ по типу орбиты:
- геостационарные - ИСЗ находится над экватором и движется со скоростью движения планеты вокруг оси;
- негеостационарные - имеют эллиптическую, низкоорбитальную и средневысотную орбиту.
Существует еще и особая «орбита захоронения» . Сюда, на высоту более 250 километров выше геостационарной обиты , отправляют ИСЗ, срок эксплуатации которых уже истек. Это делается для того, чтобы избежать столкновений, а также освободить место под новый аппарат .
Необычные ИСЗ на орбите
Спустя несколько лет после запуска первого ИСЗ СССР, США был выведен спутник связи. Примечательно то, что представляя собой «воздушный шар» из металла, размерами он не уступал 11 этажному дому - 32 метра в диаметре .
Обычно аппараты служат несколько лет, однако существуют и исключения. ИСЗ LAGEOS выведен на орбиту с учетом времени «службы» в 7 миллионов лет. На его борту установлена специальная табличка, которая содержит послание будущим поколениям землян .
«Эстонский парусник» - такое неофициальное название получил аппарат ESTCube . Это первый аппарат с применением технологии «электрического паруса». Технология находится на стадии практических тестов и при успешном результате позволит аппаратам развивать огромное ускорение . Например, аппарат с таким «парусом» доберется до края Солнечной системы всего за 8 лет.
На борту всем известной МКС установлено несколько камер , и любой желающий может почувствовать себя космонавтом и полюбоваться видом нашей планеты с орбиты не выходя из дома. Очень люблю иногда посмотреть на нашу планету из космоса. :)
Полезно1 Не очень
Комментарии0
Еще со школьной скамьи я запомнила, что орбита - это траектория движения объекта в космическом пространстве. Чуть позже, когда мое увлечение астрономией дошло до скупки огромного количества научных журналов и энциклопедий, я по-настоящему углубилась в изучение космических тайн, часть из которых готова поведать вам сегодня. :)
Орбита - это путь
По сути, орбита - это путь любого небесного тела в космосе. Чаще всего, имеется ввиду взаимодействие космических тел: планет Солнечной системы, вращающихся вокруг Солнца или, например, Луны, вращающейся вокруг Земли. При этом существует орбита и у искусственного спутника (в большинстве случаев она вытянута), который вращается вокруг планеты или звезды.
Орбиты бывают четырех видов:
- круглые (редко);
- в форме эллипса (встречается чаще всего, сюда входит и наша Солнечная система);
- в форме параболы;
- в форме гиперболы.
Если говорить о скорости вращения тела по орбите в Солнечной системе, то чем ближе оно к Солнцу, тем быстрее оно делает круг вокруг нее.
Столкновение планет
О, это излюбленная тема писателей-фантастов! На самом же деле, у каждой из планет свой путь, поэтому столкнуться у них не получится. :)
Занимаясь изучением космических тел, астрономы пришли к выводу, что их орбиты не подвергаются изменениям. Помимо успокоения паникеров, это знание помогает вычислять и предсказывать положение абсолютно любого космического тела в любой момент времени! Собственно, именно так ученые и узнают о солнечных затмениях и местах, откуда они видны во всей своей красе. :)
Так уж исторически сложилось, что движение в космосе зависит от гравитации. Именно поэтому все объекты во Вселенной движутся по своим орбитам: Земля притягивает Луну, а Солнце - Землю.
Мы все движемся по немыслимой траектории на вращающейся планете, которая еще в придачу кружит не только вокруг своей оси, но и вокруг Солнца. Солнце же в это время летит вокруг центра Галактики, а последняя - вокруг центра Метагалактики и вся эта совокупность летит неведомо куда от центра неизведанной Вселенной. :)
Полезно1 Не очень
Комментарии0
Мне всегда нравилось рассматривать звёздное небо. Помню в детстве, мне не разрешали гулять до темноты, поэтому я садилась на балконе и глядела на таинственные мерцающие точки, недоумевая, где там древние греки смогли рассмотреть медведицу или змею. А ещё мне ужасно хотелось увидеть чёрную дыру… Слетать на Марс, посмотреть где кончается вселенная и что за ней:) Этого у меня пока ещё не получилось, но кое-что о далёких звёздах я всё-таки узнала.
Орбита в астрономии
В астрономии это движение чего-нибудь (например, планеты, спутники) в гравитационном поле другого объекта, превосходящего его по массе. То есть, грубо говоря, когда что-то лёгкое вертится вокруг чего-то тяжёлого. Например, вокруг тяжёлого Марса, водят хоровод его зловещие спутники Фобос и Деймос (их названия переводятся как страх и ужас). Или - все планеты Солнечной системы, чётко следуют своим орбитам вокруг массивной звезды.
Сложно представить, но даже своенравные кометы, подчиняются своим орбитам.
Какие бывают орбиты
Казалось бы, привязали корову к колышу, вот и ходит она по своей «орбите» в виде окружности. Но с космическими телами немножко по-другому, хотя схожесть тоже имеется. Колышком для них служит «центр масс» (тот самый тяжеловес, о котором я говорила раньше), но «силушки» у них будет куда больше. Поэтому существуют орбиты таки как:
- окружность;
- эллипс (это когда наша «космическая корова» пытается вырваться, растягивает верёвку, но у неё ничего не получается);
- параболы или гиперболы (а тут получается, что «корову» заарканили, она в недоумении пробежала часть круга, а потом всё-таки умчалась прочь, разорвав путы).
Искусственные спутники
Как же это здорово, что люди научились выводить на орбиту планеты искусственные спутники. Теперь там вращаются телескопы, целые научные станции и тысячи устройств, помогающих нам разговаривать друг с другом по телефону и определять своё местоположение.
Но дело это не простое. Чтобы заставить спутник вращаться вокруг Земли, его нужно разогнать до 8 км/сек или 480 км/час. Эта скорость называется «первой космической» и является минимальной для «доставки» на орбиту.
Полезно1 Не очень
Комментарии0
Все мы слышали термин орбита, и многие даже не имеют понятия, что же оно значит. Этот термин применяется для описания пути движения какого-то мелкого небесного тела в гравитации более крупного объекта. Например, наша планета передвигается по траектории вокруг Солнца, так и вокруг Земли движется Луна. Траектория редко бывает идеально круглой, намного чаще ее форму можно назвать эллипсовидной или овальной. Само значение термина "орбита" переводится как "путь".
Полезно1 Не очень
Комментарии0
Знаете ли вы, что такое орбита планеты? География (6 класс) дала нам понятие о 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 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 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 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...
ОРБИТА в астрономии, – путь небесного тела в пространстве. Хотя орбитой можно называть траекторию любого тела, обычно имеют в виду относительное движение взаимодействующих между собой тел: например, орбиты планет вокруг Солнца, спутников вокруг планеты или звезд в сложной звездной системе относительно общего центра масс. Искусственный спутник «выходит на орбиту», когда начинает двигаться по циклической траектории вокруг Земли или Солнца. Термин «орбита» используется также в атомной физике при описании электронных конфигураций.
Абсолютные и относительные орбиты
Абсолютной орбитой называют путь тела в системе отсчета, которую в каком-то смысле можно считать универсальной и потому абсолютной. Такой системой считают Вселенную в большом масштабе, взятую как целое, и называют ее «инерциальной системой». Относительной орбитой называют путь тела в такой системе отсчета, которая сама движется по абсолютной орбите (по искривленной траектории с переменной скоростью). Например, у орбиты искусственного спутника обычно указывают размер, форму и ориентацию относительно Земли. В первом приближении это эллипс, в фокусе которого находится Земля, а плоскость неподвижна относительно звезд. Очевидно, это относительная орбита, поскольку она определена по отношению к Земле, которая сама движется вокруг Солнца. Удаленный наблюдатель скажет, что спутник движется относительно звезд по сложной винтовой траектории; это его абсолютная орбита. Ясно, что форма орбиты зависит от движения системы отсчета наблюдателя.
Необходимость различать абсолютную и относительную орбиты возникает потому, что законы Ньютона верны только в инерциальной системе отсчета, поэтому их можно использовать только для абсолютных орбит. Однако мы всегда имеем дело с относительными орбитами небесных тел, ибо наблюдаем их движение с обращающейся вокруг Солнца и вращающейся Земли. Но если абсолютная орбита земного наблюдателя известна, то можно либо перевести все относительные орбиты в абсолютные, либо представить законы Ньютона уравнениями, верными в системе отсчета Земли.
Абсолютную и относительную орбиты можно проиллюстрировать на примере двойной звезды. Например, Сириус, кажущийся невооруженному глазу одиночной звездой, при наблюдении с большим телескопом оказывается парой звезд. Путь каждой из них можно проследить отдельно по отношению к соседним звездам (принимая во внимание, что и сами они движутся). Наблюдения показали, что две звезды не только обращаются одна вокруг другой, но и перемещаются в пространстве так, что между ними всегда есть точка, движущаяся по прямой линии с постоянной скоростью (рис. 1). Эту точку называют центром масс системы. Практически с ней связана инерциальная система отсчета, а траектории звезд относительно нее представляют их абсолютные орбиты. Чем дальше отходит звезда от центра масс, тем она легче. Знание абсолютных орбит позволило астрономам вычислить по отдельности массы Сириуса А и Сириуса В.
Если же измерять положение Сириуса В относительно Сириуса А, то получим относительную орбиту. Расстояние между этими двумя звездами всегда равно сумме их расстояний от центра масс, поэтому относительная орбита имеет ту же форму, что и абсолютные, а по размеру равна их сумме. Зная размер относительной орбиты и период обращения, можно, используя третий закон Кеплера, вычислить лишь суммарную массу звезд.
Небесная механика
Более сложный пример представляет движение Земли, Луны и Солнца. Каждое из этих тел движется по своей абсолютной орбите относительно общего центра масс. Но поскольку Солнце значительно превосходит всех по массе, принято изображать Луну и Землю в виде пары, центр масс которой движется по относительной эллиптической орбите вокруг Солнца. Однако эта относительная орбита весьма близка к абсолютной.
Движение Земли относительно центра масс системы Земля – Луна наиболее точно измеряется с помощью радиотелескопов, определяющих расстояние до межпланетных станций. В 1971 при полете аппарата «Маринер-9» к Марсу по периодическим вариациям расстояния до него определили амплитуду движения Земли с точностью 20–30 м. Центр масс системы Земля – Луна лежит внутри Земли, на 1700 км ниже ее поверхности, а отношение масс Земли и Луны составляет 81,3007. Зная их суммарную массу, найденную по параметрам относительной орбиты, можно легко найти и массу каждого из тел.
Говоря об относительном движении, мы можем произвольно выбирать точку отсчета: относительная орбита Земли вокруг Солнца в точности такова, как относительная орбита Солнца вокруг Земли. Проекцию этой орбиты на небесную сферу называют «эклиптикой». В течение года Солнце передвигается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки, а если смотреть от Солнца, то так же точно движется Земля. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора на 23°27", т.е. таков угол между земным экватором и ее орбитальной плоскостью. Все орбиты в Солнечной системе указывают относительно плоскости эклиптики.
Орбиты Луны и планет
На примере Луны покажем, как описывается орбита. Это относительная орбита, плоскость которой наклонена примерно на 5° к эклиптике. Этот угол называют «наклонением» лунной орбиты. Плоскость лунной орбиты пересекает эклиптику по «линии узлов». Тот из них, где Луна проходит с юга на север, называют «восходящим узлом», а другой - «нисходящим».
Если бы Земля и Луна были изолированы от гравитационного влияния других тел, узлы лунной орбиты всегда имели бы неизменное положение на небе. Но из-за влияния Солнца на движение Луны происходит обратное движение узлов, т.е. они перемещаются по эклиптике на запад, совершая полный оборот за 18,6 лет. Подобно этому, узлы орбит искусственных спутников перемещаются из-за возмущающего влияния экваториального вздутия Земли.
Земля расположена не в центре лунной орбиты, а в одном из ее фокусов. Поэтому в некоторой точке орбиты Луна ближе всего к Земле; это «перигей». В противоположной точке она дальше всего от Земли; это «апогей». (Соответствующие термины для Солнца – «перигелий» и «афелий».) Полусумму расстояний в перигее и апогее называют средним расстоянием; оно равно половине наибольшего диаметра (большой оси) орбиты, поэтому его называют «большой полуосью». Перигей и апогей называют «апсидами», а соединяющую их линию – большую ось – «линией апсид». Если бы не возмущения от Солнца и планет, линия апсид имела бы фиксированное направление в пространстве. Но из-за возмущений линия апсид лунной орбиты движется к востоку с периодом 8,85 лет. То же происходит с линиями апсид искусственных спутников под влиянием экваториального вздутия Земли. У планет линии апсид (между перигелием и афелием) движутся вперед под влиянием других планет.
Размер орбиты определяется длиной большой полуоси, а ее форма –величиной, называемой «эксцентриситетом». Эксцентриситет лунной орбиты вычисляется по формуле:
(Расстояние в апогее – Среднее расстояние) / Среднее расстояние
либо по формуле
(Среднее расстояние – Расстояние в перигее) / Среднее расстояние
Для планет апогей и перигей в этих формулах заменяют на афелий и перигелий. Эксцентриситет круговой орбиты равен нулю; у всех эллиптических орбит он меньше 1,0; у параболической орбиты он в точности равен 1,0; у гиперболических орбит он больше 1,0.
Орбита полностью определена, если указаны ее размер (среднее расстояние), форма (эксцентриситет), наклонение, положение восходящего узла и положение перигея (для Луны) или перигелия (для планет). Эти величины называют «элементами» орбиты. Элементы орбиты искусственного спутника задаются так же, как для Луны, но обычно по отношению не к эклиптике, а к плоскости земного экватора.
Луна обращается вокруг Земли за время, называемое «сидерическим периодом» (27,32 сут); по истечении его она возвращается на исходное место относительно звезд; это ее истинный орбитальный период. Но за это время Солнце перемещается по эклиптике, и Луне требуется еще двое суток, чтобы оказаться в исходной фазе, т.е. в прежнем положении относительно Солнца. Этот промежуток времени называют «синодическим периодом» Луны (ок. 29,5 сут). Так же и планеты обращаются вокруг Солнца за сидерический период, а проходят полный цикл конфигураций – от «вечерней звезды» до «утренней звезды» и обратно – за синодический период. Некоторые элементы орбит планет указаны в таблице.
Среднее расстояние спутника от главного компонента определяется его скоростью на некотором фиксированном расстоянии. Например, Земля обращается по почти круговой орбите на расстоянии 1 а.е. (астрономическая единица) от Солнца со скоростью 29,8 км/с; любое другое тело, имеющее на этом же расстоянии такую же скорость, будет также двигаться по орбите со средним расстоянием от Солнца 1 а.е., независимо от формы этой орбиты и направления движения по ней. Таким образом, для тела в заданной точке размер орбиты зависит от значения скорости, а ее форма – от направления скорости (см рис.).
Это имеет непосредственное отношение к орбитам искусственных спутников. Чтобы вывести спутник на заданную орбиту, необходимо доставить его на определенную высоту над Землей и сообщить ему определенную скорость в определенном направлении. Причем сделать это нужно с высокой точностью. Если требуется, например, чтобы орбита проходила на высоте 320 км и не отклонялась от нее более чем на 30 км, то на высоте 310–330 км его скорость не должна отличаться от расчетной (7,72 км/с) более чем на 5 м/с, а направление скорости должно быть параллельно земной поверхности с точностью 0,08°
Сказанное выше имеет отношение и к кометам. Обычно они движутся по очень вытянутым орбитам, эксцентриситеты которых нередко достигают 0,99. И хотя их средние расстояния и орбитальные периоды очень велики, в перигелии они могут приближаться к большим планетам, например к Юпитеру. В зависимости от направления, с которого комета подлетает к Юпитеру, он может своим притяжением увеличить или уменьшить ее скорость (см рис.). Если скорость уменьшится, то комета перейдет на орбиту меньшего размера; в этом случае говорят, что она «захвачена» планетой. Все кометы с периодами менее нескольких миллионов лет, вероятно, были захвачены именно таким образом.
Если же скорость кометы относительно Солнца увеличится, то и орбита ее возрастет. Причем с приближением скорости к определенному пределу рост орбиты стремительно ускоряется. На расстоянии 1 а.е. от Солнца эта предельная скорость равна 42 км/с. С большей скоростью тело движется по гиперболической орбите и никогда уже не возвращается к перигелию. Поэтому данную предельную скорость называют «скоростью убегания» с земной орбиты. Ближе к Солнцу скорость убегания выше, а вдали от Солнца – меньше.
Если комета приближается к Юпитеру с большого расстояния, ее скорость близка к скорости убегания. Поэтому, пролетая вблизи Юпитера, комете достаточно лишь немного увеличить свою скорость, чтобы превысить предел и никогда больше не вернуться в окрестности Солнца. Такие кометы называют «выброшенными».
Скорость убегания от Земли
Понятие о скорости убегания очень важно. Кстати, нередко ее называют также скоростью «ухода» или «ускользания», а еще «параболической» или «второй космической скоростью». Последний термин применяют в космонавтике, когда речь идет о запусках к другим планетам. Как уже было сказано, для движения спутника по низкой круговой орбите ему нужно сообщить скорость около 8 км/с, которую называют «первой космической». (Точнее, если бы не мешала атмосфера, у поверхности Земли она была бы равна 7,9 км/с.) С увеличением скорости спутника у земной поверхности его орбита становится все более вытянутой: ее среднее расстояние возрастает. Когда будет достигнута скорость убегания, аппарат покинет Землю навсегда.
Рассчитать эту критическую скорость довольно просто. Вблизи Земли кинетическая энергия тела должна быть равна работе силы тяжести при перемещении тела с поверхности Земли «на бесконечность». Поскольку притяжение быстро убывает с высотой (обратно пропорционально квадрату расстояния), то можно ограничиться работой на расстоянии радиуса Земли:
Здесь слева кинетическая энергия тела массы движущегося со скоростью, а справа работа силы тяжести mg на расстоянии радиуса Земли (R = 6371 км). Из этого уравнения найдем скорость (причем это не приближенное, а точное ее выражение):
Поскольку ускорение свободного падения у поверхности Земли составляет g = 9,8 м/с2, скорость убегания будет равна 11,2 км/с.
Орбита Солнца
Само Солнце вместе с окружающими его планетами и малыми телами Солнечной системы движется по своей галактической орбите. По отношению к ближайшим звездам Солнце летит со скоростью 19 км/с в направлении точки в созвездии Геркулеса. Эту точку называют «апексом» солнечного движения. А в целом вся группа ближайших звезд, включая Солнце, обращается вокруг центра Галактики по орбите радиусом 251016 км со скоростью 220 км/с и периодом 230 млн. лет. Эта орбита имеет довольно сложный вид, поскольку движение Солнца постоянно подвергается возмущению со стороны других звезд и массивных облаков межзвездного газа.
Меркурий, Венера, Земля и Марс входят в группу так называемых меньших внутренних планет или планет земной группы: они небольшие, твердые, состоят из металлов силикатов и находятся ближе всего к Солнцу. У Меркурия одна из самых вытянутых орбит, меньше всего похожих на форму круга. Ее – числовое выражение отклонения от окружности – составляет 0,205. Орбита Меркурия расположена почти в 58 миллионах километров от Солнца. На плоскости эклиптики она тоже лежит неровно, под углом в .
Планета движется по орбите со скоростью 48 километров в секунду, делая оборот вокруг солнца за 88 суток.
Орбита Венеры очень близка по форме к кругу, в отличие от Меркурия (эксцентриситет равен 0,0068). Наклон к плоскости эклиптики у нее тоже очень небольшой: около 3, . Планета обращается со скоростью 35 километров в секунду, делая полный оборот за 225 суток.
Звезда притягивает своей массой, своим гравитационным полем огромное количество других, более мелких космических тел. Эти объекты вращаются по определенной траектории, т.е преодолевают путь вокруг главного светила. Этот путь был назван орбитой.
Одновременно с вращением вокруг Солнца объекты движутся вокруг своей оси. Когда планета поворачиваются «спиной» к звезде – на стороне «лица» наступает ночь. Именно скорость обращения тела вокруг себя определяет продолжительность «суток».
Для каждого космического тела сутки длятся по-разному. Для некоторых планет, входящих в состав , сутки составляют 59 дней (по земным меркам), как, например, для Меркурия. Для Земли сутки – 23,56 часа. Для Юпитера - 9 часов 50 минут. В многие (но не все) тела движутся вокруг своей оси по часовой стрелке, но такие планеты, как Венера и Уран вращаются в обратную сторону.
Для обывателя, а не для астрофизика, орбита имеет всего две характеристики: продолжительность и протяженность. Орбита может иметь различную форму: вытянутую (эллипсоидную), круговую и т.д.
Постепенно обращаясь, планеты движутся вокруг своих солнц. Возможно, когда-то их орбиты пересекались. Но после нескольких столкновений они установились такими, какими их человечество сегодня. На тех , которые расположены ближе к светилу, продолжительность года, т.е. протяженность орбиты гораздо меньше, чем у тех, которые находятся на «задворках» системы. Когда планета удаляется от Солнца, наступает зима, а с приближением к нему наступает лето.
Например, у самой близкой к Солнцу планеты – Меркурия - продолжительность года 88 суток. У третьей планеты – 365,26 дней. Всегда одно и то же, но люди для упрощения расчетов, считают 3 раза по 365 и 1 раз 364 дня. Т.е они умножают 0,25 дня на 4, что в совокупности составляет «набежавший» за три года день и вычитают его. А у Юпитера, год 11,86 земных лет.
Видео по теме
Название «Солнечная система» естественным образом напоминает о том центре, вокруг которого существует система – это Солнце. А сама система, помимо Солнца, представляет определенное количество планет. Всего их восемь.
Находясь на определенном расстоянии и двигаясь по своим орбитам, планеты влияют друг на друга, представляя живой космический организм. Если перечислять их в порядке удаления от Солнца, то выявляется следующая последовательность.
Ближайшая планета к Солнцу – Меркурий, он же и самый маленький по размеру. Следующая – Венера. Затем идет родная человеку Земля. Далее – красный загадочный Марс. Эти четыре небесных объекта называются планетами земной группы, состоящими из металлов и силикатов. Некоторые имеют спутники. Например, Земля и Марс.
Следующие четыре планеты – внешние, так называемые газовые гиганты. Самая – Юпитер. Самая необычная – Сатурн. Она имеет кольца вокруг себя. Предпоследняя – Уран. Самая дальняя от Солнца - Нептун. У этих планет огромное количество спутников. Планеты имеют и необычные орбиты перемещения в космическом пространстве.
Основное взаимодействие планет – гравитационное, сила которого зависит от массы каждого небесного объекта. Самая большая масса у Солнца, поэтому оно и является центром Солнечной системы. Солнце это не только масса, но и гигантский источник энергии, которую оно дарит всем своим планетам, создавая условия для развития живых организмов, как, например, на планете Земля.
Кроме восьми основных планет, существуют «карликовые планеты», расположенные на Поясе Койпера. Из них можно выделить Плутон, Макемаке и Хаумеа.
Видео по теме
Исходя из определения, планетой называется космическое тело, вращающееся вокруг какой-либо звезды. Орбитой же, в свою очередь, называется траектория движения этой самой планеты в поле гравитации другого тела, как правило, чаще всего этими телами являются звезды. Например, для Земли, таким телом является Солнце.
Все планеты Солнечной системы осуществляют движение по своей траектории в направлении вращения Солнца. На данный момент ученым известна только одна единственная планета, которая двигается в противоположную сторону — это экзопланета под названием WASP-17b, находящаяся в созвездии Скорпиона.
Планетарный год
Сидерический период вращения (планетарный год) — это время, за которое планета делает один оборот вокруг своей звезды. Скорость движения планеты меняется в зависимости от того в какой точке она находится, чем ближе к звезде тем скорость больше, чем дальше от звезды тем соответственно медленнее движется планета. Поэтому длинна планетарного года, напрямую зависит от расстояния, на котором располагается планета относительно своего «Солнца». Если расстояние небольшое, то планетарный год относительно короткий. Так как чем дальше планета находится от звезды, тем меньше на ее оказывает влияние гравитация, а значит, движение становится медленнее и год соответственно длиннее.
Перигелий, афелий и эксцентриситет
Орбиты абсолютно всех планет имеют форму вытянутого круга, и насколько велика эта вытянутость, определяется эксцентриситетом, если эксцентриситет очень маленький (почти ноль) форма наиболее приближена к кругу. Траектории движения с эксцентриситетом близким к единице имеют форму эллипса. К примеру, орбиты многочисленных спутников и экзопланет пояса Койпера имеют форму эллипса, а все орбиты планет Солнечной системы почти абсолютно круглые.
Из-за того, что ни одна из известных нам космических орбит не является точным кругом, в процессе движения по ней меняется расстояние между планетой и соседствующим с ней светилом. Точку, в которой планета находится наиболее близко к звезде, называют периастра. В Солнечной системе данная точка называется перигелий. Самая отдаленная от звезды точка траектории движения планеты носит название апоастром, а в Солнечной системе — афелий.
Фактор, отвечающий за смену времен года
Угол между базовой плоскостью и плоскостью орбиты носит название наклонение орбиты. Базовой плоскостью в Солнечной системе считается плоскость Земной орбиты, которая имеет название эклиптика. В Солнечной системе располагаются восемь планет и их орбиты очень близки к плоскости эклиптики.
Все планеты Солнечной системы располагаются под углом к плоскости экватора относительно звезды. К примеру, угол наклона Земной оси равен примерно 23 градуса. Этот фактор влияет на то, какое количество света получает Северное или Южное полушарие планеты, а также отвечает за смену времен года.
Смена дня и ночи снятая спутником Электро-Л
| · | |