Планет снова девять: как устроена солнечная система

Как вращаются планеты Солнечной системы?

Но сегодня у некоторых планет свой собственный спин в движении. Так, Венера вращается в противоположном направлении, как и Земля, а ось вращения Урана и вовсе наклонена на 90 градусов. Ученые не совсем понимают, почему эти планеты такие, но кое-какие идеи у них есть.

Столкновение Венеры с обломками, возможно, привело к тому, что она стала вращаться в другую сторону. Но есть и другая теория – согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature в 2001 году, гравитационное взаимодействие с Солнцем наряду с другими факторами могло привести к замедлению и обратному вращению Венеры. В случае с Ураном исследователи предположили, что столкновения, а точнее одно крупное происшествие с участием нескольких объектов могло привести к вращению планеты в другую сторону.

На изображении симуляция вращения объектов во время формирования Солнечной системы

Астероиды вращаются. Звезды вращаются. Галактики вращаются – по данным NASA, Солнечной системе нужно 230 миллионов лет, чтобы завершить один оборот вокруг Млечного Пути. Но одними из самых быстрых объектов во Вселенной являются пульсары – плотные вращающиеся объекты, которые по сути являются мертвыми массивными звездами. Существуют пульсары, которые могут вращаться сотни раз в секунду. Самый быстрый из известных науке был обнаружен в 2006 году и получил название Terzan 5ad. Он вращается 716 раз в секунду.

Наша Солнечная система – ничем не примечательна по меркам Вселенной

Как пишет Live Science, черные дыры могут быть еще быстрее. Одна из них, согласно результатам исследования 2006 года, под названием GRS 1915+105 вращается где-то от 920 до 1150 раз в секунду! Можете себе представить?

Но все космические объекты – отнюдь не вечный двигатель – они замедляются. Когда Солнце сформировалось, оно вращалось вокруг своей оси каждые четыре дня, в то время как сегодня на один оборот уходит около 25 дней. Исследователи полагают, что его магнитное поле взаимодействует с солнечным ветром, что и замедляет его вращение. Более того, вращение Земли тоже замедляется. Гравитация Луны притягивает Землю таким образом, что слегка замедляет ее движение. А проведенное в 2016 году исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society A, показало, что за столетие вращение Земли замедлилось на 1,78 миллисекунды. Как ни крути, Вселенная очень странная.

Проект «Зависит ли сила удара при падении от высоты»

Опыты над телами, подвергающимися воздействию разных сил, проводились еще в древности. До нас дошли свидетельства про опыты Галилея.

Галилео Галилей – итальянский физик, математик, астроном, философ, который сыграл видную роль в Научной Революции. Говорят, что он якобы бросил предметы с Пизанской башни, чтобы доказать, что эти объекты упадут одновременно, независимо от их массы, сформулировав, таким образом, закон свободного падения. Мы проведём подобный эксперимент и постараемся определить, как высота влияет на силу удара.

Цель – узнать, испытают ли падающие объекты, брошенные с большой высоты, более сильный удар, чем объекты, упавшие с небольшого расстояния.

Что нам понадобится:

  • маленький твёрдый мяч (как мяч для гольфа);
  • большая прозрачная коробка с песком внутри;
  • высокое здание с окнами на одной стороне или лестницей (пожалуйста, будьте осторожны);
  • линейка и метровая линейка;
  • весы;
  • друг, который вам поможет;
  • ручка и бумага для записей.

Ход эксперимента:

Взвесьте мяч на весах, запишите результаты.
Измерьте расстояние от того места, с которого вы собираетесь бросить мяч, до поверхности песка. Начните с небольшой высоты. Запишите расстояние.
Просто уроните мяч, прямо в песок. Не прилагайте усилий

То есть, не бросайте мяч.
Осторожно возьмите мяч из песка, измерьте глубину выемки, которую он проделал, если таковая имеется.
Затем повторите шаги 2-4, но увеличивайте высоту. Помните, что нужно просто ронять мяч, а не бросать, поскольку это повлияет на результат.
Теперь мы собираемся узнать силу удара с разной высоты

Помните, что гравитация всегда составляет 9,81 м/с² (метр на секунду в квадрате). Мы подсчитаем скорость в момент удара при помощи этой формулы:

v=√2gh(квадратный корень),

где g – гравитация, h – высота, с которой роняли мяч (которую нужно был записать).

  1. Это покажет скорость непосредственно перед столкновением с поверхностью земли.
  2. Чтобы подсчитать кинетическую энергию (в джоулях), нам понадобится следующая формула:

KE=mv2/2,

где m – масса объекта в килограммах, v – скорость.

  1. Чтобы вычислить среднюю силу удара (в ньютонах) используется принцип работы энергии:

d = расстояние после столкновения (которое вы должны измерить в песке). Так в каком случае сила удара была выше?

Таблица

Расстояние Расстояние после удара
___________м
___________м

Вывод:

Почему, если бросить мяч вниз, а не просто уронить его, результаты эксперимента изменятся? Откуда мы знаем, что гравитация всегда составляет 9,81 м/с²? Что это вообще такое?

Интересные факты

  1. Людям, побывавшим в космосе и возвратившимся на Землю, достаточно трудно на первых порах привыкнуть к силе гравитационного воздействия нашей планеты. Иногда на это уходит несколько недель.
  2. Доказано, что человеческое тело в состоянии невесомости может терять до 1% массы костного мозга в месяц.
  3. Наименьшей силой притяжения в Солнечной системе среди планет обладает Марс, а наибольшей – Юпитер.
  4. Известные бактерии сальмонеллы, которые являются причиной кишечных заболеваний, в состоянии невесомости ведут себя активнее и способны причинить человеческому организму намного больший вред.
  5. Среди всех известных астрономических объектов во Вселенной наибольшей силой гравитации обладают черные дыры. Черная дыра размером с мячик для гольфа, может обладать той же гравитационной силой, что и вся наша планета.
  6. Сила гравитации на Земле одинакова не во всех уголках нашей планеты. К примеру, в области Гудзонова залива в Канаде она ниже, чем в других регионах земного шара.

Сравнение гравитации на Марсе и Земле

Мы знаем, что земные условия помогли сформироваться жизни, поэтому используем их в качестве ориентира при поиске чужой. Атмосферное давление на Марсе – 7.5 миллибар против 1000 земного. Средний показатель температуры поверхности опускается к -63°C, а у нас – 14°C. На фото отобразили строение Марса.

Художественная интерпретация марсианского интерьера

Если длина марсианского дня почти сходится с земным (24 часа и 37 минут), то год охватывает целых 687 дней. Марсианская гравитация на 62% ниже земного показателя, то есть 100 кг там переходят в 38 кг.

На подобное отличие влияют масса, радиус и плотность. Несмотря на схожесть в площади поверхности, Марс охватывает лишь половину земного диаметра, 15% от объема и 11% массивности. А что с силой тяжести Марса?

Слайды презентации

Слайд 1

Сила тяжести на других планетах

Выполнено ученицей 7.3 класса МАОУ «Лицей № 36» Васильчиковой Еленой

Слайд 2

Давайте представим, что мы отправляемся в путешествие по другим планетам Солнечной системы. Тут же возникают вопросы: Какова сила тяжести на других планетах? На каких планетах мы будем весить легче, чем на Земле, а на каких тяжелее?

Слайд 3

Меркурий

Меркурий-ближайшая к Солнцу планета в Солнечной системе. Планета названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия, поскольку она движется по небесной сфере быстрее других планет. Поверхность Меркурия покрыта кратерами и впадинами. В центре планеты находится большое железное ядро. Сила тяжести на Меркурии составляет 3,8 g от земной.

Слайд 4

Венера

Венера — это мир с чудовищными условиями и невероятно плотной атмосферой, заглянуть за которую долгое время никому не удавалось. Венера скрыта под плотными облаками из капелек серной кислоты. Ландшафт составляют равнины и нагорья. На планете постоянно выпадают осадки из серной кислоты и кипят озера жидкого олова. Такая вот негостеприимная планета Венера. Сила тяжести ее составляет 0,904 G от земной, что почти идентично.

Слайд 5

Марс

Марс наиболее похож по физическим данным на нашу планету. Конечно, жить там проблематично из-за отсутствия воздуха и воды, но он находится в так называемой зоне обитаемости. Правда, весьма условно. На нем нет ужасающей жары как на Венере, многовековых бурь как на Юпитере, и абсолютного холода как на Титане. И ученые последние десятилетия все не оставляют попыток придумать методы создания пригодных для жизни условий без скафандров. Однако каково такое явление как сила тяжести на Марсе? Она составляет 0,38 g от земной, это примерно в два раза меньше. Это значит, что на красной планете можно скакать и прыгать гораздо выше, чем на Земле, и все тяжести весить будут также значительно меньше. Но все же сила тяжести на Марсе вполне пригодна для обитания будущих поселенцев.

Слайд 6

Юпитер

Самая большая планета Солнечной системы-Юпитер. Вернее, газовый гигант, состоящий в основном из водорода, который ближе к поверхности из-за чудовищного давления становится жидким. По подсчетам кстати, в его глубинах вполне возможно однажды вспыхнет термоядерная реакция, и у нас будет два солнца. Но если это и произойдет, то нескоро, так что беспокоиться не следует. Сила тяжести на Юпитере составляет 2,535 g относительно земной.

Слайд 7

Спасибо за внимание!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Текст слайда:

Сила тяжести на других планетах.
Физические характеристики планет.
Солнечная система.

Цель:

Формирование у учащихся новых понятий при изучении силы тяжести на других планетах; физических характеристик планет Солнечной системы; сформировать понятия Солнечная система, Галактика.

Слайд 2

Текст слайда:

g= 9,8 Н/кг, или ≈ 10 Н/кг

1.Сколько планет движется вокруг Солнца? Какие?2. Какие планеты относятся к планетам земной группы?3. Какие вы знаете большие планеты, входящие в состав Солнечной системы? 4. Какая сила удерживает планеты вокруг Солнца?5. Какая самая большая и самая маленькая планеты?7. Какая существует зависимость между массой планеты и силой притяжения?

Беседа с учащимися

Слайд 3

Текст слайда:

Карликовые планеты

Вокруг Солнца движутся 8 больших планет

Слайд 4

Текст слайда:

Планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля , Марс

И планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун

Эти силы очень велики. Н/р между Солнцем и Землей действует сила тяготения, равная примерно 3 * 10 ²² Н.

Все они удерживаются около Солнца силами тяготения.

Слайд 5

Текст слайда:

Большое числовое значение этой силы объясняется тем, что массы Солнца и Земли очень велики.

Юпитер в 11 раз больше Земли.

Масса самой большой планеты Солнечной системы – Юпитера – в 318 раз больше массы Земли.

Слайд 6

Текст слайда:

то там он весил бы почти в 3 раза больше чем на Земле.

g= 9,8 Н/кг, или ≈ 10 Н/кг

А если бы человек высадился на Юпитер, масса которого много больше массы Земли,

Слайд 7

Текст слайда:

Вокруг многих планет движутся их спутники, которые тоже удерживаются вокруг планет силами тяготения.

Спутник нашей планеты – Луна – самое близкое к нам небесное тело.

Масса луны в 81 раз меньше Земли.

Расстояние между Землей и Луной равно в среднем 380 000 км.

Слайд 8

Текст слайда:

Чтобы покинуть Луну, тело должно иметь скорость не 11 км/с, как на Земле, а всего 2,4 км/с.

Чем меньше масса планеты, тем с меньшей силой она притягивает к себе тела.Fт на поверхности Луны в 6 раз меньше Fт на поверхности Земли.

Слайд 9

Текст слайда:

Кроме 8 планет с их спутниками, вокруг Солнца движется группа очень маленьких планет, которые называются астероидами

Даже самая большая из этих планет Церера – по радиусу почти в 20 раз, а по массе в 7500 раз меньше Земли. Сила тяжести на этих планетах так мала, что человек, оттолкнувшись от поверхности такой планеты, мог бы улететь с нее.

Слайд 10

Текст слайда:

Комета имеет три составные части: голову, ядро, хвост. Вращается вокруг Солнца. Вид меняется по мере приближения к Солнцу.

Кометы и метеориты

Слайд 11

Текст слайда:

Вещество кометы сосредоточено в ядре и состоит из смеси замерзших газов, пылинок и металлических частиц.

Кометы и метеориты

Слайд 12

Текст слайда:

При приближении к Солнцу комета прогревается, и из нее выделяется газ и пыль, образуя голову и хвост.

Слайд 13

Текст слайда:

Метеориты обломки астероидов. Встречаются железные метеориты, состоящие в основном из железа, и каменные, схожие с земными горными породами, содержащими кислород, кремний, магний, железо.

Слайд 14

Текст слайда:

Итог урока1. Какие моменты урока для вас были наиболее интересными?2.Что показалось наиболее трудным на уроке?3.Успешно ли применение обучающих структур на уроках физики?

Примечания[ | ]

  1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2005. — Т. I. Механика. — С. 372. — 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7.
  2. Тарг С. М. Сила тяжести // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 496. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  3. Миронов, 1980, с. 49.
  4. Максимальное изменение силы тяжести, обусловленное притяжением Луны, составляет примерно 0 , 25 ⋅ 10 − 5 {\displaystyle 0{,}25\cdot 10^{-5}} м/с2, Солнца 0 , 1 ⋅ 10 − 5 {\displaystyle 0{,}1\cdot 10^{-5}} м/с2
  5. Миронов, 1980, с. 71.
  6. 12 Савельев, 1987, с. 70.
  7. Савельев, 1987, с. 82-83.
  8. 12 Ускорение свободного падения // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — С. 245—246. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7.
  9. Савельев, 1987, с. 156.
  10. Тарасов, 2012, с. 200, 270.
  11. Савельев, 1987, с. 128.
  12. Бутенин, 1971, с. 253-259.
  13. 12Зубов В. П. Физические идеи древности // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 38, 54-55;
  14. Зубов В. П. Физические идеи средневековья // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 114;
  15. Зубов В. П. Физические идеи ренессанса // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 151;
  16. 123Кузнецов Б. Г. Генезис механического объяснения физических явлений и идеи картезианской физики // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 160-161, 169-170, 177;
  17. Ньютон, 1989, с. 7.
  18. Кузнецов Б. Г. Основные принципы физики Ньютона // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 189-191;
  19. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Механика. — М., Наука, 1979. — Тираж 50 000 экз. — с. 323
  20. Иваненко Д. Д. Основные идеи общей теории относительности // отв. ред.Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 300;
  21. Грищук Л. П., Зельдович Я. Б. Тяготение // Физика космоса. Маленькая энциклопедия. — М., Советская энциклопедия, 1986. — С. 676
  22. Савельев, 1987, с. 122.
  23. Жирнов Н. И. Классическая механика. — М., Просвещение, 1980. — Тираж 28000 экз. — с. 121
  24. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Пономарева А.В. Факультативный курс физики. 8 класс. — М.: Просвещение, 1985. — Тираж 143 500 экз. — С. 151 — 152
  25. Криволуцкий, 1985, с. 307.
  26. Криволуцкий, 1985, с. 70, 234.
  27. Криволуцкий, 1985, с. 208.
  28. Криволуцкий, 1985, с. 77.
  29. Криволуцкий, 1985, с. 48, 237-238.
  30. Криволуцкий, 1985, с. 289.
  31. Зельманов А. Л. Многообразие материального мира и проблема бесконечности Вселенной // Бесконечность и Вселенная. — М., Мысль, 1969. — Тираж 12000 экз. — С. 283
  32. Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. — М., МГУ, 2006. — ISBN 5-211-05207-2. — C. 67
  33. Юрий Фролов. https://www.nkj.ru/archive/articles/21172/ Наш гравитационный компас] (рус.) // Наука и жизнь. — 2012. — № 10.
  34. П. Кемп, К. Армс Введение в биологию. — М.: Мир, 1988. — ISBN 5-03-001286-9. — Тираж 125000 экз. — С. 75
  35. Лозовская Е. Жизнь с гравитацией и без нее (рус.) // Наука и жизнь. — 2004. — № 9.
  36. Фиделев А. С. Подъемно-транспортные машины и механизмы. — Киев, Будивельник, 1967. — 187-188
  37. Миронов, 1980, с. 1-543.
  38. 12Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Том 1. Механика, теплота, молекулярная физика. — М., Наука, 1975. — Тираж 350 000 экз. — С. 189-190
  39. Миронов, 1980, с. 94-262.
  40. У газовых гигантов «поверхность» понимается как область высот в атмосфере, где давление равно атмосферному давлению на Земле на уровне моря (1,013×105).
  41. Данные взяты из статьи Википедии Ускорение свободного падения

От Птолемея до Ньютона

Представления о том, как расположены планеты на небосводе первым в своем трактате «Великое математическое построение по астрономии», высказал древнегреческий астроном Птолемей. Он первым предположил, что они совершают свои движения по кругу. Но Птолемей ошибочно считал, что все планеты, а также Луна и Солнце движутся вокруг Земли. Долгое время его трактат считался общепринятым как в арабском, так и западном мире.

Точку в этом спорном для человечества факте поставил Николай Коперник. Польский астроном создал свою гелиоцентрическую систему, в которой убедительно доказал, что Земля не является центром Вселенной, а все планеты, по его твердому убеждению, вращаются по орбитам вокруг Солнца. Работа польского ученого «О вращении небесных сфер», была издана в немецком Нюрнберге в 1543 году.

После смерти Коперника его труды продолжил датчанин Тихо Браге. Астроном, являющийся весьма состоятельным человеком, оборудовал принадлежащий ему остров, внушительными бронзовыми кругами, на которые наносил результаты наблюдения за небесными телами. Результаты, полученные Браге, помогли в исследовании математику Иоганну Кеплеру,который вывел три своих знаменитых закона движения планет.

Англичанин Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения, существенно продвинул представления человечества об эллиптических орбитах небесных тел. Его объяснения, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Луны, оказались убедительными для научного мира.

Магнитное поле планеты

Одним из непреодолимых пока препятствий становится отсутствие на Марсе планетарной магнитосферы. Остаточные явления магнетизма присутствуют и колеблются, по данным российских исследовательских станций, от 60 гамм на экваторе до 120 — на полюсах, но это более чем в 500 раз меньше напряженности земного аналога.

Вращение земного ядра создает в расплавленной магме конвекционные токи, которые генерируют магнитную напряженность (по принципу динамо-машины). На красной планете этот механизм не работает, что сначала привело к исчезновению почти всей марсианской атмосферы, а сейчас проявляется в постоянном уровне радиации в 220 рад в день на поверхности.

Это на 10% больше нормы, допустимой для космонавтов на МКС, и для возможных колонистов грозит необратимыми последствиями:

  • повышенным риском онкологических заболеваний;
  • изменениями на генетическом уровне;
  • мутациями в последующих поколениях;
  • острой лучевой болезнью и смертью.

Тем не менее существуют явные признаки, что когда-то магнитное поле Марса существовало и функционировало, но процесс этот прекратился в силу неизвестных обстоятельств около 3,2 млрд лет назад.

Что такое орбитальная скорость?

Орбитой называют траекторию, по которой конкретная планета движется вокруг Солнца. Она вовсе не представляет собой идеальную окружность, как думают некоторые люди, не разбирающиеся в астрономии. Более того, она даже не слишком напоминает овал – ведь существует большое количество факторов за исключением силы притяжения Солнца, которые могут повлиять на движение небесных тел.

Также стоит сразу развеять другой известный миф – Солнце вовсе не всегда находится ровно в центре орбиты планет, вращающихся вокруг него.

Наконец, следует отметить, что не все орбиты планет лежат в одной плоскости. Некоторые значительно выбиваются из нее – например, если изобразить стандартные орбиты Земли и Венеры на астрономической карте, то можно убедиться в том, что они имеют всего несколько точек пересечения.

Теперь, когда с орбитами более или менее разобрались, можно вернуться к определению термина орбитальной скорости планет. Именно так астрономы называют скорость, с которой планета движется по своей траектории. Она может немного изменяться – в зависимости от того, какие небесные тела проходят поблизости. Особенно это заметно на примере Марса: каждый раз, когда он проходит в сравнительной близости от Юпитера, он немного замедляется, притягиваясь гравитационным полем этого гиганта.

Ученые давно установили зависимость скорости движения планет вокруг Солнца от расстояния до него.

То есть самая ближайшая к Солнцу планета – Меркурий – движется быстрее всего, в то время как скорость Плутона является самой маленькой в Солнечной системе.

С чем это связано?

Дело в том, что скорость каждой планеты соответствует той силе, с которой Солнце притягивает ее на определенном расстоянии. Если скорость будет меньше, то планета будет постепенно приближаться к звезде и в результате сгорит. Если же скорость слишком большая, то планета просто улетит от центра нашей Солнечной системы.

Каждый астроном, даже начинающий, прекрасно знает, что сила притяжения уменьшается по мере удаления от Солнца. Именно поэтому, чтобы сохранить свое место в Солнечной системе, Меркурий вынужден носиться с бешеной скоростью, Марс может двигаться помедленнее, а Плутон и вовсе едва перемещается.

Солнце

Изображение: NASA

Очевидно, что Солнце просто мгновенно сожжёт вас, ведь температура Sun Fact Sheet его поверхности — 5 499 °C. Вообще, у Солнца, естественно, нет поверхности — так называют его часть между ядром и короной. Вы просто испаритесь там бесследно.

Но мгновенно — понятие растяжимое. Физик Рэндалл Манро, бывший сотрудник NASA, полагает Into the Sun , что если вас телепортировать на Солнце на одну наносекунду (миллиардная доля секунды), а потом вернуть обратно, то вы уцелеете. Ваша кожа получит тепла на пять порядков меньше, чем от секундного прикосновения к бутановой горелке, то есть вы даже ничего не заметите.

Но вот если вас телепортировать чуть ближе к ядру, где температура достигает 14 999 727 °C, — вы испаритесь за одну фемтосекунду (одна миллионная наносекунды, или одна квадриллионная секунды).

Среднее время жизни: 10⁻¹⁵ секунды.

Гравитационное притяжение

Закон всемирного тяготения.

В рамках классической механики гравитационное притяжение описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и , разделёнными расстоянием , пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть:

−11

Закон всемирного тяготения — одно из приложений закона обратных квадратов, встречающегося также и при изучении излучений, и являющегося прямым следствием квадратичного увеличения площади сферы при увеличении радиуса, что приводит к квадратичному же уменьшению вклада любой единичной площади в площадь всей сферы.

Гравитационное поле, так же как и поле силы тяжести, потенциально. Это значит, что можно ввести потенциальную энергию гравитационного притяжения пары тел, и эта энергия не изменится после перемещения тел по замкнутому контуру. Потенциальность гравитационного поля влечёт за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии и при изучении движения тел в гравитационном поле часто существенно упрощает решение. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Большие космические объекты — планеты, звезды и галактики имеют огромную массу и, следовательно, создают значительные гравитационные поля.

Гравитация — слабейшее взаимодействие. Однако, поскольку оно действует на любых расстояниях, и все массы положительны, это, тем не менее, очень важная сила во Вселенной. В частности, электромагнитное взаимодействие между телами в космических масштабах мало, поскольку полный электрический заряд этих тел равен нулю (вещество в целом электрически нейтрально).

Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие.

Из-за глобального характера гравитация ответственна и за такие крупномасштабные эффекты, как структура галактик, черные дыры и расширение Вселенной, и за элементарные астрономические явления — орбиты планет, и за простое притяжение к поверхности Земли и падения тел.

Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. Аристотель (IV в. до н.э.) считал, что объекты с разной массой падают с разной скоростью. Только много позже (1589) Галилео Галилей экспериментально определил, что это не так — если сопротивление воздуха устраняется, все тела ускоряются одинаково. Закон всеобщего тяготения Исаака Ньютона (1687) хорошо описывал общее поведение гравитации. В 1915 году Альберт Эйнштейн создал Общую теорию относительности, более точно описывающую гравитацию в терминах геометрии пространства-времени.

Интересные эффекты гравитации

В современной физике существует два понятия механики: классическая и квантовая. Квантовая механика была выведена относительно недавно и принципиально отличается от механики классической. В квантовой механике у объектов (квантов) нет определенных положений и скоростей, все здесь базируется на вероятности. То есть, объект может занимать определенное место в пространстве в определенный момент времени. Куда переместиться он дальше, достоверно определить нельзя, а только с высокой долей вероятности.

Интересный эффект гравитации заключается в том, что она способна искривлять пространственно-временной континуум. Теория Эйнштейна гласит, что в пространстве вокруг сгустка энергии или любого материального вещества пространство-время искривляется. Соответственно меняется траектория частиц, которые попадают под воздействие гравитационного поля этого вещества, что позволяет с высокой долей вероятности предсказать траекторию их движения.

Теории гравитации

Сегодня ученым известно свыше десятка различных теорий гравитации. Их подразделяют на классические и альтернативные теории. Наиболее известными представителем первых является классическая теория гравитации Исаака Ньютона, которая была придумана известным британским физиком еще в 1666 году. Суть ее заключается в том, что массивное тело в механике порождает вокруг себя гравитационное поле, которое притягивает к себе менее крупные объекты. В свою очередь последние также обладают гравитационным полем, как и любые другие материальные объекты во Вселенной.

Следующая популярная теория гравитации была придумана всемирно известным германским ученым Альбертом Эйнштейном в начале XX века. Эйнштейну удалось более точно описать гравитацию, как явление, а также объяснить ее действие не только в классической механике, но и в квантовом мире. Его общая теория относительности описывает способность такой силы, как гравитация, влиять на пространственно-временной континуум, а также на траекторию движения элементарных частиц в пространстве.

Самая точная гравитационная карта Земли

Среди альтернативных теорий гравитации наибольшего внимания, пожалуй, заслуживает релятивистская теория, которая была придумана нашим соотечественником, знаменитым физиком А.А. Логуновым. В отличие от Эйнштейна, Логунов утверждал, что гравитация – это не геометрическое, а реальное, достаточно сильное физическое силовое поле. Среди альтернативных теорий гравитации известны также скалярная, биметрическая, квазилинейная и другие.

Интересные факты

  1. Людям, побывавшим в космосе и возвратившимся на Землю, достаточно трудно на первых порах привыкнуть к силе гравитационного воздействия нашей планеты. Иногда на это уходит несколько недель.
  2. Доказано, что человеческое тело в состоянии невесомости может терять до 1% массы костного мозга в месяц.
  3. Наименьшей силой притяжения в Солнечной системе среди планет обладает Марс, а наибольшей – Юпитер.
  4. Известные бактерии сальмонеллы, которые являются причиной кишечных заболеваний, в состоянии невесомости ведут себя активнее и способны причинить человеческому организму намного больший вред.
  5. Среди всех известных астрономических объектов во Вселенной наибольшей силой гравитации обладают черные дыры. Черная дыра размером с мячик для гольфа, может обладать той же гравитационной силой, что и вся наша планета.
  6. Сила гравитации на Земле одинакова не во всех уголках нашей планеты. К примеру, в области Гудзонова залива в Канаде она ниже, чем в других регионах земного шара.

Земля

Земля – это планета, которая находится третьей от Солнца. Земля – единственная планета, которая заселена живыми существами. Земля имеет атмосферу, состоящую из азота, кислорода, углекислого газа и водяного пара.
Атмосфера защищает живое от ультрафиолетовых лучей, которые опасны для жизни Атмосфера защищает Землю от излучения, идущего от небесных объектов, которые находятся близко к Земле. Кроме того, атмосфера также поддерживает температуру Земли, чтобы оставаться в соответствии с потребностями живых существ.

Если смотреть с неба, то Земля выглядит голубой со слоем атмосферы белого круга. У Земли есть спутник, а именно Луна. Луна вращается всегда повернувшись одной стороной вокруг Земли и одновременно вокруг Солнца вместе с Землей. Расстояние до Солнца (150 млн.км) свет преодолевает за 500 секунд.

Планета Расстояние от планеты до Солнца(млн. км) Диаметр(км) Температура поверхности(ºC)
от до
Земля 150 12.750 -90 +53

Меркурий

Самая близкая к Солнцу планета – Меркурий. Вот с него и начнем изучение скорости планет Солнечной системы.

Он может похвастать не только самым малым радиусом орбиты, но и небольшими размерами. В нашей системе это самая маленькая полноценная планета. Расстояние от Меркурия до Солнца – менее 58 миллионов километров, благодаря чему температура на его экваторе жарким днем может дорасти до 400 градусов по Цельсию и даже больше.

Кроме того, чтобы удержаться на своей орбите при такой близости Солнца, планете приходится двигаться с огромной скоростью – около 47 километров в секунду. Так как протяженность орбиты из-за малого радиуса совсем невелика, то полный оборот вокруг звезды он совершает всего за 88 суток. То есть Новый год там можно встречать значительно чаще, чем на Земле. А вот скорость вращения планеты вокруг собственной оси очень небольшая – полный оборот Меркурий делает почти за 59 земных суток. Так, сутки здесь не намного короче года.

Как сформировалась Земля и Солнечная система?

Наша планета образовалась из диска газа и пыли, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Кусочки пыли и камней в процессе вращения слиплись вместе, формируя планету. По мере ее роста камни продолжали сталкиваться с зарождающейся Землей, тем самым создавая силы, заставляющие ее вращаться. Еще больше интересных статей о Солнечной системе и ее планетах читайте на . Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Солнце и Солнечная система образовались, когда облако пыли и газа обрушилось из-за собственного веса. Большая часть газа конденсировалась, чтобы стать Солнцем, в то время как оставшийся материал уходил в окружающий планетообразующий диск. Перед тем как коллапсировать, молекулы газа и частицы пыли двигались повсюду, но в какой-то момент некоторые из них немного сдвинулись в одном определенном направлении, приводя в движение его спин. Когда газовое облако коллапсировало, его вращение ускорилось – точно так же фигуристы начинают вращаться быстрее, поджимая руки и ноги.

Формирование Солнечной системы масштабное и красочное событие

Поскольку в космосе не так уж много места, чтобы замедлить ход событий, как только что-то начинает вращаться, оно обычно продолжает движение. У вращающейся ранней Солнечной системы в этом случае было много того, что называется угловым моментом – величиной, которая описывает тенденцию объекта продолжать вращение. В результате, после рождения Солнечной системы, все планеты, вероятно, вращались в одном и том же направлении. А о том, что ждет Солнце в будущем, я писала в предыдущей статье.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий