Движение планет
В начале 1600-х годов астрономы начали принимать идею о том, что Земля и планеты вращаются вокруг Солнца, а не о том, что Солнце и планеты вращаются вокруг Земли. Однако астрономы все еще не могли описать движение планет так точно, как они могли бы их измерить. Немецкий астроном Иоганн Кеплер, наконец, смог описать движение планет с помощью трех математических выражений, которые стали известны как законы движения планет Кеплера.
При тщательном изучении Марса Кеплер обнаружил, что его орбита не является круговой, как предполагалось ранее. Скорее, орбиты планет эллиптические, а Солнце находится в одной из двух неподвижных точек эллипса, называемых фокусами. Кроме того, поскольку планета движется вокруг Солнца, её скорость больше, когда она ближе к солнцу.
Воображаемая линия, проведенная от движущейся планеты к Солнцу, должна была бы охватить равные площади за равные промежутки времени. Наконец, Кеплер нашел математическую зависимость между средним расстоянием планеты от солнца и периодом ее обращения (временем, которое требуется для завершения орбиты). В частности, он обнаружил, что квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца.
Чтобы найти эти законы, Кеплер должен был сделать масштабный рисунок Солнечной системы. Он сделал это, используя чрезвычайно точные наблюдения, собранные Тихо Браге. Кеплер использовал шкалу относительных расстояний, в которой среднее расстояние от Земли до Солнца называлось одной астрономической единицей.
У Кеплера не было особенно точного значения для астрономической единицы. Чтобы помочь найти это расстояние, более поздние астрономы смогли использовать такие методы, как параллакс, кажущийся сдвиг в положении объекта из-за разницы в положении наблюдателя. Еще более продвинутые методы определили, что среднее расстояние Земли от Солнца на самом деле составляет 149 597 870 километров.
Законы Кеплера описывали положение и движение планет с большой точностью, но они не объясняли, что заставляет планеты следовать этим путям. Если бы на планеты не действовала какая-то сила, рассуждали ученые, они просто продолжали бы двигаться по прямой линии мимо Солнца к звездам. Должно быть, какая-то сила притягивает их к Солнцу.
Английский ученый Исаак Ньютон вычислил, что для того, чтобы законы Кеплера имели ту форму, которую они имеют, эта сила должна ослабевать с увеличением расстояния от Солнца, особым образом называемым законом обратных квадратов. Он также понял, что искривленный путь Луны вокруг Земли был своего рода ускорением по направлению к Земле.
Он рассчитал, что это ускорение будет намного меньше, чем у яблока, падающего с дерева. Сравнивая эти ускорения, он обнаружил, что их различие описывается тем же законом обратных квадратов, который описывает силу, которую Солнце оказывает на планеты. Даже орбиты спутников других планет можно было бы объяснить подобным образом. Ньютон пришел к выводу, что все массы во Вселенной притягиваются друг к другу с помощью этой универсальной силы, которую он назвал гравитацией.
Планеты Солнечной системы - размеры:
Вплоть до 18 века люди знали о семи телах, кроме Земли, которые двигались на фоне неподвижных звезд. Это были Солнце, Луна и пять планет, которые легко видны невооруженным глазом: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Затем в 1781 году Уильям Гершель, английский органист немецкого происхождения и астроном-любитель, открыл новую планету, получившую название Уран.
Движение Урана не соответствовало точному пути, предсказанному теорией тяготения Ньютона. Эта проблема была счастливо решена открытием восьмой планеты, получившей название Нептун. Два математика, Джон Коуч Адамс и Урбен-Жан-Жозеф Ле Верье, вычислили вероятное местоположение Нептуна, но в 1846 году планету обнаружил немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле.
Даже тогда некоторые небольшие отклонения, казалось, оставались на орбитах обеих планет. Это привело к поиску еще одной планеты, основанной на расчетах, сделанных американским астрономом Персивалем Лоуэллом. В 1930 году американский астроном Клайд У. Томбо открыл объект, который стал известен как Плутон.
Плутон - это ледяное тело, которое меньше Луны Земли. Масса Плутона оказалась настолько малой - около 1/500 массы Земли - что он не мог быть ответственен за отклонения в наблюдаемых траекториях Урана и Нептуна. Однако отклонения орбит были предсказаны на основе наилучших оценок массы планет, имевшихся в то время. Когда астрономы пересчитали данные, используя более точные измерения, сделанные космическим аппаратом НАСА “Вояджер-2 "в 1989 году, отклонения исчезли.
Плутон:
В течение примерно 75 лет астрономы считали Плутон девятой планетой Солнечной системы. Однако это крошечное далекое тело оказалось необычным для планеты по своей орбите, составу, размеру и другим свойствам. В конце 20-го века астрономы обнаружили группу многочисленных небольших ледяных тел, которые вращаются вокруг Солнца из-за Нептуна в почти плоском кольце, называемом поясом Койпера.
Многие характеристики Плутона похожи на характеристики объектов пояса Койпера. Некоторые из этих объектов, особенно Эрис, имеют примерно тот же размер, что и Плутон. В 2006 году Международный астрономический союз, организация, утверждающая названия небесных объектов, исключил Плутон из списка планет. Вместо этого он сделал Плутон прототипом новой категории объектов, называемых карликовыми планетами. Плутон также считается одним из самых больших элементов пояса Койпера и плутоидом (карликовая планета, которая находится дальше от Солнца, чем Нептун, в среднем).
Орбита Плутона в Солнечной системе:
Все восемь планет вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, которые близки к кругам. Меркурий имеет самую эксцентричную (наименее круговую) орбиту. Все планеты движутся в одном направлении вокруг Солнца, в том же направлении, в котором вращается Солнце.
Более того, все орбиты планет лежат почти в одной плоскости. Меркурий наиболее наклонен примерно на 7 градусов относительно плоскости орбиты Земли (плоскости эклиптики). Для сравнения, орбита Плутона наклонена примерно на 17 градусов от плоскости эклиптики. Его орбита также более эксцентрична, чем орбита Меркурия.
За исключением Венеры и Урана, каждая планета вращается вокруг своей оси с запада на восток. В большинстве случаев ось вращения находится почти под прямым углом к плоскости орбиты планеты. Однако Уран наклонен так, что его ось вращения лежит почти в плоскости орбиты.
Внутренние планеты
Планеты можно разделить на две группы. Внутренние планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс находятся между Солнцем и поясом астероидов. Они плотные, каменистые и маленькие. Поскольку Земля является типичной внутренней планетой, эту группу иногда называют земными или похожими на Землю планетами.
Внешние планеты
Внешние планеты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун лежат за поясом астероидов. Их также называют Юпитерианскими, или Юпитероподобными планетами. Они гораздо крупнее и массивнее внутренних планет. Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли, и фактически он более массивен, чем все остальные планеты вместе взятые. Будучи состоящими в основном из водорода и гелия (в основном в жидких формах), Юпитерианские планеты также гораздо менее плотны, чем внутренние планеты.
Определение расстояния до звёзд
Планеты других звёзд и экзопланеты
Существует ли жизнь в другом месте вселенной?
Происхождение и будущее Солнечной системы
Что ещё посмотреть: