Движение Солнечной системы в Галактике: особенности, направления, траектория и скорость
Вселенная поражает своими размерами и скоростями. Все объекты (звезды, планеты, астероиды, звездная пыль) в ней находятся в постоянном движении. Многие из них имеют схожие траектории движения, так как на них действуют одни и те же законы. Движение Солнечной системы в Галактике имеет свои особенности, которые могут показаться необычными на первый взгляд, хотя оно подчиняется тем же законам, что и другие объекты космоса.
Краткая история астрономии
Раньше люди думали, что Земля плоская и накрыта хрустальным колпаком, а звезды, Солнце и Луна прикреплены к нему. В Древней Греции, благодаря трудам Птолемея и Аристотеля, считали, что Земля имеет форму шара, а все остальные объекты движутся вокруг нее. Но уже в XVII веке впервые было высказано сомнение относительно того, что Земля — это центр мира. Коперник и Галилео, наблюдая за движением планет, пришли к выводу, что Земля вращается вместе с другими планетами вокруг Солнца.
Современные ученые пошли еще дальше и определили, что и Солнце не является центром и, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Но это оказалось не совсем точным. Околоземные орбитальные телескопы показали, что наша Галактика не единственная. В космосе существуют миллиарды галактик и скоплений звезд, облаков космической пыли, и галактика Млечный Путь также двигается относительно них.
Светило
Солнце является главной движущей силой движения Солнечной системы в Галактике. Оно движется по эллиптической, почти идеально круглой окружности, и тянет за собой планеты и астероиды, которые входят в состав системы. Солнце вращается не только вокруг центра галактики Млечный Путь, но и вокруг собственной оси. Его ось смещена в сторону на 67,5 градусов. Так как оно (при таком наклоне) практически лежит на боку, со стороны кажется, что планеты, входящие в состав Солнечной системы, вращаются в вертикальной, а не в наклонной плоскости. Солнце вращается против часовой стрелки вокруг центра Галактики.
Также оно двигается в вертикальном направлении, периодически (раз в 30 миллионов лет) то опускаясь, то поднимаясь относительно центральной точки. Возможно, такая траектория движения Солнечной системы в Галактике обусловлена тем, что ядро галактики Млечный Путь вращается вокруг собственной оси как волчок — периодически наклоняясь то в одну, то в другую сторону. Солнце только повторяет эти движения, так как по законам физики оно должно двигаться строго по линии экватора центрального тела Галактики, в которой, по предположению ученых, находится гигантская черная дыра. Но вполне возможно, что такая траектория — следствие влияния других крупных объектов.
Скорость движения Солнечной системы в Галактике равна скорости Солнца – около 250 км/с. Полный оборот вокруг центра она делает за 13,5 млн лет. За всю историю существования галактики Млечный Путь Солнце сделало три полных оборота.
Законы движения
При определении скорости движения Солнечной системы вокруг центра Галактики и планет, входящих в состав этой системы, следует учитывать тот факт, что внутри Солнечной системы действуют законы Ньютона, в частности закон притяжения или гравитации. Но при определении траектории и скорости движения планет вокруг центра Галактики действует еще и закон относительности Эйнштейна. Поэтому скорость Солнечной системы равна скорости обращения Солнца, так как около 98 % от всей массы системы находится в нем.
Его движение в Галактике подчиняется второму закону Кеплера. Точно так же этому закону подчиняются планеты Солнечной системы. Согласно ему, все они двигаются в одной плоскости вокруг центра Солнца.
К центру или от него?
Помимо того, что все звезды и планеты двигаются вокруг центра Галактики, они также двигаются в других направлениях. Ученые давно определили, что галактика Млечный Путь расширяется, но происходит это медленнее, чем должно быть. Такое расхождение было выявлено путем компьютерного моделирования. Расхождение долгое время вызывало недоумение у астрономов, пока не было доказано существование черной материи, которая и не дает галактике Млечный Путь распасться. Но движение в сторону от центра продолжается. То есть Солнечная система движется не только по круговой орбите, но и смещается в противоположную сторону от центра.
Движение в бесконечном пространстве
Наша Галактика также движется в пространстве. Ученые выяснили, что она движется в направлении туманности Андромеды и через несколько миллиардов лет столкнется с ней. Вместе с тем движение Солнечной системы в Галактике происходит в том же направлении, так как она является частью Млечного Пути, со скоростью 552 км/с. Причем ее скорость движения к туманности Андромеды значительно выше, чем скорость обращения вокруг центра Галактики.
Почему Солнечная система не распадается
Космическое пространство не является пустотой. Все пространство вокруг звезд и планет наполнено космической пылью или темной материей, которая окружает все галактики. Большие скопления космической пыли называют облаками и туманностями. Часто облака космической пыли окружают крупные объекты – звезды и планеты.
Солнечная система окружена такими облаками. Они создают эффект упругого тела, что придает ей больше прочности. Другим фактором, не дающим распасться Солнечной системе, является сильное гравитационное взаимодействие между Солнцем и планетами, а также большое расстояние до ближайших к нему звезд. Так, самая близкая к Солнцу звезда Сириус находится на расстоянии около 10 млн световых лет. Чтобы было понятно, насколько это далеко, достаточно сравнить расстояние от светила до планет, входящих в состав Солнечной системы. Например, расстояние от него до Земли составляет 8,6 световых минут. Поэтому взаимодействие Солнца и других объектов внутри Солнечной системы значительно сильнее, чем других звезд.
Как движутся планеты во Вселенной
Планеты движутся в Солнечной системе в двух направлениях: вокруг Солнца и вместе с ним вокруг центра Галактики. Все объекты, входящие в состав этой системы, движутся в двух плоскостях: по линии экватора и вокруг центра Млечного Пути, повторяя все движения светила, включая те, которые происходят в вертикальной плоскости. При этом они движутся под углом 60 градусов относительно центра Галактики. Если смотреть на то, как двигаются планеты и астероиды Солнечной системы, то их движение является спиралевидным. Планеты движутся за Солнцем и вокруг него. Спираль из планет и астероидов каждые 30 млн лет поднимается вверх вместе со светилом и так же плавно опускается.
Движение планет внутри Солнечной системы
Для того чтобы картина движения системы в Галактике приобрела законченный вид, следует также рассмотреть то, с какой скоростью и по какой орбите двигаются планеты вокруг Солнца. Все планеты двигаются против часовой стрелки, также они вращаются вокруг собственной оси против часовой стрелки, за исключением Венеры. Многие имеют несколько спутников и кольца. Чем дальше планета от Солнца, тем более вытянутую орбиту она имеет. Например, карликовая планета Плутон имеет настолько вытянутую орбиту, что при прохождении перигелия проходит ближе к нему, чем Уран. Планеты имеют следующие скорости обращения вокруг Солнца:
- Меркурий – 47,36 км/с;
- Венера – 35,02 км/с;
- Земля – 29,02 км/с;
- Марс – 24,13 км/с;
- Юпитер – 13,07 км/с;
- Сатурн – 9,69 км/с;
- Уран – 6,81 км/с;
- Нептун – 5,43 км/с.
Очевидна закономерность: чем дальше планета от светила, тем меньше скорость ее движения и длиннее путь. Исходя из этого, спираль движения Солнечной системы имеет самую большую скорость около центра и самую низкую на окраине. До 2006 года крайней планетой считался Плутон (скорость движения 4,67 км/с), но с изменением классификации он был отнесен к категории крупных астероидов – карликовых планет.
Планеты движутся неравномерно, по вытянутым орбитам. Скорость их движения зависит от того, в какой точке находится та или иная планета. Так, в точке перигелия линейная скорость движения выше, чем в афелии. Перигелий – это самая дальняя точка на эллиптической траектории планеты от Солнца, афелий – самая близкая к нему. Поэтому скорость может незначительно меняться.
Вывод
Земля – это одна из миллиардов песчинок, блуждающих в бесконечном пространстве. Но ее движение не хаотично, оно подчинено определенным законам движения Солнечной системы. Главными силами, которые влияют на ее движение, является гравитация. На нее действуют силы двух объектов – Солнца как ближайшей к ней звезды и центра Галактики, так как Солнечная система, в которую входит планета, вращается вокруг него. Если сравнивать скорость ее движения во Вселенной, то она вместе с остальными звездами и планетами движется в направлении туманности Андромеды со скоростью 552 км/с.
Источник
Основные движения Земли
Наша Земля, как и другие планеты Солнечной системы, совершает 2 основных движения: вокруг собственной оси и вокруг Солнца. С древнейших времён именно на этих двух регулярных движениях основывались расчёты времени и способность составлять календари.
Сутки – это время вращения вокруг собственной оси. Год – обращения вокруг Солнца. Деление на месяцы также находится в прямой связи с астрономическими феноменами – их продолжительность связана с фазами Луны.
Вращение Земли вокруг собственной оси
Наша планета вращается вокруг собственной оси с запада на восток, то есть против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса.) Ось – это виртуальная прямая линия, пересекающая земной шар в районе Северного и Южного полюсов, т.е. полюса имеют фиксированное положение и не участвуют во вращательном движении, в то время как все другие точки расположения на земной поверхности вращаются, причём скорость вращения не идентична и зависит от их положения по отношению к экватору – чем ближе к экватору, тем скорость вращения выше.
Например, в районе Италии скорость вращения составляет примерно 1200 км\ч. Следствиями вращения Земли вокруг своей оси являются смена дня и ночи и видимое движение небесной сферы.
Действительно, создаётся впечатление, что звёзды и другие небесные тела ночного неба движутся в противоположном нашему с планетой движению направлении (то есть с востока на запад).
Кажется, что звёзды находятся вокруг Полярной звезды, которая расположена на воображаемой линии – продолжении земной оси в северном направлении. Движение звёзд не является доказательством того, что Земля вращается вокруг своей оси, ведь это движение могло бы быть следствием вращения небесной сферы, если считать, что планета занимает фиксированное, неподвижное положение в пространстве.
Маятник Фуко
Неопровержимое доказательство того, что Земля вращается вокруг собственной оси, было представлено в 1851 г. Фуко, который провёл известнейший эксперимент с маятником.
Представим, что, находясь на Северном полюсе, мы привели в колебательное движение маятник. Силой извне, действующей на маятник, является гравитация, при этом она не влияет на изменение направления колебаний. Если подготовить виртуальный маятник, оставляющий следы на поверхности, мы сможем удостоверится, что через некоторое время следы переместятся в направлении часовой стрелки.
Это вращение может быть связано с двумя факторами: или с вращением плоскости, на которой совершает колебательные движения маятник, или с вращением всей поверхности.
Первую гипотезу можно отбросить, принимая во внимание, что на маятнике нет сил, способных изменить плоскость колебательных движений. Отсюда следует, что вращается именно Земля, причём она совершает движения вокруг собственной оси. Этот эксперимент был проведён в Париже Фуко, он использовал огромный маятник в виде сферы из бронзы весом около 30 кг, подвешенный к 67-метровому тросу. На поверхности пола Пантеона была зафиксирована отправная точка колебательных движений.
Итак, вращается именно Земля, а не небесная сфера. Люди, ведущие с нашей планеты наблюдение за небом, фиксируют движение и Солнца, и планет, т.е. во Вселенной движутся все объекты.
Критерий времени – сутки
Сутки – это отрезок времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг собственной оси. Существует два определения понятия “сутки”. “Солнечный сутки” – это промежуток времени вращения Земли, при котором за отправную точку берётся Солнце. Другое понятие – “сидерические сутки” – подразумевает другую отправную точку – любую звезду. Продолжительность двух видов суток неидентична. Долгота сидерических суток составляет 23 ч 56 мин 4 с, долгота же солнечных суток равна 24 часам.
Различная продолжительность связана с тем, что Земля, вращаясь вокруг собственной оси, совершает и орбитальное вращение вокруг Солнца.
В принципе, продолжительность солнечных суток (хотя и принимается за 24 часа) – величина непостоянная. Это связано с тем, что движение Земли по орбите происходит с переменной скоростью. Когда Земля находится ближе к Солнцу, скорость её движения по орбите выше, по мере удаления от светила скорость понижается. В связи с этим введено такое понятие, как “средние солнечные сутки”, именно их продолжительность 24 часа.
Обращение вокруг Солнца со скоростью 107 000 км/ч
Скорость обращения Земли вокруг Солнца – второе основное движение нашей планеты. Земля движется по эллиптической орбите, т.е. орбита имеет форму эллипса. Когда Луна находится в непосредственной близости от Земли и попадает в её тень, случаются затмения. Среднее расстояние между Землёй и Солнцем составляет примерно 150 миллионов километров. В астрономии используется единица измерения расстояний внутри Солнечной системы; её называют “астрономическая единица” (а.е.).
Скорость с которой Земля движется по орбите, равна примерно 107 000 км/ч.
Угол, образованный земной осью и плоскостью эллипса, составляет примерно 66°33’, это величина постоянная.
Если наблюдать за Солнцем с Земли, создаётся впечатление, что именно оно движется по небосклону в течении года, проходя через звёзды и созвездия, составляющие Зодиак. На самом деле Солнце также проходит и через созвездие Змееносца, но оно не относится к Зодиакальному кругу.
Источник