สมมติฐานเกี่ยวกับจักรวาลทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม ตามที่กล่าวไว้ ดวงอาทิตย์และส่วนอื่นๆ ของระบบสุริยะ ได้แก่ ดาวเคราะห์ ดาวเทียม ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และอุกกาบาต ถูกสร้างขึ้นจากเมฆก๊าซและฝุ่นเพียงก้อนเดียว ตามข้อที่สอง ดวงอาทิตย์และครอบครัวมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงก่อตัวจากเมฆก๊าซและฝุ่นก้อนเดียว (เนบิวลา ทรงกลม) และเทห์ฟากฟ้าที่เหลือของระบบสุริยะ - จากเมฆอีกก้อนหนึ่งซึ่งก็คือ ดวงอาทิตย์จับภาพด้วยวิธีที่ไม่ชัดเจนนักบนวงโคจรของมันเอง และถูกแบ่งออกเป็นวัตถุต่างๆ ในลักษณะที่ไม่สามารถเข้าใจได้ (ดาวเคราะห์ ดาวเทียม ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และอุกกาบาต) โดยมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันมากที่สุด ได้แก่ มวล ความหนาแน่น , ความเยื้องศูนย์ ทิศทางการหมุนของวงโคจร และทิศทางการหมุนรอบแกนของมัน ความเอียงของวงโคจรกับระนาบของเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ (หรือสุริยุปราคา) และความเอียงของระนาบเส้นศูนย์สูตรกับระนาบของวงโคจรของมัน
ดาวเคราะห์หลักทั้ง 9 ดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี (ไม่แตกต่างจากวงกลมมากนัก) ในระนาบเดียวกัน เรียงลำดับระยะห่างจากดวงอาทิตย์ดังนี้ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต- นอกจากนี้ ยังมีดาวเคราะห์น้อย (ดาวเคราะห์น้อย) อีกจำนวนมากในระบบสุริยะ ซึ่งส่วนใหญ่เคลื่อนไปมาระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ช่องว่างระหว่างดาวเคราะห์เต็มไปด้วยก๊าซที่ทำให้หายากมากและฝุ่นจักรวาล มันถูกทะลุผ่านด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ดวงอาทิตย์มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าโลก 109 เท่า และมีมวลมากกว่าโลกประมาณ 333,000 เท่า- มวลของดาวเคราะห์ทั้งหมดเป็นเพียงประมาณ 0.1% ของมวลดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงควบคุมการเคลื่อนที่ของสมาชิกทั้งหมดของระบบสุริยะด้วยแรงโน้มถ่วงของมัน

โครงสร้างและสภาพการมองเห็นของดาวเคราะห์

โครงสร้างดาวเคราะห์เป็นตำแหน่งที่มีลักษณะเฉพาะร่วมกันของดาวเคราะห์ โลก และดวงอาทิตย์
เงื่อนไขในการมองเห็นดาวเคราะห์จากโลกแตกต่างกันอย่างมากสำหรับดาวเคราะห์ภายใน (ดาวศุกร์และดาวพุธ) ซึ่งมีวงโคจรอยู่ในวงโคจรของโลก และสำหรับดาวเคราะห์ภายนอก (อื่นๆ ทั้งหมด)
ดาวเคราะห์ชั้นในอาจอยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์หรือหลังดวงอาทิตย์ ในตำแหน่งดังกล่าว ดาวเคราะห์จะไม่สามารถมองเห็นได้ เนื่องจากมันหายไปในรังสีของดวงอาทิตย์ ตำแหน่งเหล่านี้เรียกว่าคำสันธานดาวเคราะห์-ดวงอาทิตย์ ที่จุดร่วมที่ต่ำกว่า ดาวเคราะห์ก็จะอยู่ใกล้โลกมากที่สุด และที่จุดเชื่อมต่อที่ต่ำกว่า ก็จะอยู่ห่างจากเรามากที่สุด

ช่วงเวลา Synodic ของการปฏิวัติของดาวเคราะห์และการเชื่อมโยงกับคาบดาวฤกษ์

คาบการโคจรรอบดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์สัมพันธ์กับดวงดาวต่างๆ เรียกว่า คาบดาวฤกษ์หรือคาบดาวฤกษ์
ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเท่าใด ความเร็วเชิงเส้นและเชิงมุมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และคาบการหมุนรอบดาวฤกษ์รอบดวงอาทิตย์ก็จะสั้นลงด้วย
อย่างไรก็ตาม จากการสังเกตโดยตรง ไม่ใช่ระยะเวลาการโคจรรอบดาวฤกษ์ที่กำหนด แต่เป็นช่วงเวลาที่ผ่านไประหว่างรูปแบบที่ต่อเนื่องกันสองครั้งที่มีชื่อเดียวกัน เช่น ระหว่างคำสันธานที่ต่อเนื่องกันสองครั้ง (คำตรงกันข้าม) ช่วงนี้เรียกว่าช่วงการโคจรซินโนดิก เมื่อพิจารณาคาบซินโนดิกจากการสังเกตแล้ว คาบดาวฤกษ์ของการปฏิวัติดาวเคราะห์จะถูกคำนวณโดยการคำนวณ
คาบซินโนดิกของดาวเคราะห์ชั้นนอกคือช่วงเวลาที่โลกแซงดาวเคราะห์ 360° ขณะที่พวกมันเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์

กฎของเคปเลอร์

ข้อดีของการค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์เป็นของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันผู้โดดเด่น โยฮันเนส เคปเลอร์(1571-1630) ในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 เคปเลอร์ศึกษาการปฏิวัติของดาวอังคารรอบดวงอาทิตย์ และได้กำหนดกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ไว้ 3 ข้อ

กฎข้อแรกของเคปเลอร์ - ดาวเคราะห์แต่ละดวงหมุนเป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดสนใจจุดใดจุดหนึ่ง

กฎข้อที่สองของเคปเลอร์ (กฎแห่งพื้นที่). เวกเตอร์รัศมีของดาวเคราะห์อธิบายพื้นที่เท่ากันในช่วงเวลาเท่ากัน

กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ - กำลังสองของคาบการหมุนรอบดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์มีความสัมพันธ์กันเหมือนกำลังลูกบาศก์ของแกนกึ่งเอกของวงโคจรของพวกมัน

ระยะทางเฉลี่ยของดาวเคราะห์ทุกดวงจากดวงอาทิตย์ในหน่วยทางดาราศาสตร์สามารถคำนวณได้โดยใช้กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ เมื่อพิจารณาระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์ (เช่น มูลค่า 1 AU) ในหน่วยกิโลเมตร เราสามารถหาระยะทางไปยังดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะได้ในหน่วยเหล่านี้ ใช้แกนกึ่งเอกของวงโคจรของโลกเป็น หน่วยดาราศาสตร์ของระยะทาง (= 1 AU)
วิธีคลาสสิกในการกำหนดระยะทางคือและยังคงเป็นวิธีทางเรขาคณิตแบบโกนิโอเมตริก นอกจากนี้ยังกำหนดระยะทางไปยังดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลซึ่งใช้วิธีเรดาร์ไม่ได้ วิธีทางเรขาคณิตขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ การกระจัดแบบขนาน.

การกระจัดของพารัลแลกซ์คือการเปลี่ยนแปลงทิศทางของวัตถุเมื่อผู้สังเกตเคลื่อนที่.

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

งาน- การต่อต้านของดาวเคราะห์ดวงหนึ่งเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าหลังจากผ่านไป 2 ปี กึ่งแกนเอกของวงโคจรของมันคืออะไร?

ที่ให้ไว้	สารละลาย แกนกึ่งเอกของวงโคจรสามารถกำหนดได้จากกฎข้อที่สามของเคปเลอร์: , และคาบดาวฤกษ์ - จากความสัมพันธ์ระหว่างคาบดาวฤกษ์และคาบซินโนดิก: ,
- ?

ขนาดและรูปร่างของโลก

ในภาพถ่ายที่ถ่ายจากอวกาศ โลกดูเหมือนลูกบอลที่ได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์
มีคำตอบที่แน่นอนเกี่ยวกับรูปร่างและขนาดของโลก การวัดระดับกล่าวคือ การวัดเป็นกิโลเมตรของความยาวของส่วนโค้ง 1° ณ ตำแหน่งต่างๆ บนพื้นผิวโลก การวัดระดับแสดงให้เห็นว่าความยาวของส่วนโค้งเมริเดียน 1° มีหน่วยเป็นกิโลเมตร ในบริเวณขั้วโลกนั้นยาวที่สุด (111.7 กม.) และที่เส้นศูนย์สูตรมีขนาดเล็กที่สุด (110.6 กม.) ด้วยเหตุนี้ ที่เส้นศูนย์สูตร ความโค้งของพื้นผิวโลกจึงมากกว่าที่ขั้ว ซึ่งหมายความว่าโลกไม่ใช่ทรงกลม รัศมีเส้นศูนย์สูตรของโลกมากกว่ารัศมีขั้วโลก 21.4 กิโลเมตร ดังนั้นโลก (เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่น) จึงถูกบีบอัดที่ขั้วเนื่องจากการหมุนรอบตัวเอง
ลูกบอลที่มีขนาดเท่ากับโลกของเรามีรัศมี 6370 กม. ค่านี้ถือเป็นรัศมีของโลก
มุมที่รัศมีของโลกมองเห็นได้จากแสงสว่างซึ่งตั้งฉากกับแนวสายตา เรียกว่า พารัลแลกซ์แนวนอน

มวลและความหนาแน่นของโลก

กฎแรงโน้มถ่วงสากลทำให้สามารถกำหนดลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของเทห์ฟากฟ้าได้ - มวล โดยเฉพาะมวลของโลกของเรา อันที่จริงตามกฎแห่งความโน้มถ่วงสากล ความเร่งของแรงโน้มถ่วง g=(G*M)/r 2 ดังนั้นหากทราบค่าความเร่งของแรงโน้มถ่วง ค่าคงที่แรงโน้มถ่วง และรัศมีของโลก ก็สามารถกำหนดมวลของมันได้
แทนค่า g = 9.8 m/s 2 ลงในสูตรที่ระบุ G = 6.67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2

R = 6370 กม. เราพบว่ามวลของโลกคือ M = 6 x 10 24 กก. เมื่อทราบมวลและปริมาตรของโลกแล้ว คุณสามารถคำนวณความหนาแน่นเฉลี่ยได้

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 16 นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก I. Kepler ซึ่งศึกษาการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้ค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของพวกมันสามข้อ ตามกฎเหล่านี้ I. นิวตันได้สูตรกฎความโน้มถ่วงสากลมา ต่อมาโดยใช้กฎของกลศาสตร์ I. นิวตันแก้ปัญหาของวัตถุสองชิ้น - เขาได้รับกฎตามที่วัตถุหนึ่งเคลื่อนที่ในสนามโน้มถ่วงของอีกวัตถุหนึ่ง เขาได้รับกฎทั่วไปของเคปเลอร์สามข้อ

กฎข้อแรกของเคปเลอร์

ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เทห์ฟากฟ้าดวงหนึ่งเคลื่อนที่ในสนามโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้าอีกดวงหนึ่งไปตามส่วนทรงกรวยด้านใดด้านหนึ่ง ได้แก่ วงกลม วงรี พาราโบลา หรือไฮเปอร์โบลา

ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี (รูปที่ 15.6) เรียกว่าจุดวงโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดไกลที่สุด - ปีกไกล- เส้นที่เชื่อมต่อจุดใดๆ ของวงรีกับโฟกัสเรียกว่า เวกเตอร์รัศมี

เรียกว่าอัตราส่วนของระยะห่างระหว่างจุดโฟกัสต่อแกนหลัก (ถึงเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ที่สุด) ความเยื้องศูนย์จ- ยิ่งความเยื้องศูนย์มากเท่าใด วงรีก็จะยิ่งยาวมากขึ้นเท่านั้น กึ่งแกนเอกของวงรี a คือระยะทางเฉลี่ยของดาวเคราะห์จากดวงอาทิตย์

ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยก็เคลื่อนที่ในวงโคจรรูปไข่เช่นกัน สำหรับวงกลม e = 0 สำหรับวงรี 0< е < 1, у параболы е = 1, у гиперболы е > 1.

การเคลื่อนที่ของดาวเทียมธรรมชาติและดาวเทียมเทียมรอบดาวเคราะห์ การเคลื่อนที่ของดาวดวงหนึ่งรอบดาวอีกดวงในระบบดาวคู่ยังเป็นไปตามกฎของเคปเลอร์ทั่วไปครั้งแรกนี้ด้วย

กฎข้อที่สองของเคปเลอร์

ดาวเคราะห์แต่ละดวงเคลื่อนที่ในลักษณะที่เวกเตอร์รัศมีของดาวเคราะห์อธิบายพื้นที่เท่ากันในช่วงเวลาเท่ากัน

ดาวเคราะห์เดินทางจากจุด A ไปยัง A" และจาก B ไปยัง C" ในเวลาเดียวกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ดาวเคราะห์เคลื่อนที่เร็วที่สุดที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด และช้าที่สุดเมื่ออยู่ห่างจากจุดไกลที่สุด (ที่จุดไกลที่สุด) ดังนั้นกฎข้อที่สองของเคปเลอร์จึงกำหนดความเร็วของดาวเคราะห์ ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเท่าไรก็ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่านั้น ดังนั้น ความเร็วของดาวหางฮัลเลย์ที่จุดสูงสุดคือ 55 กม./วินาที และที่จุดไกลฟ้า 0.9 กม./วินาที

กฎข้อที่สามของเคปเลอร์

ลูกบาศก์ของกึ่งแกนเอกของวงโคจรของวัตถุ หารด้วยกำลังสองของคาบการปฏิวัติและผลรวมของมวลของวัตถุ เป็นค่าคงที่

ถ้า T คือคาบของการหมุนรอบวัตถุหนึ่งรอบวัตถุอีกชิ้นหนึ่งที่ระยะทางเฉลี่ย กกฎทั่วไปข้อที่สามของเคปเลอร์จึงเขียนเป็น

ก 3 /[T 2 (ม 1 + ม 2)] = G/4π 2

โดยที่ M 1 และ M 2 คือมวลที่ดึงดูดวัตถุทั้งสอง และ G คือค่าคงที่แรงโน้มถ่วง สำหรับระบบสุริยะ มวลของดวงอาทิตย์คือมวลของดาวเคราะห์ใดๆ ก็ตาม

ทางด้านขวาของสมการจะเป็นค่าคงที่สำหรับส่วนต่างๆ ของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสิ่งที่กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ระบุไว้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้รับจากการสังเกต

กฎทั่วไปข้อที่สามของเคปเลอร์ช่วยให้เราสามารถระบุมวลของดาวเคราะห์จากการเคลื่อนที่ของดาวเทียม และมวลของดาวฤกษ์คู่จากองค์ประกอบของวงโคจรของพวกมัน

การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ รอบดวงอาทิตย์ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นตามกฎสามข้อของเคปเลอร์ กฎเหล่านี้ทำให้สามารถคำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์และกำหนดมวลของพวกมันจากการเคลื่อนที่ของดาวเทียมที่อยู่รอบตัวพวกมันได้

ดาราศาสตร์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 - หมายเหตุในตำราเรียน "ฟิสิกส์-11" (Myakishev, Bukhovtsev, Charugin) - ฟิสิกส์ในห้องเรียน

การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์ การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์รอบๆ ทรงกลมท้องฟ้าสะท้อนให้เห็นเพียงการเคลื่อนไหวที่มองเห็นได้เท่านั้น กล่าวคือ การเคลื่อนไหวที่ปรากฏแก่ผู้สังเกตการณ์ทางโลก ยิ่งไปกว่านั้น การเคลื่อนไหวใดๆ ของผู้ทรงคุณวุฒิทั่วทรงกลมท้องฟ้าไม่เกี่ยวข้องกับการหมุนรอบโลกของโลกในแต่ละวัน เนื่องจากการเคลื่อนไหวอย่างหลังเกิดขึ้นจากการหมุนของทรงกลมท้องฟ้านั่นเอง

การเคลื่อนที่คล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์ สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ทั้ง 5 ดวงด้วยตาเปล่า ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ รูปร่างหน้าตาของพวกมันไม่แตกต่างจากดวงดาวมากนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันไม่ได้สว่างมากนัก

หากคุณติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ เช่น ดาวอังคาร โดยทำเครื่องหมายตำแหน่งบนแผนที่ดาวทุกเดือน คุณลักษณะหลักของการเคลื่อนที่ที่มองเห็นได้ของดาวเคราะห์อาจถูกเปิดเผย นั่นคือ ดาวเคราะห์อธิบายวงวนกับพื้นหลังของท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว

โครงร่างของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรอยู่ในวงโคจรของโลกเรียกว่าด้อยกว่า และดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรอยู่นอกวงโคจรของโลกเรียกว่าเหนือกว่า ตำแหน่งสัมพัทธ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์ที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์และโลกเรียกว่าโครงร่างของดาวเคราะห์

โครงร่างของดาวเคราะห์ชั้นล่างและดาวเคราะห์บนนั้นแตกต่างกัน สำหรับดาวเคราะห์ชั้นล่าง นี่คือสำหรับดาวเคราะห์ชั้นบน - คำสันธาน (บนและการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส (ล่างตะวันออก) และการยืดตัวและตะวันตก) ร่วม และ (ตะวันออกและตะวันตก) การเผชิญหน้า การเคลื่อนที่ที่มองเห็นได้ของดาวเคราะห์ชั้นบนซึ่งมองเห็นได้ดีที่สุดใกล้กับดาวเคราะห์ชั้นล่างนั้น มีลักษณะคล้ายคลึงกับการเคลื่อนที่ตรงข้าม เมื่อการเคลื่อนไหวทั้งหมดใกล้ดวงอาทิตย์มุ่งตรงไปยังโลกที่มีการแกว่งไปมา ซีกโลกของดาวเคราะห์ที่ส่องสว่างโดยดวงอาทิตย์

คาบดาวฤกษ์และซินโนดิกของการปฏิวัติดาวเคราะห์ ระยะเวลาที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์จนสุดวงโคจรเรียกว่าช่วงดาวฤกษ์ (หรือดาวฤกษ์) แห่งการปฏิวัติ (T) และระยะเวลาระหว่างรูปแบบดาวเคราะห์สองดวงที่เหมือนกันเรียกว่าช่วงซินโนดิก (S)

แม้แต่ในสมัยโบราณผู้เชี่ยวชาญก็เริ่มเข้าใจว่าไม่ใช่ดวงอาทิตย์ที่หมุนรอบโลกของเรา แต่ทุกอย่างเกิดขึ้นตรงกันข้าม นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัสยุติข้อเท็จจริงอันเป็นที่ถกเถียงสำหรับมนุษยชาตินี้ นักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์สร้างระบบเฮลิโอเซนตริกซึ่งเขาพิสูจน์ได้อย่างน่าเชื่อว่าโลกไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล และดาวเคราะห์ทุกดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ตามความเชื่อของเขา ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์เรื่อง "On the Rotation of the Celestial Spheres" ได้รับการตีพิมพ์ในเมืองนูเรมเบิร์ก ประเทศเยอรมนี ในปี 1543

ปโตเลมี นักดาราศาสตร์ชาวกรีกโบราณเป็นคนแรกที่แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการที่ดาวเคราะห์ต่างๆ วางอยู่บนท้องฟ้าในบทความของเขาเรื่อง "โครงสร้างทางคณิตศาสตร์อันยิ่งใหญ่ของดาราศาสตร์" เขาเป็นคนแรกที่แนะนำให้พวกเขาเคลื่อนไหวเป็นวงกลม แต่ปโตเลมีเชื่อผิดว่าดาวเคราะห์ทุกดวง รวมทั้งดวงจันทร์และดวงอาทิตย์เคลื่อนที่รอบโลก ก่อนงานของโคเปอร์นิคัส บทความของเขาได้รับการยอมรับโดยทั่วไปทั้งในโลกอาหรับและโลกตะวันตก

จากบราห์สู่เคปเลอร์

หลังจากการตายของโคเปอร์นิคัส งานของเขายังคงดำเนินต่อไปโดย Dane Tycho Brahe นักดาราศาสตร์ผู้มั่งคั่งมากได้ติดตั้งเกาะที่เขาเป็นเจ้าของด้วยวงกลมทองสัมฤทธิ์ที่น่าประทับใจซึ่งเขาใช้ผลการสังเกตเทห์ฟากฟ้า ผลลัพธ์ที่ Brahe ได้รับช่วยนักคณิตศาสตร์ Johannes Kepler ในการวิจัยของเขา เป็นชาวเยอรมันที่จัดระบบการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและได้รับกฎอันโด่งดังสามข้อของเขา

จากเคปเลอร์ถึงนิวตัน

เคปเลอร์เป็นคนแรกที่พิสูจน์ว่าดาวเคราะห์ทั้ง 6 ดวงที่รู้จักในขณะนั้นเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ไม่ใช่เป็นวงกลม แต่เป็นวงรี ไอแซก นิวตัน ชาวอังกฤษได้ค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากลแล้ว ทำให้มนุษยชาติมีความเข้าใจเกี่ยวกับวงโคจรทรงรีของเทห์ฟากฟ้ามากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด คำอธิบายของเขาที่ว่าการขึ้นและลงของกระแสน้ำบนโลกได้รับอิทธิพลจากดวงจันทร์กลับกลายเป็นสิ่งที่น่าเชื่อต่อโลกวิทยาศาสตร์

รอบดวงอาทิตย์

ขนาดเปรียบเทียบของดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะและดาวเคราะห์กลุ่มโลก

เวลาที่ดาวเคราะห์ใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์จะแตกต่างกันตามธรรมชาติ สำหรับดาวพุธซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากที่สุดคือ 88 วันโลก โลกของเรามีวงจรใน 365 วัน 6 ชั่วโมง ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะคือดาวพฤหัสบดี เสร็จสิ้นการปฏิวัติในรอบ 11.9 ปีโลก ดาวพลูโตซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด มีการปฏิวัติ 247.7 ปี

ควรคำนึงด้วยว่าดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะของเราเคลื่อนที่ ไม่ใช่รอบดาวฤกษ์ แต่รอบจุดศูนย์กลางมวลที่เรียกว่า ในขณะเดียวกัน แต่ละตัวก็หมุนรอบแกนของมัน และแกว่งไปแกว่งมาเล็กน้อย (เหมือนลูกข่าง) นอกจากนี้แกนเองก็อาจขยับเล็กน้อย

ตำแหน่งของวงโคจร การเคลื่อนที่ของวงโคจรตลอดจนระยะเวลาการหมุนรอบแกนและความเอียงเป็นลักษณะสำคัญที่ในบางกรณีสามารถกำหนดเงื่อนไขบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ได้อย่างสมบูรณ์ ในบทความนี้ ผมจะทบทวนคุณลักษณะข้างต้นเมื่อนำไปใช้กับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ และอธิบายลักษณะเด่นของดาวเคราะห์เนื่องจากการเคลื่อนที่และตำแหน่งของพวกมัน

ปรอท

ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอาจเป็นดาวเคราะห์ที่พิเศษที่สุดในแง่ของหัวข้อที่กล่าวถึงในบทความนี้ และความพิเศษเฉพาะของดาวพุธนี้เกิดจากสาเหตุหลายประการ ประการแรก วงโคจรของดาวพุธนั้นยาวที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์อื่นๆ ในระบบสุริยะ (ความเยื้องศูนย์คือ 0.205) ประการที่สอง ดาวเคราะห์มีแกนที่เล็กที่สุดเอียงไปยังระนาบของวงโคจรของมัน (เพียงไม่กี่ร้อยองศา) ประการที่สาม อัตราส่วนระหว่างคาบการหมุนตามแนวแกนและการหมุนของวงโคจรคือ 2/3

เนื่องจากการยืดตัวของวงโคจรที่รุนแรง ความแตกต่างของระยะห่างจากดาวพุธถึงดวงอาทิตย์ ณ จุดต่างๆ ในวงโคจรอาจมีมากกว่าหนึ่งเท่าครึ่ง - จาก 46 ล้านกม. ที่จุดดวงอาทิตย์ตกถึงดวงอาทิตย์ถึง 70 ล้านกม. ที่จุดไกลดวงอาทิตย์ ความเร็ววงโคจรของดาวเคราะห์เปลี่ยนแปลงในปริมาณเท่ากัน จาก 39 กม./วินาที ที่จุดไกลดวงอาทิตย์เป็น 59 กม./วินาที ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ จากการเคลื่อนที่นี้ ในเวลาเพียง 88 วันของโลก (หนึ่งปีดาวพุธ) ขนาดเชิงมุมของดวงอาทิตย์เมื่อสังเกตจากพื้นผิวดาวพุธจะเปลี่ยนจาก 104 อาร์คนาที (ซึ่งมากกว่าบนโลก 3 เท่า) ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์เป็น 68 อาร์คนาที (มากกว่าบนโลก 2 เท่า) ที่จุดไกลฟ้า หลังจากนั้นมันเริ่มเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ และเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นอีกครั้งเป็น 104 นาทีเมื่อมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด และความแตกต่างของความเร็วการโคจรส่งผลต่อความเร็วของการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์เทียบกับพื้นหลังของดวงดาว เร็วกว่าที่จุดไกลที่สุดมาก

คุณสมบัติของดาวเคราะห์

มีคุณลักษณะอีกอย่างหนึ่งของการเคลื่อนที่ที่ชัดเจนของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าของดาวพุธ นอกจากการเคลื่อนที่ในวงโคจรแล้ว ยังเกี่ยวข้องกับการหมุนรอบแกนที่ช้ามาก (การหมุนรอบแกนหนึ่งรอบเมื่อเทียบกับดวงดาวใช้เวลาเกือบ 59 วันโลก) ประเด็นสำคัญก็คือ ในส่วนเล็กๆ ของวงโคจรใกล้กับดวงอาทิตย์ที่สุด ความเร็วเชิงมุมของการเคลื่อนที่ในวงโคจรของดาวเคราะห์จะมากกว่าความเร็วเชิงมุมของการหมุนตามแนวแกน ด้วยเหตุนี้ ดวงอาทิตย์จึงเคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตกเนื่องจากการหมุนตามแกน เริ่มชะลอตัวลง หยุดและเคลื่อนที่จากตะวันตกไปตะวันออกเป็นระยะเวลาหนึ่ง เพราะในเวลานี้ทิศทางและความเร็วของการเคลื่อนที่ของวงโคจรเป็นปัจจัยหลัก เมื่อเราเคลื่อนออกจากจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด การเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์สัมพันธ์กับขอบฟ้าอีกครั้งจะขึ้นอยู่กับการหมุนรอบแกนของดาวเคราะห์และดำเนินต่อไปจากตะวันออกไปตะวันตก

อัตราส่วนของ 2/3 คาบของการหมุนรอบแกนและรอบดวงอาทิตย์ ส่งผลให้วันสุริยะบนดาวพุธกินเวลา 176 วันบนโลก (88 วันในแต่ละวันทั้งกลางวันและกลางคืน) เหล่านั้น. ในช่วงหนึ่งปีดาวพุธ ดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือขอบฟ้าและมีปริมาณเท่ากันด้านล่าง ด้วยเหตุนี้ ที่ 2 ลองจิจูดในวันที่มีแสงแดด คุณสามารถชมพระอาทิตย์ขึ้นสามครั้งได้

มันเกิดขึ้นได้อย่างไร

ดวงตะวันค่อย ๆ เคลื่อนตัวออกมาจากด้านหลังขอบฟ้าก่อน เคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตก จากนั้นดาวพุธจะเคลื่อนผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด และดวงอาทิตย์ก็เริ่มเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก และจมลงไปใต้ขอบฟ้า หลังจากผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดแล้ว ดวงอาทิตย์ก็เคลื่อนตัวจากตะวันออกไปตะวันตกอีกครั้งโดยสัมพันธ์กับขอบฟ้า ซึ่งขณะนี้ได้ขึ้นแล้ว และในขณะเดียวกันก็มีขนาดลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อดวงอาทิตย์เข้าใกล้จุดสุดยอด ดาวพุธจะเคลื่อนผ่านจุดไกลโพ้น และดวงอาทิตย์จะเริ่มเอียงไปทางทิศตะวันตก โดยมีขนาดเพิ่มขึ้น จากนั้น ขณะที่ดวงอาทิตย์เกือบจะลับขอบฟ้าด้านตะวันตก ดาวพุธจะเข้าใกล้จุดใกล้ดวงอาทิตย์ในวงโคจรของมันอีกครั้ง และดวงอาทิตย์จะขึ้นมาจากด้านหลังขอบฟ้าด้านตะวันตก หลังจากผ่านไปใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดแล้ว ดวงอาทิตย์ก็จะตกอยู่ใต้ขอบฟ้าในที่สุด หลังจากนั้นจะขึ้นทางทิศตะวันออกหลังจากปีดาวพุธ (88 วัน) เท่านั้น และวงจรการเคลื่อนไหวทั้งหมดจะเกิดซ้ำ ที่ลองจิจูดอื่น ดาวพุธจะเคลื่อนผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ในขณะที่ดวงอาทิตย์ไม่ได้อยู่ใกล้ขอบฟ้าอีกต่อไป ดังนั้นการเพิ่มขึ้นสามเท่าเนื่องจากการเคลื่อนไหวย้อนกลับจะไม่เกิดขึ้นในสถานที่เหล่านี้

ความแตกต่างของอุณหภูมิ

เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองช้าและชั้นบรรยากาศบางมาก พื้นผิวดาวพุธด้านดวงอาทิตย์จึงร้อนมาก นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งที่เรียกว่า "ลองจิจูดร้อน" (เส้นเมริเดียนที่ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอดเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านดวงอาทิตย์ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด) ในสถานที่ดังกล่าว อุณหภูมิพื้นผิวอาจสูงถึง 430 °C ยิ่งไปกว่านั้น ใกล้กับบริเวณขั้วโลก เนื่องจากการเอียงเล็กน้อยของแกนดาวเคราะห์ จึงมีสถานที่ที่รังสีดวงอาทิตย์ไม่ถึงเลย ที่นั่นอุณหภูมิจะอยู่ที่ประมาณ -200 °C

โดยสรุป ดาวพุธ เราพบว่าการรวมกันของการเคลื่อนที่ในวงโคจรที่โดดเด่น การหมุนช้าๆ อัตราส่วนเฉพาะของคาบการหมุนรอบแกนของมันและการหมุนรอบดวงอาทิตย์ รวมถึงการเอียงแกนเล็กน้อย ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ผิดปกติอย่างมาก ของดวงอาทิตย์ที่พาดผ่านท้องฟ้า โดยมีการเปลี่ยนแปลงขนาดที่เห็นได้ชัดเจนและอุณหภูมิที่แตกต่างกันมากที่สุดในระบบสุริยะ

ดาวศุกร์

ตรงกันข้ามกับวงโคจรของดาวพุธ วงโคจรของดาวศุกร์เป็นวงโคจรที่กลมที่สุดในบรรดาวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นทั้งหมด ในกรณีของเธอ ความแตกต่างระหว่างระยะห่างจากดวงอาทิตย์ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์และจุดไกลดวงอาทิตย์ต่างกันเพียง 1.5 ล้านกิโลเมตร (107.5 ล้านกิโลเมตร และ 109 ล้านกิโลเมตร ตามลำดับ) แต่ที่น่าสนใจกว่านั้นคือความจริงที่ว่าดาวเคราะห์มีการหมุนถอยหลังเข้าคลองรอบแกนของมัน ดังนั้นหากเป็นไปได้ที่จะเห็นดวงอาทิตย์จากพื้นผิวดาวศุกร์ ในระหว่างวัน มันก็จะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องจากตะวันตกไปตะวันออก ยิ่งกว่านั้น มันจะเคลื่อนที่ช้ามาก เนื่องจากความเร็วของการหมุนรอบแกนของดาวศุกร์นั้นน้อยกว่าความเร็วของดาวพุธและสัมพันธ์กับดวงดาวด้วยซ้ำ ดาวเคราะห์จึงโคจรรอบโลกเสร็จภายใน 243 วันโลก ซึ่งนานกว่าระยะเวลาหนึ่งปี (การปฏิวัติ รอบดวงอาทิตย์ใช้เวลา 225 วันโลก)

การรวมกันของคาบการเคลื่อนที่ของวงโคจรและการหมุนตามแนวแกนทำให้ความยาวของวันสุริยะเท่ากับประมาณ 117 วันของโลก ความเอียงของแกนกับระนาบการโคจรนั้นมีขนาดเล็กและมีค่าเท่ากับ 2.7 องศา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากดาวเคราะห์หมุนถอยหลังเข้าคลอง จริงๆ แล้วมันก็กลับหัวกลับหางโดยสิ้นเชิง ในกรณีนี้ ความเอียงของแกนกับระนาบการโคจรคือ 177.3 องศา อย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นแทบไม่มีผลกระทบต่อสภาวะบนพื้นผิวโลกเลย บรรยากาศที่หนาแน่นกักเก็บความร้อนได้ดีมากเนื่องจากอุณหภูมิแทบไม่เปลี่ยนแปลง และไม่สำคัญว่าคุณอยู่ที่เวลาใดของวันหรือละติจูดเท่าใด

โลก

วงโคจรของโลกมีรูปร่างใกล้เคียงกับวงกลมมาก แม้ว่าความเยื้องศูนย์จะมากกว่าวงโคจรของดาวศุกร์เล็กน้อยก็ตาม แต่ความแตกต่างของระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ซึ่งก็คือ 5 ล้านกิโลเมตรที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์และจุดไกลดวงอาทิตย์ (147.1 ล้านกิโลเมตร และ 152.1 ล้านกิโลเมตรถึงดวงอาทิตย์ ตามลำดับ) ไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศ การเอียงแกนไปยังระนาบการโคจร 23 องศานั้นดีเพราะจะทำให้ฤดูกาลที่เราคุ้นเคยเปลี่ยนไป ซึ่งไม่อนุญาตให้มีสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยในบริเวณขั้วโลกที่จะเกิดขึ้นโดยไม่มีความเอียงเหมือนดาวพุธ ท้ายที่สุดแล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ได้กักเก็บความร้อนเช่นเดียวกับชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ความเร็วของการหมุนตามแนวแกนค่อนข้างสูงก็ดีเช่นกัน เพื่อป้องกันไม่ให้พื้นผิวร้อนเกินไปในตอนกลางวันและเย็นลงในตอนกลางคืน มิฉะนั้น ด้วยคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวพุธและโดยเฉพาะดาวศุกร์ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบนโลกก็จะใกล้เคียงกับการเปลี่ยนแปลงบนดวงจันทร์

ดาวอังคาร

ดาวอังคารมีคาบการหมุนรอบแกนของมันเกือบจะเท่ากันและความโน้มเอียงของมันกับระนาบวงโคจรเหมือนกับโลก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลจึงเป็นไปตามหลักการที่คล้ายกัน มีเพียงฤดูกาลเท่านั้นที่มีอายุเกือบสองเท่าของโลก ท้ายที่สุดแล้ว การปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์อีกครั้งใช้เวลานานเกือบสองเท่า แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญเช่นกัน - วงโคจรของดาวอังคารมีความเยื้องศูนย์ที่เห็นได้ชัดเจน ด้วยเหตุนี้ระยะทางถึงดวงอาทิตย์จึงเปลี่ยนจาก 206.5 ล้านกม. เป็น 249.2 ล้านกม. และนี่ก็เพียงพอแล้วที่จะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศของโลก ส่งผลให้ฤดูร้อนในซีกโลกใต้ร้อนกว่าทางเหนือ แต่ฤดูหนาวก็เย็นกว่าทางเหนือเช่นกัน

ดาวเคราะห์ยักษ์

ดาวเคราะห์ยักษ์เหล่านี้มีความเยื้องศูนย์ของวงโคจรที่ค่อนข้างเล็ก (จาก 0.011 สำหรับดาวเนปจูน ถึง 0.057 สำหรับดาวเสาร์) แต่ดาวเคราะห์ยักษ์เหล่านี้อยู่ห่างจากโลกมาก ด้วยเหตุนี้ วงโคจรจึงยาว และดาวเคราะห์ก็หมุนรอบตัวเองช้ามาก ดาวพฤหัสบดีใช้เวลา 12 ปีโลกในการปฏิวัติให้เสร็จสิ้น ดาวเสาร์ – 29.5; ดาวยูเรนัสอายุ 84 ปีและดาวเนปจูนอายุ 165 ปี ยักษ์ทุกดวงมีลักษณะที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน ความเร็วในการหมุนตามแนวแกน - 10 ชั่วโมงสำหรับดาวพฤหัสบดี 10.5 สำหรับดาวเสาร์; 16 สำหรับดาวเนปจูนและ 17 สำหรับดาวยูเรนัส ด้วยเหตุนี้ ดาวเคราะห์จึงแบนราบอย่างเห็นได้ชัดที่ขั้ว

ดาวเสาร์เป็นดาวที่แบนที่สุด โดยมีรัศมีเส้นศูนย์สูตรและขั้วโลกต่างกัน 6,000 กม. ความเอียงในแนวแกนของดาวยักษ์นั้นแตกต่างกัน: ดาวพฤหัสบดีมีความเอียงเล็กน้อยมาก (3 องศา); ดาวเสาร์และดาวเนปจูนมีความโน้มเอียง 27 และ 28 องศา ตามลำดับ ซึ่งใกล้เคียงกับโลกและดาวอังคาร ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงฤดูกาล ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากดวงอาทิตย์เท่านั้น ระยะเวลาของฤดูกาลก็แตกต่างกันเช่นกัน ดาวยูเรนัสมีความโดดเด่นในเรื่องนี้ แกน วงแหวน และวงโคจรของดาวเทียมทุกดวงมีความโน้มเอียง 98 องศากับระนาบของวงโคจรของดาวเคราะห์ ดังนั้นในระหว่างการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวยูเรนัสจะหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยขั้วเดียว จากนั้น อื่น.

แม้จะมีความหลากหลายของลักษณะการโคจรและทางกายภาพของดาวเคราะห์ยักษ์ดังกล่าวข้างต้น แต่สภาพในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยกระบวนการภายใน ซึ่งในขณะนี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน

วี. กริบคอฟ