Сегодня нет ни малейших сомнений в том, что Земля вращается вокруг Солнца. Если еще не так давно, в масштабах истории Вселенной, люди были уверены, что центром нашей галактики является Земля, то сегодня нет никаких сомнений, что все происходит с точностью до наоборот.

И сегодня мы разберёмся с тем, почему Земля и все остальные планеты движутся вокруг Солнца.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца

Как Земля, так и все остальные планеты нашей солнечной системы движутся по своей траектории вокруг Солнца. Скорость их движения и траектория могут быть разными, однако все они держатся у нашего естественного светила.

Наша задача заключается в том, чтобы максимально просто и доступно разобраться с тем, почему именно Солнце стало центром вселенной, притягивающим к себе все остальные небесные тела.

Начнем мы с того, что Солнце является самым крупным объектом в нашей галактике. Масса нашего светила в разы превышает массу всех остальных тел в совокупности. А в физике, как известно, действует сила всемирного тяготения, которую никто не отменял, в том числе, и для Космоса. Ее закон гласит, что тела с меньшей массой притягиваются к телам с большей массой. Именно поэтому все планеты, спутники и другие космические объекты и притягиваются к Солнцу, самому крупному из них.

Сила тяготения, к слову, аналогичным образом работает и на Земле. Вспомните, например, что происходит с теннисным мячиком, брошенным в воздух. Он падает, притягиваясь к поверхности нашей планеты.

Понимая принцип стремления планет к Солнцу, возникает очевидный вопрос: почему они не падают на поверхность звезды, а движутся вокруг нее по собственной траектории.

И этому также имеется вполне доступное объяснение. Все дело в том, что Земля и другие планеты пребывают в постоянном движении. И, чтобы не вдаваться в формулы и научные разглагольствования, приведем еще один простой пример. Вновь возьмем теннисный мяч и представим, что вы смогли бросить его вперед с такой силой, которая недоступна никому из людей. Этот мяч будет лететь вперед, продолжая падать вниз, притягиваясь к Земле. Однако Земля, как вы помните, имеет форму шара. Таким образом, мяч сможет летать вокруг нашей планеты по определенной траектории бесконечно, притягиваясь к поверхности, но двигаясь так быстро, что траектория его движения будет постоянно огибать окружность земного шара.

Аналогичная ситуация происходит и в Космосе, где всё и все вращаются вокруг Солнца. Что же касается орбиты каждого из объектов, то траектория их движения зависит от скорости и массы. А эти показатели у всех объектов, как вы понимаете, разные.

Вот почему Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, и никак иначе.

• Перевод

Возможности почти безграничны, но почему же всё выстраивается в линию?

Надежда – это не убеждение в том, что всё закончится хорошо, но уверенность в наличии у происходящего смысла, вне зависимости от результата.
- Вацлав Гавел

На этой неделе мне прислали много прекрасных вопросов, и выбор у меня был большой. Но, вдогонку к двум недавним вопросам про то, почему все планеты вращаются в одну и ту же сторону и почему наша Солнечная система необычна, я выбрал вопрос от Ника Хэма, который спрашивает:

Почему все планеты вращаются примерно в одной плоскости?

Если подумать обо всех возможностях, это действительно кажется маловероятным.

Сегодня мы разметили орбиты всех планет с невероятной точностью, и нашли, что все они обращаются вокруг Солнца в одной и той же двумерной плоскости с разницей не более 7°.

А если убрать Меркурий, самую внутреннюю планету с самой наклонной плоскостью вращения, всё остальное окажется очень хорошо выровненным: отклонение от средней плоскости орбиты составит около двух градусов.

Также все они достаточно хорошо выровнены по отношению к оси вращения Солнца: как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг своей оси. И, как можно было ожидать, ось вращения Солнца находится в пределах 7° отклонения от [осей] орбит планет.

И всё-таки такое положение дел выглядит маловероятным, если только какая-то сила не сдавила орбиты планет в одну плоскость. Можно было бы ожидать, что орбиты планет сориентировались бы случайным образом, поскольку гравитация – сила, удерживающая планеты на постоянных орбитах – одинаково работает по всем трём измерениям.

Можно было бы ожидать некую толпу вместо аккуратного и последовательного набора из почти идеальных кругов. Интересно, что если отдалиться от Солнца достаточно далеко, за планеты с астероидами, за орбиты комет типа Галлея и за пояс Койпера – именно такую картину вы и обнаружите.

Так что же принудило наши планеты оказаться в одном диске? В одной плоскости орбит вокруг Солнца, вместо роя вокруг него?

Чтобы разобраться в этом, давайте перенесёмся во времена формирования Солнца: из молекулярного облака газа, из той материи, из которой рождаются все новые звёзды во Вселенной.

Когда молекулярное облако вырастает достаточно массивным, и становится гравитационно связанным и достаточно холодным, чтобы сжаться и сколлапсировать под собственной тяжестью, как туманность Труба (вверху, слева), она сформирует достаточно плотные районы, в которых будут образовываться новые звёздные кластеры (вверху, справа).

Можно заметить, что эта туманность – и любая другая, похожая на неё – не будет идеальной сферой. Она имеет неровную вытянутую форму. Гравитация не прощает несовершенств, и из-за того, что гравитация – сила ускоряющаяся, которая увеличивается вчетверо каждый раз при уменьшении дистанции вдвое, она берёт даже небольшие неровности в изначальной форме и очень быстро их увеличивает.

В результате получается формирующая звёзды туманность сильно асимметричной формы, и звёзды образуются там, где газ плотнее всего. Если заглянуть внутрь, на отдельные присутствующие там звёзды, они представляют собой почти идеальные сферы, как наше Солнце.

Но так же, как туманность стала асимметричной, так и отдельные звёзды, сформировавшиеся внутри, появились из неидеальных, чрезмерно плотных асимметричных комков материи внутри туманности.

В первую очередь они сколлапсируют в каком-то одном (из трёх) измерении, и поскольку материя – вы, я, атомы, состоящие из ядер и электронов – собирается вместе и взаимодействует, если швырнуть её в другую материю, у вас в результате получится вытянутый диск материи. Да, гравитация притянет большую часть материи к центру, где и сформируется звезда, но вокруг неё вы получите то, что называется протопланетарным диском. Благодаря телескопу им. Хаббла мы видели такие диски непосредственно!

Вот вам первая подсказка, почему у вас получится нечто выровненное в плоскость вместо сферы со случайно летающими планетами. Далее нам нужно обратиться к результатам симуляций, поскольку мы не присутствовали в молодой солнечной системе так долго, чтобы наблюдать это формирование воочию – оно занимает порядка миллиона лет.

И вот что нам говорят симуляции.

Протопланетарный диск, сплющившись в одном измерении, продолжит сжиматься по мере того, как всё больше газа будет притягиваться к центру. Но пока большое количество материала затягивается внутрь, приличная его доля окажется на стабильной орбите где-то на этом диске.

Из-за необходимости сохранения такой физической величины, как момент импульса, который показывает количество вращения всей системы – газа, пыли, звезды и прочего. Из-за того, как работает момент импульса, и как он примерно равномерно распределяется между разными частицами внутри, следует, что всё внутри диска должно двигаться, грубо говоря, в одном направлении (по часовой или против часовой). Со временем диск достигает стабильных размеров и толщины, а затем небольшие гравитационные отклонения начинают вырастать в планеты.

Конечно, по объёму диска существуют небольшие различия между его частями (и гравитационные эффекты между взаимодействующими планетами), а также играют роль и небольшие различия начальных условий. Формирующаяся в центре звезда представляет собой не математическую точку, а большой объект диаметром порядка миллиона километров. И когда вы собираете всё это вместе, это приводит к распределению материи не в идеальной плоскости, но в форме, близкой к ней.

Вообще, мы только довольно недавно обнаружили первую планетную систему, находящуюся в процессе формирования планет, и их орбиты расположены в одной плоскости.

Молодая звезда слева вверху, на задворках туманности – HL Тельца, расположенная в 450 световых годах от нас – окружена протопланетарным диском. Самой звезде всего миллион лет. Благодаря ALMA, массиву с длинной базой, улавливающему свет на довольно длинных волнах (миллиметровых), длина которых более чем в тысячу раз превышает длину видимого света, мы и получили это изображение.

Это явно диск, со всей материей в одной плоскости, при этом в нём есть тёмные пропуски. Эти пропуски соответствуют молодым планетам, собравшим близлежащую материю! Мы не знаем, какие из них сольются вместе, какие будут вышвырнуты, и какие подойдут поближе к звезде и будут ею проглочены, но мы наблюдаем критический этап формирования молодой солнечной системы.

Так почему же все планеты находятся в одной плоскости? Потому, что они формируются из асимметричного облака газа, коллапсирующего сначала в самом коротком из направлений; материя сплющивается и держится вместе; она сокращается внутрь, но оказывается вращающейся вокруг центра. Планеты формируются благодаря неровностям в материи диска, и в результате все их орбиты оказываются в одной плоскости, различающиеся друг от друга максимум несколькими градусами.

Дети задают немало вопросов, приводящих в замешательство даже хорошо образованных и грамотных родителей. Почему Солнце светит, почему небо голубое, почему Земля вращается вокруг своей оси? Почему планеты вращаются вообще? Вопрос детский и наивный. Но вразумительно ответить сможет далеко не каждый взрослый. Вращаются и все, значит так положено. На самом деле, нет. Процесс длительнее, интереснее, неожиданнее, чем полагают многие.

Почему планеты вращаются вокруг своей оси – как это происходило?

Начиналось в те времена, когда звезда нашей туманности Солнце была «молодой». Солнечной системы и планет не существовало – система начинала формироваться из протовещества (протопланетного облака). Выглядит протовещество как пыльный диск, облако вместе с другими холодными твердыми телами увлекло из галактики только образовавшееся Солнце.

Большая часть протопланетного облака ушла на формирование Солнца. Оставшийся вокруг космический «мусор» хаотично двигался. Периодически твердые частицы сталкивались, некоторые разрушались и превращались в пыль, другие соединялись и формировали космическое тело. Это происходило беспорядочно и случайно.

Крупные тела накапливали все большую массу за счет соединения с пылью и газом. Такой процесс ученые называют аккрецией. По мере увеличения массы новообразованного космического тела, активнее проходила аккреция.

В этот период тело не имело идеально круглую или овальную форму. Оно походило на комок пластилина в пальчиках ребенка. Назвать это планетой было сложно, их стали называть планетезималь – маленькими планетами. Из-за асимметричной, угловатой формы планетезимали неустойчивы. Под воздействием солнечного ветра, радиации и других тел движущихся так же хаотично, будущая Земля вертелась и двигалась туда-сюда, как сломанный волчок. Точно установленной орбиты, оси вращения у нее не было.

Но однажды – спустя сотни миллионов лет хаотичного метания – Земля вышла из неустойчивого вращения и начала медленно поворачиваться вокруг собственной оси. Солнечная энергия заставляла планету вращаться быстрее, из протопланетного облака продолжали поступать пыль и мелкие тела. «Подталкиваемая» солнечным ветром, собирая мелкие частицы, космическую пыль, газы Земля приобрела почти идеально круглую форму, постоянную ось и скорость вращения.

Спустя несколько тысяч миллионов лет протовещество из пыльного диска закончилось – планеты Солнечной системы уже сформировались и приобрели круглую форму. Но вращение не прекратилось, энергии Солнца хватало, как хватает и сейчас на подпитывание вращения. Бесформенные планетозимали, плавающие вокруг Солнца, сами по себе не вращались вокруг оси, их «подтолкнули» – а произошло это миллиард лет назад.

Вот почему планеты вращаются в – и Земля, в том числе.

Земля вращается вокруг собственной оси, и каждый из нас вместе с планетой, со скоростью 1500 км/ч.

Ось вращения нашей планеты наклонена на 66°34′ относительно оси ее орбиты – и мы при этом не падаем!

Вращение осуществляется с запада на восток – в обратную сторону в сравнении с движением Солнца и Луны на небосводе.

Это одна из теорий, почему планеты вращаются вокруг собственной оси, но она выглядит жизнеспособной и логичной.

Больше интересных и впечатляющих фактов о планетах и космосе в общем вы сможете найти на сайте научно-популярного интернет-журнала

Человеку потребовалось множество тысячелетий на понимание того, что Земля не является центром Вселенной и пребывает в постоянном движении.


Фраза Галилео Галлилея «И все-таки она вертится!» навсегда вошла в историю и стала своеобразным символом той эпохи, когда ученые из разных стран пытались опровергнуть теорию о геоцентрической системе мира.

Хотя вращение Земли было доказано около пяти столетий назад, точные причины, побуждающие ее двигаться, неизвестны до сих пор.

Почему Земля крутится вокруг оси?

В Средневековье люди считали, что Земля неподвижна, а Солнце и другие планеты вертятся вокруг нее. Только в XVI веке астрономам удалось доказать обратное. Несмотря на то что многие связывают это открытие с Галлилеем, на самом деле оно принадлежит другому ученому – Николаю Копернику.

Именно он в 1543 году написал трактат «Об обращении небесных сфер», где выдвинул теорию о движении Земли . Долгое время эта идея не получала поддержки ни со стороны его коллег, ни со стороны церкви, но в итоге оказала огромное влияние на научную революцию в Европе и стала основополагающей в дальнейшем развитии астрономии.


После того как теория о вращении Земли была доказана, ученые принялись искать причины этого явления. На протяжении последних столетий было выдвинуто множество гипотез, но даже сегодня точно ответить на этот вопрос не может ни один астроном.

В настоящее время существует три основные версии, которые имеют право на жизнь – теории об инертном вращении, магнитных полях и воздействии на планету солнечного излучения.

Теория об инертном вращении

Некоторые ученые склонны полагать, что когда-то (еще во времена своего появления и формирования) Земля раскрутилась, а сейчас вращается по инерции. Образовавшись из космической пыли, она стала притягивать к себе другие тела, которые придавали ей дополнительный импульс. Это предположение относится и к другим планетам Солнечной системы.

У теории есть немало противников, поскольку она не может объяснить, почему в разное время скорость движения Земли то увеличивается, то уменьшается. Непонятен также тот факт, по какой причине некоторые планеты Солнечной системы вращаются в другую сторону, как например Венера.

Теория о магнитных полях

Если попытаться соединить между собой два магнита с одинаково заряженным полюсом, они начнут отталкиваться друг от друга. Теория о магнитных полях предполагает, что полюса Земли тоже заряжены одинаково и как бы отталкиваются друг от друга, что заставляет планету вращаться.


Что интересно, недавно ученые сделали открытие, согласно которому магнитное поле Земли толкает ее внутренне ядро с запада на восток и заставляет его вращаться быстрее, чем остальная планета.

Гипотеза о воздействии Солнца

Наиболее вероятной принято считать теорию об излучении Солнца. Хорошо известно, что оно прогревает поверхностные оболочки Земли (воздух, моря, океаны), но при этом нагрев происходит неравномерно, в результате чего образуются морские и воздушные течения.

Именно они при взаимодействии с твердой оболочкой планеты заставляют ее вращаться. Своего рода турбинами, определяющими быстроту и направление движения, выступают континенты. Если они недостаточно монолитны, начинается их дрейф, что оказывает влияние на рост или снижение скорости.

Почему Земля движется вокруг Солнца?

Причиной обращения Земли вокруг Солнца называют инерцию. Согласно теории об образовании нашей звезды, около 4,57 млрд. лет назад в космосе возникло огромное количество пыли, которое постепенно превратилось в диск, а затем – в Солнце.

Внешние частички этой пыли стали соединяться между собой, образуя планеты. Уже тогда они по инерции начали вращаться вокруг звезды и продолжают двигаться по той же траектории и сегодня.


Согласно закону Ньютона, все космические тела передвигаются по прямой, то есть на самом деле планеты Солнечной системы, включая Землю, должны были давно улететь в открытый космос. Но этого не происходит.

Причина заключается в том, что Солнце имеет большую массу и, соответственно, огромную силу притяжения. Земля во время движения все время пытается устремиться от него по прямой линии, но гравитационные силы притягивают ее обратно, поэтому планета удерживается на орбите и крутится вокруг Солнца.

Название проекта

Сащенко О.

Троянова А.

Тема исследования группы

Почему планеты движутся вокруг Солнца?

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Где заканчивается Вселенная?

Цели исследования

1. Определить основные характеристики Вселенной;

2. Исследовать взаимосвязь планет и звезды в Солнечной системе.

Результаты исследования

Как образовалась Солнечная система?

Ученые установили, что Солнечная система была сформирована 4,5682 миллиарда лет назад - почти на два миллиона лет раньше, чем считалось до сих пор, что позволяет астрономам по-новому взглянуть на механизмы формирования нашей планетарной системы, сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.

В частности, смещение даты зарождения Солнечной системы на 0,3-1,9 миллиона лет назад вглубь времен означает, что протопланетное облако материи, из которого образовывались планеты, вращающиеся вокруг набирающего силу светила, содержало в два раза больше редкого изотопа железа-60, чем считалось до сих пор.

Единственным источником этого элемента во Вселенной являются сверхновые звезды, а потому у ученых теперь есть все основания утверждать, что Солнечная система зародилась в результате серии взрывов сверхновых звезд в непосредственной близости друг от друга, а не в результате сгущения из изолированного газопылевого облака, как считалось еще совсем недавно.

"Благодаря этой работе мы получаем возможность обрисовать весьма стройную и захватывающую картину очень динамичного периода истории Солнечной системы", - сказал Дэвид Кринг (David Kring) из Института Луны и планет NASA в Хьюстоне, слова которого приводит интернет-издание Nature News.

Началом существования Солнечной системы считается появление в ней первых твердых частиц, вращающихся в газопылевом облаке вокруг зарождавшейся звезды. Основным источником знаний о таких частицах служат минеральные включения в особый тип метеоритов, называемых хондритами. Эти метеориты, согласно доминирующей в космологии теории, по своему химическому составу отражают распределение элементов и веществ протопланетном газопылевом диске ранней Солнечной системы.

Наиболее же старые минеральные включения в них обогащены кальцием и алюминием, и именно возраст этих включений, согласно теории, должен отражать возраст Солнечной системы.

Главным достижением коллектива авторов новой публикации - Одри Бовье (Audrey Bouvier) и ее наставницы профессора Менакши Вадвы (Meenakshi Wadhwa) из Аризонского университета является точная датировка возраста такого включения в хондритовом метеорите, обнаруженном в пустыне Сахара.

Для этого ученые использовали две различные методики, основанные на соотношении изотопов свинца, а также соотношении изотопов алюминия и магния. Авторам статьи не только удалось выявить наиболее "древний" возраст этого включения по сравнению со всеми до сих пор известным ученым объектами - 4,5682 миллиарда лет - по и впервые привести хронометрические шкалы этих двух методов датировки в соответствие.

Дело в том, что датировка по изотопам свинца, хоть и считается надежной, не позволяет получить достаточно точный возраст того или иного геологического объекта. С помощью датировки по изотопам магния и алюминия этот возраст можно определить с гораздо большей точностью, однако до последнего времени этот тип датировки все время показывал возраст объектов на миллион лет больше, чем датировка по изотопам свинца.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца?

Существует невидимая сила, которая заставляет планеты вращаться вокруг Солнца. Она называется силой земного притяжения.

Польский ученый Николай Коперник первым обнаружил, что орбиты планет образуют вокруг Солнца окружности.

Галилео Галилей согласился с этой гипотезой и доказал ее с помощью наблюдений.

В 1609 году Иоганн Кеплер рассчитал, что орбиты планет не круглые, а эллиптические, причем в одном из фокусов эллипса находится Солнце. Он установил и законы, по которым происходит это вращение. Позднее их назвали «Законы Кеплера».

Потом английский физик Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения и на основании этого закона объяснил, как Солнечная система сохраняет постоянной свою форму.

Каждая частица вещества, из которого состоят планеты, притягивает другие. Это явление называется гравитацией.

Благодаря гравитации каждая планета в Солнечной системе вращается по своей орбите вокруг Солнца и не может улететь в космическое пространство.

Орбиты имеют форму эллипса, поэтому планеты то приближаются к Солнцу, то удаляются от него.

Выводы

Планеты, вращающиеся вокруг Солнца, составляют Солнечную систему. Солнце притягивает планеты, и эта сила притяжения удерживает планеты так, как будто они привязаны на веревочке.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Гармонические колебания Физика формула частоты колебаний