მზის სისტემა ციური სხეულების ხილული მოძრაობები. ციური მექანიკის საფუძვლები

კლასიკური საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმატება, ნიუტონის მექანიკაზე დაფუძნებული, იყო ციური სხეულების დაკვირვებული მოძრაობის თითქმის ამომწურავი აღწერა და ექსპერიმენტიდან ცნობილი გაზის იდეალური კანონების ახსნა.

კეპლერის კანონები.თავდაპირველად ითვლებოდა, რომ დედამიწა სტაციონარულია და მოძრაობა ციური სხეულებიძალიან რთული ჩანდა. გალილეო იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც თქვა, რომ ჩვენი პლანეტა არ არის გამონაკლისი და ასევე მოძრაობს მზის გარშემო. ამ კონცეფციას საკმაოდ მტრულად შეხვდნენ. ტიხო ბრაჰემ გადაწყვიტა არ მიეღო მონაწილეობა დისკუსიებში, არამედ გაეზომა სხეულების კოორდინატები. ციური სფერო. მან მთელი ცხოვრება მიუძღვნა ამას, მაგრამ დაკვირვებით არამარტო დასკვნები არ გამოიტანა, არამედ შედეგებიც კი არ გამოაქვეყნა. მოგვიანებით, ტიხოს მონაცემები მოვიდა კეპლერთან, რომელმაც აღმოაჩინა დაკვირვებული რთული ტრაექტორიების მარტივი ახსნა მზის გარშემო პლანეტების (და დედამიწის) მოძრაობის სამი კანონის ფორმულირებით (ნახ. 6_1):

1. პლანეტები მოძრაობენ ელიფსურ ორბიტებზე, რომელთა ერთ-ერთ ფოკუსში მზეა.

2. პლანეტის სიჩქარე ისე იცვლება, რომ მისი რადიუსის ვექტორის მიერ გატარებული უბნები თანაბარი ინტერვალებითდრო თანაბარია.

3. ერთის პლანეტების რევოლუციის პერიოდები მზის სისტემადა მათი ორბიტების ნახევრად მთავარი ღერძები დაკავშირებულია:

პლანეტების რთული მოძრაობა დედამიწიდან დაკვირვებულ „ციურ სფეროზე“, კეპლერის აზრით, წარმოიშვა ამ პლანეტების ელიფსურ ორბიტებში დამატების შედეგად დამკვირვებლის მოძრაობით, რომელიც დედამიწასთან ერთად ორბიტალური მოძრაობამზის გარშემო და ყოველდღიური ბრუნვა პლანეტის ღერძის გარშემო.

პირდაპირი მტკიცებულება ყოველდღიური როტაციადედამიწა იყო ფუკოს მიერ დაყენებული ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც ქანქარის რხევის სიბრტყე ბრუნავდა მბრუნავი დედამიწის ზედაპირთან შედარებით.

გრავიტაციის კანონი. კეპლერის კანონები მშვენივრად აღწერდნენ პლანეტების დაკვირვებულ მოძრაობას, მაგრამ არ გამოავლინეს ამ მოძრაობის გამომწვევი მიზეზები (მაგალითად, შეიძლება ჩაითვალოს, რომ კეპლერის ორბიტების გასწვრივ სხეულების გადაადგილების მიზეზი იყო რომელიმე არსების ნება ან სურვილი. თავად ციური სხეულების ჰარმონია). ნიუტონის გრავიტაციის თეორიამ მიუთითა მიზეზი, რომელიც განსაზღვრავს კოსმოსური სხეულების მოძრაობას კეპლერის კანონების მიხედვით, სწორად იწინასწარმეტყველა და ახსნა მათი მოძრაობის მახასიათებლები რთული შემთხვევები, შესაძლებელი გახდა მრავალი ფენომენის აღწერა კოსმოსური და ხმელეთის მასშტაბით ერთი და იგივე ტერმინებით (ვარსკვლავების მოძრაობა გალაქტიკურ გროვაში და ვაშლის დაცემა დედამიწის ზედაპირზე).

ნიუტონმა იპოვა სწორი გამოთქმა გრავიტაციული ძალა წარმოიქმნება ორი წერტილის სხეულის ურთიერთქმედების შედეგად (სხეულები, რომელთა ზომები მცირეა მათ შორის მანძილთან შედარებით):

(2)
,

რომელიც მეორე კანონთან ერთად თუ პლანეტის m მასა ბევრია ნაკლები მასავარსკვლავები M, მივყავართ დიფერენციალურ განტოლებამდე

(3)
,

ანალიტიკური გადაწყვეტის დაშვება. ყოველგვარი დამატებითი ფიზიკური იდეების ჩართვის გარეშე, წმინდად მათემატიკური მეთოდებიმოდურია იმის ჩვენება, რომ შესაბამის საწყის პირობებში (საკმარისად მცირე საწყისი მანძილივარსკვლავს და პლანეტის სიჩქარეს) კოსმოსური სხეულიბრუნავს გასწვრივ დახურული, სტაბილური ელიფსური ორბიტა in სრული შეთანხმებითკეპლერის კანონებით (კერძოდ, კეპლერის მეორე კანონი არის კუთხური იმპულსის შენარჩუნების კანონის პირდაპირი შედეგი, რომელიც სრულდება გრავიტაციული ურთიერთქმედების დროს, რადგან მასიური ცენტრის მიმართ ძალის მომენტი (2) ყოველთვის არის ნული). საკმარისად მაღალი საწყისი სიჩქარით (მისი მნიშვნელობა დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე და საწყისი პოზიცია) კოსმოსური სხეული მოძრაობს ჰიპერბოლური ტრაექტორიის გასწვრივ და საბოლოოდ შორდება ვარსკვლავს უსასრულო მანძილზე.

გრავიტაციის კანონის (2) მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი კონსერვაცია მათემატიკური ფორმაროდესაც გრავიტაციული ურთიერთქმედებაარაწერტილოვანი სხეულები მოცულობაზე მათი მასების სფერულად სიმეტრიული განაწილების შემთხვევაში. ამ შემთხვევაში R-ის როლს ასრულებს მანძილი ამ სხეულების ცენტრებს შორის.

ციური სხეულების მოძრაობა არეულობების არსებობისას.მკაცრად რომ ვთქვათ, კეპლერის კანონები ზუსტად სრულდება მხოლოდ ერთი სხეულის მეორესთან მოძრაობის შემთხვევაში, რაც მნიშვნელოვნად უფრო დიდი მასა, იმ პირობით, რომ ეს სხეულები სფერულია. სფერული ფორმისგან მცირე გადახრებით (მაგალითად, ვარსკვლავის ბრუნვის გამო, მას შეუძლია გარკვეულწილად „გაბრტყელდეს“), პლანეტის ორბიტა წყვეტს დახურვას და წარმოადგენს ელიფსს, რომელიც ვარსკვლავის ირგვლივ კვეთს.

კიდევ ერთი გავრცელებული დარღვევაა გრავიტაციული გავლენაერთის პლანეტები ვარსკვლავური სისტემაᲔრთმანეთი. კეპლერის ორბიტები სტაბილურია სუსტი აშლილობების მიმართ, ანუ, როდესაც განიცადა ახლო მფრინავი მეზობლის ზემოქმედება, პლანეტა მიდრეკილია დაუბრუნდეს თავდაპირველ ტრაექტორიას. ძლიერი აშლილობის არსებობისას (მასიური სხეულის გავლა მცირე მანძილზე) მოძრაობის პრობლემა გაცილებით რთულდება და ანალიზურად ვერ გადაიჭრება. რიცხვითი გამოთვლები აჩვენებს, რომ ამ შემთხვევაში პლანეტების ტრაექტორია წყვეტს ელიფსს და წარმოადგენს ღია მოსახვევებს.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ვარსკვლავზე მოქმედებს ძალა პლანეტების მხრიდან. M>>m-ის შემთხვევაში ვარსკვლავის აჩქარება უმნიშვნელოდ მცირეა და ის შეიძლება ჩაითვალოს უძრავად. მასის ორი სხეულის თანდასწრებით, რომლებიც იზიდავს ერთმანეთს, მათი სტაბილური ერთობლივი მოძრაობა ელიფსურ ორბიტებზე საერთოს გარშემო. გრავიტაციის ცენტრი . აშკარაა, რომ უფრო მასიური სხეული მოძრაობს უფრო მცირე რადიუსის ორბიტაზე. ვარსკვლავის გარშემო მოძრავი პლანეტების შემთხვევაში, ეს ეფექტი ძნელად შესამჩნევია. თუმცა, სივრცეში აღმოაჩინეს სისტემები, რომლებიც აღწერს მოძრაობას - ორმაგი ვარსკვლავები . ორბირულ ვარსკვლავურ სისტემაში პლანეტების მოძრაობის რიცხვითი გამოთვლა აჩვენებს, რომ მათი ორბიტები არსებითად არასტაციონარულია, პლანეტიდან ვარსკვლავებამდე მანძილი სწრაფად იცვლება ძალიან ფართო დიაპაზონში. გარდაუვალი სწრაფი ცვლილებაპლანეტებზე კლიმატი ძალიან პრობლემურია ბიოლოგიური ევოლუციის შესაძლებლობას. კიდევ უფრო ნაკლებად სავარაუდოა ტექნიკური ცივილიზაციების გაჩენა სისტემების პლანეტებზე ორმაგი ვარსკვლავებივინაიდან პლანეტების რთული არაპერიოდული მოძრაობა იწვევს სხეულების დაკვირვებად მოძრაობას „ციურ სფეროზე“, რომლის გაშიფვრა რთულია, რაც მნიშვნელოვნად ართულებს კეპლერის კანონების ფორმულირებას და, შედეგად, განვითარებას. კლასიკური მექანიკა(სურ. 6_2).

მზის სისტემის სტრუქტურა.ცნობილია, რომ მზის სისტემის ძირითადი ნაწილი (დაახლოებით 99,8%) მხოლოდ მასზე მოდის ვარსკვლავი - Მზე. Სრული წონა პლანეტები არის მთლიანის მხოლოდ 0,13%. სისტემის სხვა სხეულებზე (კომეტები, პლანეტარული თანამგზავრები, ასტეროიდები და მეტეორიტული ნივთიერება) შეადგენს მასის მხოლოდ 0,0003%-ს. ზემოაღნიშნული ფიგურებიდან გამომდინარეობს, რომ კეპლერის კანონები ჩვენს სისტემაში პლანეტების მოძრაობის შესახებ ძალიან კარგად უნდა განხორციელდეს. ელიფსური ორბიტებიდან მნიშვნელოვანი გადახრები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ახლო (მზესთან შედარებით) ფრენის შემთხვევაში ერთ-ერთ პლანეტაზე: მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი, ნეპტუნი ან პლუტონი (ეს არის განსაკუთრებით ეხება ყველაზე მასიურ პლანეტებს - იუპიტერს). სწორედ ნეპტუნის ორბიტის არეულობაზე დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა წინასწარმეტყველება და შემდეგ აღმოჩენილი პლუტონი - ყველაზე შორეული ცნობილი პლანეტებიჩვენი სისტემა.

სადაც არის დედამიწის ორბიტის რადიუსი. კეპლერის კანონებისგან განსხვავებით, მიმართება (4) არანაირად არ გამომდინარეობს ნიუტონის კანონებიდან და ჯერ არ მიუღია თეორიული დასაბუთება, თუმცა ყველა ამჟამად ცნობილი პლანეტის ორბიტა დამაკმაყოფილებლად არის აღწერილი ამ ფორმულით. ერთადერთი გამონაკლისი არის ღირებულება n=3, რომლისთვისაც გამოთვლილ ორბიტაზე პლანეტა არ არის. სამაგიეროდ იპოვეს ასტეროიდთა სარტყელი - პატარა სხეულები პლანეტარული მასშტაბით არარეგულარული ფორმა. ემპირიულ კანონებს, რომლებიც არ არის მხარდაჭერილი არსებული თეორიით, შეუძლიათ დადებითი როლი შეასრულონ კვლევაში, რადგან ისინი ასევე ასახავს ობიექტური რეალობა(შესაძლოა არც ისე ზუსტი და გარკვეულწილად დამახინჯებულიც კი).

ადრე არსებული მეხუთე პლანეტის, ფაეთონის ჰიპოთეზა მიმზიდველად ჩანდა, რომელიც ნაწილებად განადგურებული იყო მისი მასიური მეზობლის, იუპიტერის გიგანტური გრავიტაციული მიზიდულობით. რაოდენობრივი ანალიზიპლანეტის მოძრაობა - გიგანტმა აჩვენა ამ ვარაუდის წარუმატებლობა. როგორც ჩანს, აღნიშნული პრობლემის გადაჭრა შესაძლებელია მხოლოდ მზის სისტემის პლანეტების წარმოშობისა და ევოლუციის სრული თეორიის საფუძველზე, რომელიც ჯერ არ არსებობს. მზისა და პლანეტების ერთობლივი წარმოშობის ძალიან მიმზიდველი თეორია ერთი გაზის ღრუბლიდან, შეკუმშული ზემოქმედების ქვეშ გრავიტაციული ძალები, ეწინააღმდეგება დაკვირვებულ არათანაბარ განაწილებას ბრუნვის მომენტი(იმპულსი) ვარსკვლავსა და პლანეტებს შორის. განხილულია პლანეტების წარმოშობის მოდელები შორეული კოსმოსიდან ჩამოსული სხეულების მზის მიერ გრავიტაციული დაჭერის შედეგად, სუპერნოვების აფეთქებით გამოწვეული ეფექტები. მზის სისტემის განვითარების უმეტეს „სცენარებში“ ასტეროიდების სარტყლის არსებობა გარკვეულწილად დაკავშირებულია მის სიახლოვესთან. მასიური პლანეტასისტემები.

მზის სისტემის პლანეტების ამჟამად ცნობილი თვისებები საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი ორ ჯგუფად. პირველი ოთხი პლანეტა ხმელეთის ჯგუფი ხასიათდება შედარებით მცირე მასებით და მაღალი სიმკვრივეებინივთიერებები, რომლებიც მათ ქმნიან. ისინი შედგება გამდნარი რკინის ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია სილიკატური გარსით - ქერქით. პლანეტებს აქვთ აირისებრი ატომოსფეროები. მათი ტემპერატურა ძირითადად განისაზღვრება მზემდე მანძილით და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. იუპიტერით დაწყებული გიგანტური პლანეტების ჯგუფი ძირითადად შედგება მსუბუქი ელემენტებისაგან (წყალბადი და ჰელიუმი), რომელთა წნევაც შიდა ფენებიიზრდება უზარმაზარ მნიშვნელობებამდე გრავიტაციული შეკუმშვის გამო. შედეგად, როდესაც ისინი უახლოვდებიან ცენტრს, აირები თანდათან გადადიან თხევად და, შესაძლოა, მყარ მდგომარეობაში. ვარაუდობენ, რომ ში ცენტრალური რეგიონებიწნევა იმდენად დიდია, რომ წყალბადი არსებობს ლითონის ფაზა, რაც ჯერ კიდევ არ არის დაფიქსირებული დედამიწაზე თუნდაც ლაბორატორიულ პირობებში. მეორე ჯგუფის პლანეტებს აქვთ თანამგზავრების დიდი რაოდენობა. სატურნზე მათი რიცხვი იმდენად დიდია, რომ არასაკმარისი გადიდების შემთხვევაში, პლანეტა თითქოს გარშემორტყმულია უწყვეტი რგოლების სისტემით (სურ. 6_3).

სხვა პლანეტებზე სიცოცხლის არსებობის პრობლემაკვლავ იწვევს ინტერესს თითქმის სამეცნიერო სფეროების მიმართ. ამჟამად, საკმარისად დარწმუნებით შეიძლება ითქვას, რომ თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერებისთვის ნაცნობ ცილოვან ფორმებში, მზის სისტემის პლანეტებზე (რა თქმა უნდა, დედამიწის გარდა) სიცოცხლე არ არსებობს.ამის მიზეზი, უპირველეს ყოვლისა, არის პირობების ფიზიკოქიმიური დიაპაზონის სიმცირე, რომელიც იძლევა არსებობის შესაძლებლობას. ორგანული მოლეკულებიდა სასიცოცხლო მნიშვნელობის ქიმიური რეაქციების მიმდინარეობა მათი მონაწილეობით (არც ისე მაღალი და დაბალი ტემპერატურა, წნევის ვიწრო დიაპაზონი, ჟანგბადის არსებობა და ა.შ.). დედამიწის გარდა ერთადერთი პლანეტა, რომლის პირობებიც აშკარად არ ეწინააღმდეგება ცილის სიცოცხლის არსებობის შესაძლებლობას, არის მარსი. თუმცა, საკმარისად დეტალური შესწავლა მისი ზედაპირის გამოყენებით პლანეტათაშორისი სადგურები„მარსმა“, „მარიონერმა“ და „ვიკინგმა“ აჩვენეს, რომ ამ პლანეტებზე სიცოცხლე მიკროორგანიზმების სახითაც კი არ არსებობს (სურ. 6_4).

რაც შეეხება არამიწიერი ცხოვრების არაცილოვანი ფორმების არსებობის საკითხს, მის სერიოზულ განხილვას წინ უნდა უძღოდეს სიცოცხლის ყველაზე განზოგადებული კონცეფციის მკაცრი ფორმულირება, მაგრამ ამ პრობლემას ჯერ არ მიუღია ზოგადად მიღებული დამაკმაყოფილებელი გადაწყვეტა. (იქნება შთაბეჭდილება, რომ სიცოცხლის ფორმების აღმოჩენამ, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვენი ჩვეული წარმოსახვისგან, შეიძლება საერთოდ არ გამოიწვიოს რაიმე შესამჩნევი ინტერესი არამეცნიერულ საზოგადოებაში. არც ისე ძნელი წარმოსადგენია კომპიუტერული ვირუსების შექმნა, რომლებსაც შეუძლიათ რეპლიკაცია. ქსელები და შეიძლება განვითარდეს, გაცილებით რთულია წარმოვიდგინოთ ამაზე რეაქცია საზოგადოებაში, გარდა იმ მომხმარებლების გაღიზიანებისა, რომლებმაც დაკარგეს პროგრამები).

გრავიტაციული ძალების ბუნებაზე. ნიუტონის კანონი გრავიტაციაეხება ფუნდამენტური კანონები კლასიკური საბუნებისმეტყველო მეცნიერება. ნიუტონის კონცეფციის მეთოდოლოგიური სისუსტე იყო მისი უარი განიხილოს მექანიზმები, რომლებიც იწვევს გრავიტაციული ძალების წარმოქმნას („მე არ ვიგონებ ჰიპოთეზებს“). ნიუტონის შემდეგ არაერთხელ განხორციელდა მცდელობები გრავიტაციის თეორიის შესაქმნელად. მიდგომების აბსოლუტური უმრავლესობა დაკავშირებულია ე.წ ჰიდროდინამიკური გრავიტაციის მოდელები , რომლებიც ცდილობენ ახსნან გრავიტაციული ძალების გაჩენა მასიური სხეულების მექანიკური ურთიერთქმედებით შუალედურ ნივთიერებასთან, რომელსაც ამა თუ იმ სახელს მიაწერენ: „ეთერი“, „გრავიტონის დინება“, „ვაკუუმი“ და ა.შ. სხეულებს შორის მიზიდულობა წარმოიქმნება მედიუმის იშვიათობის შედეგად, რაც ხდება ან როდესაც მას შთანთქავს მასიური სხეულები, ან როდესაც მისი ნაკადები კონტროლდება მათ მიერ. ყველა ამ თეორიას აქვს საერთო მნიშვნელოვანი ნაკლი: სწორად იწინასწარმეტყველა ძალის დამოკიდებულების მანძილი (2), ისინი აუცილებლად იწვევს კიდევ ერთ შეუმჩნეველ ეფექტს: სხეულების მოძრაობის შენელებას შეყვანილი ნივთიერების მიმართ.

გრავიტაციული ურთიერთქმედების კონცეფციის შემუშავებაში მნიშვნელოვანი ახალი ნაბიჯი გადადგა ა.აინშტაინმა, რომელმაც შექმნა ზოგადი ფარდობითობა .

ყველა კოსმოგონიური ჰიპოთეზებიშეიძლება დაიყოს რამდენიმე ჯგუფად. ერთ-ერთი მათგანის თანახმად, მზე და მზის სისტემის ყველა სხეული: პლანეტები, თანამგზავრები, ასტეროიდები, კომეტები და მეტეოროიდები - წარმოიქმნება ერთი გაზისა და მტვრის ღრუბლისგან, ანუ მტვრის ღრუბლისგან. მეორის მიხედვით მზე და მისი ოჯახი აქვს სხვადასხვა წარმოშობისასე რომ, მზე ჩამოყალიბდა ერთი გაზისა და მტვრის ღრუბლისგან (ნისლეულები, გლობულები), ხოლო მზის სისტემის დანარჩენი ციური სხეულები - სხვა ღრუბლიდან, რომელიც მზემ რაღაც არც თუ ისე ნათლად დაიპყრო თავის ორბიტაზე. და გამოყოფილი ზოგიერთი, კიდევ უფრო გაუგებარი გზა ბევრი ყველაზე სხვადასხვა ორგანოებიყველაზე მეტი (პლანეტები, მათი თანამგზავრები, ასტეროიდები, კომეტები და მეტეოოიდები). სხვადასხვა მახასიათებლები: მასა, სიმკვრივე, ექსცენტრიულობა, ორბიტის მიმართულება და ბრუნის მიმართულება მისი ღერძის გარშემო, ორბიტის დახრილობა მზის ეკვატორის (ან ეკლიპტიკის) სიბრტყეზე და ეკვატორის სიბრტყის დახრილობა მისი სიბრტყის მიმართ. ორბიტა.
ცხრა ძირითადი პლანეტებიბრუნავს მზის გარშემო ელიფსებში (წრისაგან ოდნავ განსხვავებული) თითქმის იმავე სიბრტყეში. მზიდან მანძილის მიხედვით, ეს არის მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი, ნეპტუნი და პლუტონი. მათ გარდა მზის სისტემაში არის მრავალი პატარა პლანეტა (ასტეროიდი), რომელთა უმეტესობა მარსის და იუპიტერის ორბიტებს შორის მოძრაობს. პლანეტებს შორის სივრცე სავსეა უკიდურესად იშვიათი გაზით და კოსმოსური მტვერი. ის იჭრება ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით.
მზე 109-ჯერ მეტი დედამიწადიამეტრით და დედამიწაზე დაახლოებით 333000-ჯერ მასიური. ყველა პლანეტის მასა არის მზის მასის მხოლოდ 0,1%, ამიტომ ის აკონტროლებს მზის სისტემის ყველა წევრის მოძრაობას მისი მიზიდულობის ძალით.

პლანეტების ხილვადობის კონფიგურაცია და პირობები

პლანეტების კონფიგურაციებს უფრო დამახასიათებელს უწოდებენ ურთიერთშეთანხმებებიპლანეტები, დედამიწა და მზე.
დედამიწიდან პლანეტების ხილვადობის პირობები მკვეთრად განსხვავდება შიდა პლანეტებისთვის (ვენერა და მერკური), რომელთა ორბიტები მდებარეობს დედამიწის ორბიტაში და გარე პლანეტებისთვის (ყველა დანარჩენი).
შიდა პლანეტა შეიძლება იყოს დედამიწასა და მზეს შორის ან მზის უკან. ასეთ პოზიციებზე პლანეტა უხილავია, რადგან ის მზის სხივებში იკარგება. ამ პოზიციებს პლანეტის მზესთან შეერთებას უწოდებენ. ქვედა შეერთებისას პლანეტა ყველაზე ახლოს არის დედამიწასთან, ხოლო უმაღლესი შეერთებისას ის ჩვენგან ყველაზე შორს არის.

პლანეტარული რევოლუციის სინოდური პერიოდები და მათი ურთიერთობა სიდერალურ პერიოდებთან

მზის გარშემო პლანეტების ვარსკვლავებთან მიმართებაში რევოლუციის პერიოდს ვარსკვლავური ან გვერდითი პერიოდი ეწოდება.
Როგორ უფრო ახლო პლანეტამზეს მით უფრო წრფივი და კუთხური სიჩქარედა მზის ირგვლივ რევოლუციის მოკლე გვერდითი პერიოდი.
თუმცა, პირდაპირი დაკვირვებით, განისაზღვრება არა პლანეტის რევოლუციის გვერდითი პერიოდი, არამედ დროის ინტერვალი, რომელიც მიედინება იმავე სახელწოდების ორ თანმიმდევრულ კონფიგურაციას შორის, მაგალითად, ორს შორის. სერიული კავშირები(ოპოზიციები). ამ პერიოდს სინოდურ პერიოდს უწოდებენ. დაკვირვებებიდან სინოდური პერიოდების დადგენის შემდეგ, პლანეტების გვერდითი პერიოდები გამოთვლებით არის ნაპოვნი.
გარე პლანეტის სინოდური პერიოდი არის დროის ის პერიოდი, რომლის შემდეგაც დედამიწა 360 °-ით უსწრებს პლანეტას მზის გარშემო მოძრაობისას.

კეპლერის კანონები

პლანეტების მოძრაობის კანონების აღმოჩენის დამსახურება გამოჩენილ გერმანელ მეცნიერს ეკუთვნის იოჰანეს კეპლერი(1571 -1630 წწ.). AT XVII დასაწყისში in. კეპლერმა, რომელიც სწავლობდა მარსის ცირკულაციას მზის გარშემო, დაადგინა პლანეტების მოძრაობის სამი კანონი.

კეპლერის პირველი კანონი . ყოველი პლანეტა ბრუნავს ელიფსად მზესთან ერთ-ერთ კერაზე.

კეპლერის მეორე კანონი (ტერიტორიების კანონი). პლანეტის რადიუს-ვექტორი დროის ერთსა და იმავე ინტერვალებზე აღწერს თანაბარ ფართობებს.

კეპლერის მესამე კანონი . პლანეტების გვერდითი პერიოდების კვადრატები დაკავშირებულია მათი ორბიტების ნახევრად მთავარი ღერძების კუბებად.

ყველა პლანეტის საშუალო მანძილი მზიდან ასტრონომიულ ერთეულებში შეიძლება გამოითვალოს კეპლერის მესამე კანონის გამოყენებით. დედამიწის საშუალო მანძილის მზიდან (ანუ 1 AU-ის მნიშვნელობა) კილომეტრებში დადგენის შემდეგ, ამ ერთეულებში შეგიძლიათ იპოვოთ მანძილი მზის სისტემის ყველა პლანეტამდე. დედამიწის ორბიტის ნახევრად მთავარი ღერძი არის მიღებული როგორც ასტრონომიული ერთეულიდისტანციები (=1 a.e.)
მანძილების განსაზღვრის კლასიკური მეთოდი იყო და რჩება გონიომეტრიული გეომეტრიული მეთოდი. ისინი განსაზღვრავენ მანძილებს შორეულ ვარსკვლავებამდე, რომლებზეც რადარის მეთოდი არ გამოიყენება. გეომეტრიული მეთოდი ემყარება ფენომენს პარალაქსის ცვლა.

პარალაქტიკური გადაადგილება არის ობიექტის მიმართულების ცვლილება, როდესაც დამკვირვებელი მოძრაობს..

პრობლემის გადაჭრის მაგალითი

დავალება. ზოგიერთი პლანეტის წინააღმდეგობა მეორდება 2 წელიწადში. რა არის მისი ორბიტის ნახევრად მთავარი ღერძი?

მოცემული

გადაწყვეტილება

ორბიტის ნახევრად მთავარი ღერძი შეიძლება განისაზღვროს კეპლერის მესამე კანონიდან:
,
ხოლო გვერდითი პერიოდი - სიდერალურ და სინოდურ პერიოდებს შორის თანაფარდობიდან:
,

- ?

დედამიწის ზომა და ფორმა

კოსმოსიდან გადაღებულ ფოტოებზე დედამიწა მზის მიერ განათებულ ბურთს ჰგავს.
მოცემულია ზუსტი პასუხი დედამიწის ფორმისა და ზომის შესახებ ხარისხის გაზომვები 1 ° რკალის სიგრძის გაზომვები დედამიწის ზედაპირზე სხვადასხვა ადგილას. გრადუსის გაზომვებმა აჩვენა, რომ მერიდიანის 1° რკალის სიგრძე კილომეტრებში პოლარულ რეგიონში ყველაზე დიდია (111,7 კმ) და ყველაზე პატარა ეკვატორზე (110,6 კმ). მაშასადამე, ეკვატორზე დედამიწის ზედაპირის გამრუდება უფრო დიდია, ვიდრე პოლუსებზე და ეს მიუთითებს იმაზე, რომ დედამიწა არ არის ბურთი. დედამიწის ეკვატორული რადიუსი პოლარულის 21,4 კმ-ით მეტია. ამიტომ, დედამიწა (როგორც სხვა პლანეტები) ბრუნვის გამო შეკუმშულია პოლუსებზე.
ჩვენი პლანეტის ზომით ტოლი ბურთის რადიუსი 6370 კმ-ია. ეს მნიშვნელობა ითვლება დედამიწის რადიუსად.
კუთხეს, რომლითაც დედამიწის რადიუსი ჩანს მხედველობის ხაზის პერპენდიკულურად, ჰორიზონტალური პარალაქსია.

დედამიწის მასა და სიმკვრივე

უნივერსალური გრავიტაციის კანონი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებიციური სხეულები - მასა, კერძოდ, ჩვენი პლანეტის მასა. მართლაც, უნივერსალური მიზიდულობის კანონის საფუძველზე, აჩქარება თავისუფალი ვარდნა g=(G*M)/r 2. მაშასადამე, თუ ცნობილია თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მნიშვნელობები, გრავიტაციული მუდმივი და დედამიწის რადიუსი, მაშინ მისი მასა შეიძლება განისაზღვროს.
ჩანაცვლება მითითებული ფორმულამნიშვნელობა g \u003d 9,8 მ / წმ 2, G \u003d 6,67 * 10 -11 N * m 2 / კგ 2,

R \u003d 6370 კმ, აღმოვაჩენთ, რომ დედამიწის მასა არის M \u003d 6 x 10 24 კგ. დედამიწის მასისა და მოცულობის გაცნობით, შეგვიძლია გამოვთვალოთ მისი საშუალო სიმკვრივე.

უძველესი დროიდან ადამიანები აკვირდებოდნენ ცაში ისეთ მოვლენებს, როგორიცაა ვარსკვლავური ცის აშკარა ბრუნვა, მთვარის ფაზების ცვლილება, მზის ამოსვლა და ჩასვლა. ზეციური სხეულები, მზის აშკარა მოძრაობა ცაზე დღის განმავლობაში, მზის დაბნელებები, მზის სიმაღლის ცვლილება ჰორიზონტზე წლის განმავლობაში, მთვარის დაბნელებები. ცხადი იყო, რომ ყველა ეს ფენომენი, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებულია ციური სხეულების მოძრაობასთან, რომლის ბუნების აღწერასაც ადამიანები ცდილობდნენ მარტივი ვიზუალური დაკვირვების დახმარებით. სწორი გაგებადა რომლის ახსნა საუკუნეების მანძილზე ვითარდებოდა.

Პირველი წერილობითი ცნობებიციური სხეულების შესახებ გაჩნდა უძველესი ეგვიპტედა შუმერი. ძველები სამოთხეში განასხვავებდნენ სხეულებს: ვარსკვლავებს, პლანეტებს და "კუდიან ვარსკვლავებს". განსხვავებები მხოლოდ დაკვირვებებიდან მოდის: ვარსკვლავები საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში რჩებიან უმოძრაო სხვა ვარსკვლავებთან შედარებით. ამიტომ ითვლებოდა, რომ ვარსკვლავები ციურ სფეროზე იყო „დამაგრებული“. როგორც ახლა ვიცით, დედამიწის ბრუნვის გამო, თითოეული ვარსკვლავი ცაში წრეს „ხატავს“.

პლანეტები, პირიქით, მოძრაობენ ცაზე და მათი მოძრაობა ჩანს შეუიარაღებელი თვალიერთი ან ორი საათის განმავლობაში. შუმერში კი 5 პლანეტა იქნა ნაპოვნი და იდენტიფიცირებული: მერკური, ვენერა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი. მათ მზე და მთვარე დაემატა გროვას. სულ: 7 პლანეტა. კომეტის "კუდიანი" ვარსკვლავები. იშვიათად ჩნდებოდა, სიმბოლურად აწუხებდა.

კეპლერის კანონები I. ყოველი პლანეტა მოძრაობს ელიფსის სახით მზესთან ერთ-ერთ კერაზე. II.(კანონი თანაბარი ფართობები). პლანეტის რადიუსის ვექტორი აღწერს თანაბარ ფართობებს დროის თანაბარ ინტერვალებში. III. მზის გარშემო პლანეტების ბრუნვის პერიოდების კვადრატები პროპორციულია მათი ელიფსური ორბიტების ძირითადი ნახევრადღერძების კუბების. პლანეტების მოძრაობის სამი კანონი მზესთან მიმართებაში ემპირიულად გამოიტანა გერმანელმა ასტრონომმა იოჰანეს კეპლერმა მე-17 საუკუნის დასაწყისში. ეს შესაძლებელი გახდა დანიელი ასტრონომის ტიხო ბრაჰეს მრავალწლიანი დაკვირვების წყალობით.

პლანეტებისა და მზის ყველაზე მარტივად ხილული მოძრაობა აღწერილია მზესთან დაკავშირებული მითითების ჩარჩოში. ეს მიდგომა ე.წ ჰელიოცენტრული სისტემამსოფლიო და შემოთავაზებული იყო პოლონელი ასტრონომის ნიკოლაუს კოპერნიკის მიერ (). AT ანტიკური დროდა კოპერნიკამდე ითვლებოდა, რომ დედამიწა მდებარეობს სამყაროს ცენტრში და ყველა ციური სხეული ბრუნავს მის გარშემო რთული ტრაექტორიების გასწვრივ. სამყაროს ამ სისტემას მსოფლიოს გეოცენტრულ სისტემას უწოდებენ.

კოპერნიკის სამყაროს რევოლუციური ჰელიოცენტრული სისტემის აღიარების შემდეგ, მას შემდეგ რაც კეპლერმა ჩამოაყალიბა ციური სხეულების მოძრაობის სამი კანონი და გაანადგურა მრავალსაუკუნოვანი გულუბრყვილო იდეები მარტივის შესახებ. შემოვლითი გზაპლანეტები დედამიწის გარშემო, გამოთვლებით და დაკვირვებებით დადასტურდა, რომ ციური სხეულების მოძრაობის ორბიტები შეიძლება იყოს მხოლოდ ელიფსური, საბოლოოდ გაირკვა, რომ პლანეტების აშკარა მოძრაობა შედგება: დამკვირვებლის მოძრაობა დედამიწის ზედაპირზე დედამიწის ბრუნვა მზის გარშემო საკუთარი მოძრაობებიციური სხეულები

პლანეტების რთული აშკარა მოძრაობა ციურ სფეროში განპირობებულია მზის სისტემის პლანეტების რევოლუციით მზის გარშემო. თავად სიტყვა „პლანეტა“ ძველ ბერძნულად ნიშნავს „მოხეტიალე“ ან „მაწანწალა“. ციური სხეულის ტრაექტორიას მის ორბიტას უწოდებენ. პლანეტების სიჩქარე მათ ორბიტაზე მცირდება პლანეტების მზიდან დაშორებით. პლანეტის მოძრაობის ბუნება დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელ ჯგუფს მიეკუთვნება იგი. ამრიგად, ორბიტასთან და დედამიწიდან ხილვადობის პირობებთან დაკავშირებით, პლანეტები იყოფა შიდა (მერკური, ვენერა) და გარე (მარსი, სატურნი, იუპიტერი, ურანი, ნეპტუნი, პლუტონი) ან, შესაბამისად, მიმართებაში. დედამიწის ორბიტაზე, ქვედა და ზედა.

გარე პლანეტები ყოველთვის დედამიწისკენ არის მიბრუნებული მზის მიერ განათებული მხარით. შიდა პლანეტები მთვარის მსგავსად ცვლიან ფაზებს. პლანეტის ყველაზე დიდ კუთხურ დაშორებას მზიდან ეწოდება დრეკადობა. ყველაზე დიდი დრეკადობა მერკურიზე არის 28°, ვენერაზე - 48°. აღმოსავლეთის დრეკადობაზე შიდა პლანეტაჩანს დასავლეთში, საღამოს გამთენიის სხივებში, მზის ჩასვლიდან მალევე. მერკურის საღამოს (აღმოსავლური) დრეკადობა დასავლეთის დრეკადობის დროს შიდა პლანეტა ჩანს აღმოსავლეთით, გამთენიის სხივებში, მზის ამოსვლამდე ცოტა ხნით ადრე. გარე პლანეტები შეიძლება იყოს მზიდან ნებისმიერ კუთხურ მანძილზე.

პლანეტის ფაზურ კუთხეს ეწოდება კუთხე პლანეტაზე მზიდან მოხვედრილი სინათლის სხივსა და მისგან დამკვირვებლისკენ ასახულ სხივს შორის. მერკურისა და ვენერას ფაზის კუთხეები 0°-დან 180°-მდე მერყეობს, ამიტომ მერკური და ვენერა ისევე ცვლიან ფაზებს, როგორც მთვარე. ქვედა შეერთების მახლობლად, ორივე პლანეტას აქვს ყველაზე დიდი კუთხოვანი ზომები, მაგრამ ჰგავს ვიწრო ნახევარმთვარეს. ფაზის კუთხით ψ = 90°, პლანეტების დისკის ნახევარი განათებულია, ფაზა φ = 0,5. უმაღლესი შეერთებით, ქვედა პლანეტები სრულად არის განათებული, მაგრამ ცუდად ჩანს დედამიწიდან, რადგან ისინი მზის უკან არიან.

ვინაიდან, დედამიწიდან დაკვირვების დროს, პლანეტების მოძრაობა მზის გარშემო ასევე ემთხვევა დედამიწის მოძრაობას მის ორბიტაზე, პლანეტები ცაზე მოძრაობენ აღმოსავლეთიდან დასავლეთისკენ ( პირდაპირი მოძრაობა), შემდეგ დასავლეთიდან აღმოსავლეთისკენ ( უკან დახევა). მიმართულების შეცვლის მომენტებს უწოდებენ გაჩერებებს. თუ თქვენ დააყენებთ ამ გზას რუკაზე, მიიღებთ მარყუჟს. მარყუჟის ზომა რაც უფრო მცირეა, მით მეტია მანძილი პლანეტასა და დედამიწას შორის. პლანეტები აღწერენ მარყუჟებს და არა მხოლოდ ერთი ხაზით წინ და უკან მოძრაობენ, მხოლოდ იმის გამო, რომ მათი ორბიტების სიბრტყეები არ ემთხვევა ეკლიპტიკის სიბრტყეს. ასეთი რთული მარყუჟის მსგავსი პერსონაჟი პირველად შენიშნეს და აღწერეს ვენერას მოჩვენებითი მოძრაობის მაგალითის გამოყენებით.

ცნობილი ფაქტია, რომ გარკვეული პლანეტების მოძრაობა დედამიწიდან მკაცრად შეინიშნება გარკვეული დროწელს, ეს განპირობებულია მათი პოზიციით დროთა განმავლობაში ვარსკვლავურ ცაზე. პლანეტების დამახასიათებელ ურთიერთგანლაგებას მზისა და დედამიწის მიმართ პლანეტარული კონფიგურაციები ეწოდება. შიდა და გარე პლანეტებიგანსხვავებულია: ქვედა პლანეტებისთვის ეს არის შეერთებები და წაგრძელებები (პლანეტის ორბიტის ყველაზე დიდი კუთხური გადახრა მზის ორბიტადან), ზედა პლანეტებისთვის ეს არის კვადრატები, შეერთებები და ოპოზიციები.

თუ T არის დედამიწა, P 1 არის შიდა პლანეტა, S არის მზე, ციურ შეერთებას ეწოდება ქვედა შეერთება. "იდეალურ" ქვედა შეერთებაში მერკური ან ვენერა მზის დისკზე გადის. თუ T არის დედამიწა, S არის მზე, P 1 არის მერკური ან ვენერა, ფენომენს ეწოდება ზედა შეერთება. „იდეალურ“ შემთხვევაში პლანეტას მზე ფარავს, რაც, რა თქმა უნდა, ვერ შეინიშნება ვარსკვლავების სიკაშკაშის შეუდარებელი სხვაობის გამო. დედამიწა-მთვარე-მზე სისტემისთვის ახალი მთვარე ხდება ქვედა შეერთებაში, სავსე მთვარე კი ზედა.

ციურ სფეროში მოძრაობით მერკური და ვენერა არასოდეს შორდებიან მზიდან (მერკური არის არაუმეტეს 18° 28°; ვენერა არაუმეტეს 45° 48°) და შეიძლება იყოს აღმოსავლეთით ან დასავლეთით. ის. პლანეტის ყველაზე დიდი კუთხური მოცილების მომენტს მზის აღმოსავლეთით ეწოდება აღმოსავლეთი ან საღამოს დრეკადობა; დასავლეთით დასავლეთის ან დილის დრეკადობით.

მოდით გავაცნოთ სპეციფიკის ცნებები ფიზიკური რაოდენობითპლანეტების მოძრაობის დახასიათება და გარკვეული გამოთვლების დაშვება: სრული შემობრუნებამზის გარშემო ვარსკვლავებთან მიმართებაში. პლანეტის რევოლუციის სინოდური პერიოდი არის დროის ინტერვალი S ორ თანამიმდევრულ კონფიგურაციას შორის იმავე სახელწოდებით.

გამოყენებული ლიტერატურა: გამოყენებული ლიტერატურა: 1) დ. ია.მიაკიშევი, ბ.ვ.ბუხოვცევი. ფიზიკა მე-11 კლასი: სახელმძღვანელო. ზოგადი განათლებისთვის დაწესებულებები 2) ინტერნეტ რესურსები: პლანეტა/ გვერდი1.html

ანტიკური ხანიდან მე-15 საუკუნემდე. ითვლებოდა, რომ დედამიწა უმოძრაოა და სამყაროს ცენტრშია. ნ.კოპერნიკი და გ.გალილეო იყვნენ პირველები თანამედროვე დროში, რომლებმაც გამოთქვეს აზრი, რომ ჩვენი პლანეტა მზის გარშემო ბრუნავს. ამ კონცეფციას საკმაოდ მტრულად შეხვდნენ: გალილეო კი იძულებული გახდა საჯაროდ დაეტოვებინა იგი ეკლესიის ზეწოლის ქვეშ. დიდი მნიშვნელობამოძრაობის კანონების მომავალი აღმოჩენისთვის იყო ტ.ბრაჰეს დაკვირვებები, რომელმაც მთელი თავისი ცხოვრება მიუძღვნა ამას.

თუმცა, მან თავისი დაკვირვებით დასკვნა არ გამოიტანა. მოგვიანებით, ტ. ბრაჰეს ნაშრომები მივიდა ი. კეპლერთან, რომელმაც მარტივი ახსნა იპოვა დაკვირვებული რთული ტრაექტორიებისთვის, ჩამოაყალიბა პლანეტების მოძრაობის სამი კანონი მზის გარშემო:

პლანეტები მზის გარშემო ელიფსურ ორბიტაზე მოძრაობენ;
პლანეტები არათანაბრად მოძრაობენ შემდგომი პლანეტაარის მზიდან, რაც უფრო ნელა მოძრაობს და პირიქით: რაც უფრო ახლოს არის მზესთან, მით უფრო სწრაფად მოძრაობს;
მზის გარშემო პლანეტების ბრუნვის პერიოდები დამოკიდებულია მათ დაშორებაზე: მეტი შორეული პლანეტებიიმოძრავეთ უფრო ნელა, ვიდრე მზესთან ახლოს.

კეპლერის კანონები აღწერდნენ პლანეტების დაკვირვებულ მოძრაობას, მაგრამ არ გამოვლენილა ასეთი მოძრაობის გამომწვევი მიზეზები. ი. ნიუტონის გრავიტაციის თეორიამ მიუთითა მიზეზი, რომელმაც განსაზღვრა კოსმოსური სხეულების მოძრაობა კეპლერის კანონების მიხედვით, სწორად იწინასწარმეტყველა და ახსნა მათი მოძრაობის მახასიათებლები და ასევე შესაძლებელი გახადა ფენომენების აღწერა კოსმოსური და ხმელეთის მასშტაბით იმავე ტერმინებით. ნიუტონმა აღმოაჩინა სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ძალის სწორი გამოხატულება, ჩამოაყალიბა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი: ნებისმიერ ორ სხეულს შორის არის მიზიდულობის ძალა პროპორციული მათი მასების ნამრავლისა და უკუპროპორციული მათ შორის მანძილის კვადრატისა. .

კეპლერის კანონები სრულდება ზუსტად მხოლოდ იმ შემთხვევაში, როდესაც ერთი სხეული მოძრაობს მეორესთან, რომელსაც აქვს გაცილებით დიდი მასა და იმ პირობით, რომ ეს სხეულები სფერულია. სფერული ფორმისგან მცირე გადახრების შემთხვევაშიც კი, პლანეტის ორბიტა არის ელიფსი, რომელიც ვარსკვლავის ირგვლივ კვეთს. პრეცესიის სიჩქარე საკმაოდ ზუსტად შეიძლება გამოითვალოს ნიუტონის კანონების საფუძველზე და აღმოჩნდება მაქსიმალური მზესთან ყველაზე ახლოს მყოფი პლანეტისთვის - მერკური.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ვარსკვლავზე მოქმედებს ძალა პლანეტის მხრიდან. იმ შემთხვევაში, როდესაც ვარსკვლავის მასა ბევრად აღემატება პლანეტის მასას, ვარსკვლავის აჩქარება უმნიშვნელოა და ის შეიძლება ჩაითვალოს უძრავად. თუმცა, თანაზომიერი მასების სხეულების არსებობისას, რომლებიც ერთმანეთისკენ იზიდავენ, შესაძლებელია მათი სტაბილური ერთობლივი მოძრაობა გარშემო. საერთო ცენტრივტ. ვარსკვლავის ირგვლივ პლანეტების მოძრაობის შემთხვევაში ეს ეფექტი ძნელად შესამჩნევია, თუმცა კოსმოსში აღმოჩენილია აღწერილ მოძრაობის შემსრულებელი სისტემები, ორობითი ვარსკვლავები.

მზის სისტემის ძირითადი ნაწილი - დაახლოებით 99,8% - მოდის მზეზე. პლანეტების საერთო მასა მხოლოდ 0,13%-ია სრული წონამზის სისტემა. ამ ფიგურებიდან გამომდინარეობს, რომ კეპლერის კანონები პლანეტების მოძრაობის შესახებ ჩვენს სისტემაში კარგად უნდა იყოს დაცული. ელიფსური ორბიტებიდან მნიშვნელოვანი გადახრები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ერთ-ერთი პლანეტის: მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი ან ნეპტუნი ახლოს ფრენის შემთხვევაში.

ნიუტონის მიზიდულობის კანონი და კეპლერის კანონები შესაძლებელს ხდის პლანეტების ორბიტების ზომების დაკავშირებას ბრუნვის პერიოდებთან, მაგრამ ისინი არ გვაძლევს საშუალებას თავად გამოვთვალოთ ორბიტები. ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნეში შემოთავაზებული იყო ფორმულა მზის სისტემის პლანეტების ორბიტების რადიუსებისთვის: R n = (0,4 + 0,3 x 2 n) x R o , სადაც n = 0, 1, 2, 3...; R o - დედამიწის ორბიტის რადიუსი. კეპლერის კანონებისგან განსხვავებით, ეს თანაფარდობა არანაირად არ გამომდინარეობს ნიუტონის კანონებიდან და ჯერ არ მიუღია რაიმე თეორიული ახსნა. შესაძლებელია, რომ ეს თანაფარდობა იყოს დამთხვევა. თუმცა, დღეს ცნობილი პლანეტების ორბიტები დამაკმაყოფილებლად არის აღწერილი ამ ფორმულით. ერთადერთი გამონაკლისი არის მნიშვნელობა n = 3, რომლისთვისაც არ არის პლანეტა გამოთვლილ ორბიტაზე. სამაგიეროდ, აღმოაჩინეს ასტეროიდების სარტყელი - არარეგულარული ფორმის სხეულები, პლანეტარული მასშტაბით.

მზის სისტემის ევოლუციის პრობლემა. ამჟამად არ არსებობს დადასტურებული თეორია მზის სისტემის ევოლუციის შესახებ. მზისა და პლანეტების ერთობლივი წარმოშობის ძალიან მიმზიდველი თეორია ერთი გაზის ღრუბლიდან, რომელიც შეკუმშულია გრავიტაციული ძალების მოქმედებით, ეწინააღმდეგება ვარსკვლავსა და პლანეტებს შორის ბრუნვის მომენტის დაკვირვებულ არათანაბარ განაწილებას. განხილულია პლანეტების წარმოშობის მოდელები შორეული კოსმოსიდან ჩამოსული სხეულების მზის მიერ გრავიტაციული დაჭერის შედეგად.

მზის სისტემის პლანეტების ამჟამად ცნობილი თვისებები საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი ორ ჯგუფად. პირველი ოთხი პლანეტა ხმელეთის ჯგუფიხასიათდებიან შედარებით მცირე მასებით და მათი შემადგენელი ნივთიერებების მაღალი სიმკვრივით. ისინი შედგება გამდნარი რკინის ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია სილიკატური გარსით - ქერქით. პლანეტებს აქვთ აირისებრი ატმოსფეროები. მათი ტემპერატურა განისაზღვრება ძირითადად მზემდე მანძილით და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. იუპიტერიდან დაწყებული, გიგანტური პლანეტების ჯგუფი ძირითადად მსუბუქი ელემენტებისაგან - წყალბადისა და ჰელიუმისგან შედგება. როდესაც ისინი უახლოვდებიან პლანეტის ცენტრს, წყალბადი და ჰელიუმი თანდათან იცვლება აირისებრი მდგომარეობიდან თხევადი და მყარი.

ვარაუდობენ, რომ ცენტრალურ რაიონებში წნევა იმდენად მაღალია, რომ წყალბადი არსებობს მეტალის ფაზაში, რაც ჯერ კიდევ არ არის დაფიქსირებული დედამიწაზე ლაბორატორიულ პირობებშიც კი. მეორე ჯგუფის პლანეტებს აქვთ დიდი რიცხვითანამგზავრები. სატურნს ისეთი დიდი რაოდენობა აქვს, რომ არასაკმარისი გადიდების პირობებში, პლანეტა თითქოს გარშემორტყმულია უწყვეტი რგოლების სისტემით.

კეპლერის კანონები.

თავდაპირველად ითვლებოდა, რომ დედამიწა უმოძრაო იყო და ციური სხეულების მოძრაობა ძალიან რთული ჩანდა. გალილეო იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც თქვა, რომ ჩვენი პლანეტა არ არის გამონაკლისი და ასევე მოძრაობს მზის გარშემო. ამ კონცეფციას საკმაოდ მტრულად შეხვდნენ. ტიხო ბრაჰემ გადაწყვიტა არ მიეღო მონაწილეობა დისკუსიებში, არამედ მიეღო პირდაპირი გაზომვები ციურ სფეროზე სხეულების კოორდინატების შესახებ. მან მთელი ცხოვრება მიუძღვნა ამას, მაგრამ დაკვირვებით არამარტო დასკვნები არ გამოიტანა, არამედ შედეგებიც კი არ გამოაქვეყნა. მოგვიანებით, ტიხოს მონაცემები მოვიდა კეპლერთან, რომელმაც აღმოაჩინა დაკვირვებული რთული ტრაექტორიების მარტივი ახსნა მზის გარშემო პლანეტების (და დედამიწის) მოძრაობის სამი კანონის ფორმულირებით (ნახ. 6_1):

1. პლანეტები მოძრაობენ ელიფსურ ორბიტებზე, რომელთა ერთ-ერთ ფოკუსში მზეა.

2. პლანეტის სიჩქარე ისე იცვლება, რომ თანაბარი პერიოდის განმავლობაში მისი რადიუსის ვექტორის მიერ გატარებული უბნები თანაბარი აღმოჩნდება.

3. ერთი მზის სისტემის პლანეტების რევოლუციის პერიოდები და დიდი ღერძების ლილვებიმათი ორბიტები დაკავშირებულია:

პლანეტების რთული მოძრაობა დედამიწიდან დაკვირვებულ „ციურ სფეროზე“, კეპლერის აზრით, წარმოიშვა ამ პლანეტების ელიფსურ ორბიტებში დამატების შედეგად დამკვირვებლის მოძრაობით, რომელიც დედამიწასთან ერთად ასრულებს ორბიტალს. მოძრაობა მზის გარშემო და ყოველდღიური ბრუნვა პლანეტის ღერძის გარშემო.

დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის პირდაპირი დადასტურება იყო ფუკოს მიერ დაყენებული ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც ქანქარის რხევის სიბრტყე ბრუნავდა მბრუნავი დედამიწის ზედაპირთან შედარებით.

უნივერსალური მიზიდულობის კანონი.

კეპლერის კანონები მშვენივრად აღწერდნენ პლანეტების დაკვირვებულ მოძრაობას, მაგრამ არ გამოავლინეს ამ მოძრაობის გამომწვევი მიზეზები (მაგალითად, შეიძლება ჩაითვალოს, რომ კეპლერის ორბიტების გასწვრივ სხეულების გადაადგილების მიზეზი იყო რომელიმე არსების ნება ან სურვილი. თავად ციური სხეულების ჰარმონია). ნიუტონის გრავიტაციის თეორიამ მიუთითა მიზეზი, რომელმაც განსაზღვრა კოსმოსური სხეულების მოძრაობა კეპლერის კანონების მიხედვით, სწორად იწინასწარმეტყველა და ახსნა მათი მოძრაობის მახასიათებლები უფრო რთულ შემთხვევებში, შესაძლებელი გახადა მრავალი ფენომენის აღწერა კოსმოსური და ხმელეთის მასშტაბით იმავე ტერმინებით. (ვარსკვლავების მოძრაობა გალაქტიკურ გროვაში და ვაშლის დაცემა დედამიწის ზედაპირზე) .

ნიუტონმა აღმოაჩინა გრავიტაციული ძალის სწორი გამოხატულება, რომელიც წარმოიქმნება ორი წერტილის სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად (სხეულები, რომელთა ზომები მცირეა მათ შორის მანძილთან შედარებით):

რომელიც მეორე კანონთან ერთად, თუ პლანეტის m მასა ბევრად ნაკლებია ვარსკვლავის M მასაზე, მიგვიყვანს დიფერენციალურ განტოლებამდე

ანალიტიკური გადაწყვეტის დაშვება. ყოველგვარი დამატებითი ჩართვის გარეშე ფიზიკური იდეებიმოდურია წმინდა მათემატიკური მეთოდებით იმის ჩვენება, რომ სათანადო საწყის პირობებში (ვარსკვლავამდე საკმარისად მცირე საწყისი მანძილი და პლანეტის სიჩქარე), კოსმოსური სხეული ბრუნავს დახურულ, სტაბილურ ელიფსურ ორბიტაზე კეპლერის კანონების სრული დაცვით. კერძოდ, კეპლერის მეორე კანონი არის კუთხური იმპულსის კანონის კონსერვაციის პირდაპირი შედეგი, რომელიც სრულდება გრავიტაციული ურთიერთქმედების დროს, ვინაიდან ძალის მომენტი (2) მასიურ ცენტრთან მიმართებაში ყოველთვის ნულის ტოლია. საკმარისად მაღალზე საწყისი სიჩქარე(მისი ღირებულება დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე და საწყის პოზიციაზე) კოსმოსური სხეული მოძრაობს ჰიპერბოლური ტრაექტორიის გასწვრივ, საბოლოოდ კი ვარსკვლავიდან უსასრულო მანძილზე შორდება.

გრავიტაციის კანონის (2) მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი მათემატიკური ფორმის შენარჩუნება არაწერტილოვანი სხეულების გრავიტაციული ურთიერთქმედების შემთხვევაში მათი მასების მოცულობაზე სფერულად სიმეტრიული განაწილების შემთხვევაში. ამ შემთხვევაში R-ის როლს ასრულებს მანძილი ამ სხეულების ცენტრებს შორის.

ციური სხეულების მოძრაობა არეულობების არსებობისას. მკაცრად რომ ვთქვათ, კეპლერის კანონები ზუსტად სრულდება მხოლოდ ერთი სხეულის მეორის მახლობლად მოძრაობის შემთხვევაში, რომელსაც გაცილებით დიდი მასა აქვს, იმ პირობით, რომ ეს სხეულები სფერულია. სფერული ფორმისგან მცირე გადახრებით (მაგალითად, ვარსკვლავის ბრუნვის გამო, მას შეუძლია გარკვეულწილად „გაბრტყელდეს“), პლანეტის ორბიტა წყვეტს დახურვას და წარმოადგენს ელიფსს, რომელიც ვარსკვლავის ირგვლივ კვეთს.

კიდევ ერთი გავრცელებული დარღვევა არის ერთი ვარსკვლავის სისტემის პლანეტების გრავიტაციული გავლენა ერთმანეთზე. კეპლერის ორბიტები სტაბილურია სუსტი აშლილობების მიმართ, ანუ, როდესაც განიცადა ახლო მფრინავი მეზობლის ზემოქმედება, პლანეტა მიდრეკილია დაუბრუნდეს თავდაპირველ ტრაექტორიას. ძლიერი აშლილობის არსებობისას (მასიური სხეულის გავლა მცირე მანძილზე) მოძრაობის პრობლემა გაცილებით რთულდება და ანალიზურად ვერ გადაიჭრება. რიცხვითი გამოთვლები აჩვენებს, რომ ამ შემთხვევაში პლანეტების ტრაექტორია წყვეტს ელიფსს და წარმოადგენს ღია მოსახვევებს.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ვარსკვლავზე მოქმედებს ძალა პლანეტების მხრიდან. M>>m-ის შემთხვევაში ვარსკვლავის აჩქარება უმნიშვნელოდ მცირეა და ის შეიძლება ჩაითვალოს უძრავად. მასის ორი სხეულის თანდასწრებით, რომლებიც იზიდავს ერთმანეთს, შესაძლებელია მათი სტაბილური ერთობლივი მოძრაობა ელიფსურ ორბიტებზე საერთო მასის ცენტრის გარშემო. აშკარაა, რომ უფრო მასიური სხეული მოძრაობს უფრო მცირე რადიუსის ორბიტაზე. ვარსკვლავის გარშემო მოძრავი პლანეტების შემთხვევაში, ეს ეფექტი ძნელად შესამჩნევია. თუმცა კოსმოსში აღმოაჩინეს სისტემები, რომლებიც აღწერს მოძრაობას - ორმაგი ვარსკვლავები. ორბირულ ვარსკვლავურ სისტემაში პლანეტების მოძრაობის რიცხვითი გამოთვლა აჩვენებს, რომ მათი ორბიტები არსებითად არასტაციონარულია, პლანეტიდან ვარსკვლავებამდე მანძილი სწრაფად იცვლება ძალიან ფართო დიაპაზონში. ამავდროულად, პლანეტებზე გარდაუვალი სწრაფი კლიმატის ცვლილება ამის შესაძლებლობას ძალიან პრობლემურია ბიოლოგიური ევოლუცია. ორობითი ვარსკვლავური სისტემების პლანეტებზე ტექნიკური ცივილიზაციების გაჩენა კიდევ უფრო ნაკლებად სავარაუდოა, რადგან პლანეტების რთული არაპერიოდული მოძრაობა იწვევს სხეულების დაკვირვებად მოძრაობას "ციურ სფეროზე", რომელიც ძნელად გასარკვევია, რაც მნიშვნელოვნად ართულებს ფორმულირებას. კეპლერის კანონების და, შედეგად, კლასიკური მექანიკის განვითარებას (სურ. 6_2).

მზის სისტემის სტრუქტურა.

ცნობილია, რომ მზის სისტემის ძირითადი ნაწილი (დაახლოებით 99,8%) მის ერთადერთ ვარსკვლავზე, მზეზე მოდის. პლანეტების მთლიანი მასა მთლიანის მხოლოდ 0,13%-ია. სისტემის დარჩენილი სხეულები (კომეტები, პლანეტარული თანამგზავრები, ასტეროიდები და მეტეორიტული მატერია) მასის მხოლოდ 0,0003%-ს შეადგენს. ზემოაღნიშნული ფიგურებიდან გამომდინარეობს, რომ კეპლერის კანონები ჩვენს სისტემაში პლანეტების მოძრაობის შესახებ ძალიან კარგად უნდა განხორციელდეს. ელიფსური ორბიტებიდან მნიშვნელოვანი გადახრები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ახლო (მზესთან შედარებით) ფრენის შემთხვევაში ერთ-ერთ პლანეტაზე: მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი, ნეპტუნი ან პლუტონი (ეს არის განსაკუთრებით ეხება ყველაზე მასიურ პლანეტებს - იუპიტერს). სწორედ ნეპტუნის ორბიტის არეულობაზე დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა პროგნოზირება და შემდეგ აღმოჩენილი პლუტონი, ჩვენი სისტემის ყველაზე შორეული პლანეტა.

, არის დედამიწის ორბიტის რადიუსი. კეპლერის კანონებისგან განსხვავებით, მიმართება (4) არანაირად არ გამომდინარეობს ნიუტონის კანონებიდან და ჯერ არ მიუღია თეორიული დასაბუთება, თუმცა ყველა ამჟამად ცნობილი პლანეტის ორბიტა დამაკმაყოფილებლად არის აღწერილი ამ ფორმულით. ერთადერთი გამონაკლისი არის მნიშვნელობა n=3, რომლისთვისაც გამოთვლილ ორბიტაზე პლანეტა არ არის. სამაგიეროდ, აღმოაჩინეს ასტეროიდების სარტყელი - არარეგულარული ფორმის სხეულები, პლანეტარული მასშტაბით. ემპირიული კანონები, რომელიც არ არის მხარდაჭერილი ხელმისაწვდომი თეორიით, შეუძლია თამაში დადებითი როლიკვლევებში, რადგან ისინი ასევე ასახავს ობიექტურ რეალობას (შესაძლოა არც თუ ისე ზუსტი და თუნდაც გარკვეულწილად დამახინჯებული ფორმით).

ჰიპოთეზა უკვე არსებული მეხუთე პლანეტის, ფაეთონის შესახებ, გიგანტმა დაარბია. გრავიტაციული მიზიდულობამისი მასიური მეზობელი - იუპიტერი, თუმცა, გიგანტური პლანეტის მოძრაობის რაოდენობრივმა ანალიზმა აჩვენა ამ ვარაუდის შეუსაბამობა. როგორც ჩანს, აღნიშნული პრობლემის გადაჭრა შესაძლებელია მხოლოდ მზის სისტემის პლანეტების წარმოშობისა და ევოლუციის სრული თეორიის საფუძველზე, რომელიც ჯერ არ არსებობს. მზისა და პლანეტების ერთობლივი წარმოშობის ძალიან მიმზიდველი თეორია ერთი გაზის ღრუბლიდან, რომელიც შეკუმშულია გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ, ეწინააღმდეგება ბრუნვის მომენტის (იმპულსის) არათანაბარ განაწილებას ვარსკვლავსა და პლანეტებს შორის. განხილულია პლანეტების წარმოშობის მოდელები შორეული კოსმოსიდან ჩამოსული სხეულების მზის მიერ გრავიტაციული დაჭერის შედეგად, სუპერნოვების აფეთქებით გამოწვეული ეფექტები. მზის სისტემის განვითარების უმეტეს „სცენარებში“ ასტეროიდების სარტყლის არსებობა გარკვეულწილად დაკავშირებულია მის სიახლოვეს სისტემის ყველაზე მასიურ პლანეტასთან.

მზის სისტემის პლანეტების ამჟამად ცნობილი თვისებები საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი ორ ჯგუფად. ხმელეთის ჯგუფის პირველი ოთხი პლანეტა ხასიათდება შედარებით მცირე მასებით და მათი შემადგენელი ნივთიერებების მაღალი სიმკვრივით. ისინი შედგება გამდნარი რკინის ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია სილიკატური გარსით - ქერქით. პლანეტებს აქვთ აირისებრი ატომოსფეროები. მათი ტემპერატურა ძირითადად განისაზღვრება მზემდე მანძილით და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. იუპიტერიდან დაწყებული გიგანტური პლანეტების ჯგუფი ძირითადად შედგება მსუბუქი ელემენტებისაგან (წყალბადი და ჰელიუმი), რომელთა წნევაც შიდა ფენებში უზარმაზარ მნიშვნელობებამდე იზრდება გრავიტაციული შეკუმშვის გამო. შედეგად, როდესაც ისინი უახლოვდებიან ცენტრს, აირები თანდათან გადადიან თხევად და, შესაძლოა, მყარ მდგომარეობაში. ვარაუდობენ, რომ ცენტრალურ რაიონებში წნევა იმდენად მაღალია, რომ წყალბადი არსებობს მეტალის ფაზაში, რაც ჯერ კიდევ არ არის დაფიქსირებული დედამიწაზე ლაბორატორიულ პირობებშიც კი. მეორე ჯგუფის პლანეტებს აქვთ თანამგზავრების დიდი რაოდენობა. სატურნზე მათი რიცხვი იმდენად დიდია, რომ არასაკმარისი გადიდების შემთხვევაში, პლანეტა თითქოს გარშემორტყმულია უწყვეტი რგოლების სისტემით (სურ. 6_3).

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ