Вот почему Земля не падает на Солнце: а вы даже не догадывались
Мы все знаем, что планеты нашей системы вращаются вокруг Солнца. Но не все знают, как планетам удается оставаться на своих орбитах.
Никита Шевцев
Земля движется по своей орбите миллиарды лет, но на Солнце так и не упало. Почему астероиды падают на поверхность звезды, а планеты — нет, вы узнаете в нашем материале
Гравитация удерживает планету от вылета за пределы Солнечной системы. Гравитация — это сила, которая зависит от массы объекта. А поскольку Солнце — самый тяжелый объект в нашей солнечной системе, все планеты вращаются вокруг него.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Из-за чего Земля не падает на Солнце?
Но почему Земля не падает на солнце и не сгорает, спросите вы? Да, наша планета притягивается к Солнцу. Но действуют и другие силы. К счастью для нас, Земля достаточно быстро движется по своей орбите. Благодаря сочетанию этого движения вместе с гравитацией наша планета, движущаяся почти со скоростью 30 км/с, всегда падает на Солнце, но постоянно «промахивается», точно так же как Луна на орбите нашей планеты.
Большую роль в этом играет скорость планеты. Для того чтобы планета держалась на определенном расстоянии от Солнца, она должна иметь определенную скорость: не слишком высокую, чтобы улететь, и не слишком низкую, чтобы упасть на звезду. Причина, по которой Земля сохраняет эту скорость, — ее собственная масса. Другие объекты, такие как астероиды, падают на солнце, потому что они недостаточно массивны.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Исаак Ньютон провел мысленный эксперимент, пытаясь объяснить, как работают орбиты. Представьте себе, что на поверхности планеты есть пушка, которая стреляет прямо в небо. Когда ядро поднимается вверх, гравитация тянет его назад, и он падает обратно. Но он не приземляется в том же месте, откуда произошел выстрел. Точка приземления сместится из-за вращения Земли. Если вы выстрелите с большей скоростью, смещение будет больше. Ньютон предложил мысленный эксперимент (см. картинку). Пушка, установленная на высокой горе стреляет горизонтально. Если скорость ядра достаточно высока, ядро не упадет на Землю, а станет ее спутником. Оно все равно будет падать на Землю, но никогда не достигнет ее, потому что постоянно будет пролетать то место, где должно соприкоснуться с поверхностью. Минимальная скорость при которой ядро станет спутником называется первой космической скоростью. Земля падает на Солнце так же, как пушечное ядро, падает и никогда не упадет.
Земля медленно «падает» на Солнце
Тёплый солнечный свет, без которого жизнь на Земле была бы невозможна — ещё и хитрый способ Солнца нас уничтожить. С помощью света звезда заставляет нас и нашу планету медленно падать на себя, чтобы в итоге поглотить. Этот процесс объясняется эффектом Пойнтинга-Робертсона и касается всех объектов Солнечной Системы, особенно мелких.
Всё объекты, принадлежащие нашей планетной системе, плавно и медленно вращаются по спирали, с каждым витком становясь к Солнцу всё ближе и ближе.
Эффект Пойнтинга-Робертсона подчиняется тому же принципу, который используется в лабораториях для нагрева крохотных частиц вещества при помощи лазера — частицы излучают энергию света во всех направлениях, даже если получили её только из одного источника. Поднесите кусок железа к огню: горячее будет та сторона, которая обращена к пламени напрямую, но тем не менее, если вы притронетесь к противоположной стороне куска, то почувствуете, что она тоже тёплая. Хотя степень, в которой объект излучает тепло, зависит от теплопроводности вещества, его размеров и источника тепла, почти каждый объект будет излучать тепло, полученное от источника. Орбитальные частицы получают энергию только из одного источника — Солнца — а излучают её во всех направлениях. Поэтому излучаемая энергия легонько подталкивает их к Солнцу.
Но почему же частицы падают на Солнце? Ведь удары солнечных фотонов, наоборот, должны отталкивать их в противоположную сторону. Так было бы, если бы частицы были неподвижны, но они вращаются. Для примера представьте, что стоите под вертикальным дождём. Пока вы просто стоите, дождь не вступает в конфликт с вашими движениями. Но как только вы начнёте движение, дождь словно перестаёт быть вертикальным. Начинает казаться, что он льёт под небольшим углом и бьёт вас по лицу. С частицами — тот же случай. Когда частицы движутся вокруг Солнца, они вступают в конфликт с солнечной энергией. Вместо того, чтобы просто двигаться в нейтральном направлении, частицы притягиваются к Солнцу, как дождь к вашему лицу. Если бы частицы могли излучать энергию только в одном направлении, они бы просто набирали всё большую скорость, но так как они излучают во всех направлениях, то в целом замедляются. А когда они замедляют свою орбиту, то попадают во власть солнечного притяжения.
Вот такую хитрую ловушку создало Солнце для нас с вами. Конечно, его близость даёт нам тепло и энергию для поддержания жизни, но Земля рано или поздно замедлится и в итоге упадёт на свою звезду. Конечно, космической пыли в этом плане приходится сложнее, чем планетам, но мы тоже по спирали приближаемся к концу.
Крупнейшие научные открытия 2014-го года
В этом году человечество приземлилось на свою первую комету, у женщины с пересаженной маткой родился ребёнок, а окаменевшие морские ракушки заставили нас полностью пересмотреть наши представления о человеческой культуре. И это — лишь некоторые из важнейших научных достижений, перечисленных ниже. 1. Старейший рисунок, сделанный до эпохи современного человека В 2007-м году археологи изучали окаменелые ракушки в музейной коллекции, и наткнулись на одну деталь, которую предыдущие исследователи почему-то пропустили: гравюры на ракушках в виде абстрактных узоров. Возраст… Читать далее…
10 главных вопросов о Вселенной, ответы на которые учёные ищут прямо сейчас
Атакамская Большая Миллиметровая/субмиллиметровая Решётка (сокращённо ALMA) — это самый мощный в мире комплекс радиотелескопов, построенный на севере Чили. Плато Чахнантор, где расположен комплекс, находится на высоте 5 000 м — это выше большинства объектов в тропосфере. ALMA, что означает «душа», — это ещё и машина времени. Она заглядывает в прошлое, чтобы проверить существующие научные теории о том, как 13 млрд лет назад возникла Вселенная. Она толкает нас в будущее, потому что мы ищем новые… Читать далее…
Были ли американцы на Луне?
Считается, что с 1969-го по 1972-й год США 6 раз побывали на Луне, 12 астронавтов ступили на её поверхность. Однако по сей день можно услышать мнение, что высадка американцев на Луну — великая мистификация. Попробуем разобраться в этом непростом вопросе. Теория «лунного заговора» В 1974-м году свет увидела книга американца Билла Кейзинга «Мы никогда не летали на Луну» — она стала началом распространения теории «лунного заговора». У Кейзинга были основания поднимать эту тему, так… Читать далее…
У России нет возможностей для освоения человеком Луны
Об этом в интервью «Российской газете» сказал вице-президент Объединенной ракетно-космической корпорации (ОРКК) Виталий Лопота. «Луна, например, нам пока недоступна. Чтобы достичь поверхности Луны экипажем в три человека, нужна ракета грузоподъемностью не менее 130–150 тонн на нижнюю орбиту. К сожалению, таких носителей сегодня нет. А те носители, которые есть, не позволяют этого сделать», — сказал Лопота. По словам вице-президента ОРКК, «мы сегодня создаем ракеты грузоподъемностью 20 тонн на нижней орбите, в скором будущем дойдем до 25… Читать далее…
10 способов, которыми открытый космос может убить человека
Совсем недавно в прокат вышел фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар». Картина о гибнущей Земле и о полёте в космос сразу же стала темой жарких дискуссий во всемирной паутине. Кто-то считает этот фильм чуть ли не лучшим фильмом десятилетия. Кто-то наоборот, яростно ненавидит эту картину, и всячески старается подчеркнуть различные промахи режиссёра. Но и сторонники, и противники фильма сходятся в одном: космос — чрезвычайно опасное место, и способов погибнуть там очень много. Некоторые из этих способов перечислены ниже. 1.… Читать далее…
Посмотрите на этот впечатляющий вихрь мусора, которым окружена наша планета
Что за крохотные точки изящно кружат вокруг Земли? Отблески далёких звезд? Газообразные остатки некой далёкой туманности? Нет: это просто гигантский рой мусора на орбите нашей планеты. В НАСА создали 3D-визуализацию, показывающую, как космический мусор летает вокруг Земли. Красиво, правда? Очень. Пока вы не осознаете, что это такое. Отдел НАСА по слежению за искусственными космическими объектами выяснил, что вокруг Земли летает 21000 объектов размером более десяти см и около полумиллиона… Читать далее…
Послушайте звучание космоса
Эта изумительная коллекция космических звуков, выпущенная НАСА, вызывает только один вопрос: если в космосе никто не сможет услышать вашего крика, то почему же там так шумно? В НАСА выпустили коллекцию звуков из своего архива на SoundCloud (пока эта коллекция включает в себя довольно много классики из эпохи «Аполлонов»). Также в ней представлены некоторые новые и восхитительно странные звуки, зафиксированные на самых далёких рубежах. Вы можете прослушать некоторые из наших любимых треков прямо здесь, ниже,… Читать далее…
Семь чудес Луны
Так как Луна рядом и до неё относительно легко добраться, то она, вероятно, станет первой остановкой будущих космических туристов. Что ж, на Луне немало природных чудес, которых нет ни на Земле, ни на других планетах Солнечной системы. 1. Кратер Пири На Луне есть небольшой кратер под названием Пири, и находится он непосредственно на северном полюсе. Так что вполне логично, что его назвали в честь Роберта Пири, исследователя Арктики, который первым добрался до Северного полюса на Земле.… Читать далее…
10 вещей, которые люди зачем-то отправляли в стратосферу
С самого начала освоения космоса люди отправляют в него разные вещи. Сначала это были журналы и талисманы, прихваченные первыми астронавтами, но к настоящему времени к звёздам поднималось уже великое множество самых неожиданных предметов. 1. Гамбургер В 2012-м году пять студентов Гарварда запустили несвежий гамбургер на высоту 30 000 метров. Он вернулся на Землю и приземлился на высокое дерево в 210-ти км от места запуска. Студенты пытались сбить гамбургер вниз с помощью выстрела из лука, но не смогли, поэтому им пришлось дождаться грозы,… Читать далее…
Загадочный «Волшебный остров» на Титане то появляется, то исчезает
В северных морях Титана, крупнейшего спутника Сатурна, есть остров, который уже на протяжении некоторого времени удивляет учёных. Однажды он появился, потом внезапно исчез, и ба-бах — и изменился вновь. Эта штука — чем бы она ни была — очевидно эволюционирует. Космический аппарат НАСА «Кассини» следит за развитием таинственного образования, которое находится в большом углеводородном море Титана. Этот остров занимает площадь около 260-ти км2 в море Лигейя, одном из самых больших морей Титана. К настоящему времени… Читать далее…
Вода на Земле старше Солнца
Новая химическая модель ранней Солнечной системы обнаружила, что почти половина всей воды на Земле появилась из межзвёздного льда, когда образовалось Солнце. Это означает, что влага в нашей Солнечной системе появилась не из-за локальных условий в протопланетарном диске, а скорее является регулярным признаком формирования планет. Это порождает надежду, что во Вселенной кроме нас может существовать жизнь. Чтобы определить возраст воды в Солнечной системе, исследователи сосредоточились на изучении водорода в дейтерии, известном… Читать далее…
18 лучших астрономических фотографий этого года
После получения рекордных 1700 заявок на участие в ежегодном конкурсе «Астрономическая фотография года» Королевская обсерватория, наконец, объявила победителей. Без сомнения, это лишь малая часть всех впечатляющих космических фотографий, попавших на конкурс. 1. Северное сияние над замёрзшей лагуной, Джеймс Вуденд, Великобритания Победитель в номинации «Земля и космос» Бледно-зелёное свечение северного сияния происходит от воздействия на атомы кислорода высоко в атмосфере субатомных частиц, выброшенных Солнцем. Эти частицы притягиваются к северному и южному… Читать далее…
Почему земля не падает на солнце
Почему Земля не падает на Солнце?
В действительности следует сказать, что Земля все время падает на Солнце, но никак не может упасть. Вот уже почти 5 млрд. лет она непрерывно движется по своей орбите, сочетая падение к Солнцу (благодаря его притяжению) с движением в поперечном направлении (унаследованным еще при самом возникновении Земли), в результате чего ее среднее расстояние до Солнца почти не меняется. Имея скорость около 30 км/с, Земля за все это время прошла расстояние почти в 500000 световых лет. (Световой год содержит приблизительно 10 13 км.) Остальные планеты, за исключением Меркурия и Венеры, прошли меньший путь, так как их скорости меньше. Земля участвует еще в общем движении Солнечной системы относительно соседних звезд и вместе с ними обращается вокруг центра Галактики (дисковидной звездной системы, наиболее населенные звездами области которой мы воспринимаем в качестве Млечного Пути). В этом движении Земля пробежала уже около четырех миллионов световых лет. То, что на протяжении длительного времени скорость движения Земли вокруг Солнца почти не изменилась, объясняется несколькими причинами. Во-первых, масса Солнца и его притяжение почти не менялись. Во-вторых, остальные планеты, будучи весьма малыми по массе в сравнении с Солнцем, не смогли «сбить» Землю с ее обычной траектории своим притяжением. В-третьих, расстояния до звезд так велики, что случайные сближения их с Солнцем всегда происходят на безопасном большом удалении. Поэтому пролетающие мимо звезды не способны своим притяжением заметно изменить земную орбиту. В-четвертых, Земля движется в глубоком вакууме и скорость ее не может измениться из-за сопротивления среды. Об отсутствии этой среды позаботилось само Солнце. Его мощный свет, а также солнечный ветер (заряженные частицы, испускаемые с большой скоростью по всем направлениям) «выдувают» из межпланетного пространства пыль, нейтральный и ионизированный газ. Чтобы убедиться в действенности этого процесса, достаточно обратить внимание на фотографии хвостов комет. Эти хвосты, как правило, направлены прочь от Солнца. Газ и пыль, истекающие из ядра кометы, движущейся относительно Солнца, образуют ее хвост протяженностью в десятки миллионов километров Непрерывное распределение вещества в хвосте свидетельствует о непрерывности процесса истечения газа и пыли под действием солнечного излучения. Заметим, что световое давление и солнечный ветер, воздействуя на вещество хвостов комет, практически не влияют на движение Земли и планет.
Почему Земля не падает на Солнце как и любая другая планета?
Земля, как и другие планеты, вращается вокруг Солнца по своей орбите, которая имеет форму эллипса. Хорошо знакомый со школьной программы закон тяготения гласит о взаимном притяжении таких огромных астрономических тел как Солцне и Земля.
Причем тело с меньшей массой двигается в сторону тела с большой массой. Согласно этого закона наша Земля должна упасть на Солнце. Давайте выясним, почему Земля не падает на Солнце, и за счет какой сдерживающей силы этого не происходит!
Сила удерживающая планету Земля от падения на Солнце
Оказывается, что само по себе падение существует, причем постоянно! Да, Земля находится в состоянии постоянного падения в сторону Солнца. И если бы Земля не вращалась вокруг Солнца, — это бы давно уже произошло.
Противодействующей силой, которая препятствует падению является ни что иное, как центробежная сила, которая возникает вследствие движения Земли по своей орбите вокруг Солнца.
И эта сила, как вы уже догадались, всегда равна силе притяжения. То есть скорость 30 км/с, с которой Земля движется по своей орбите, создает силу, которая постоянно отклоняет траекторию полета Земли от перпендикулярно направленного падения в сторону Солнца.
Вдумайтесь как отлажен этот механизм, создающий этот неизменный баланс сил, который существует более чем 5 млрд. лет. В случае если бы скорость была больше, мы бы постоянно отклонялись от Солнца, и в случае уменьшения ровным счетом наоборот.
Расчет гравитационной силы между Землей и Солнцем
Можно ли посчитать эту самую силу притяжения, которая возникает между Землей и Солнцем? Конечно. Для этого достаточно знать их массы, взаимное расстояния друг от друга и постоянную гравитационную константу. Стоит отметить, что расстояния между планетами и Солнцем приводится в справочниках усредненные. На самом деле из-за эллипсообразных форм орбит это расстояние в течении года для каждой планеты разное относительно Солнца.
Все то же эффект заставляет быть на своих орбитах и другие планеты Солнечной системы. Отличие состоит лишь в силах притяжения. Для каждой планета присуще своя орбитальная скорость, которая создает противодействующую центробежную силу равной силе притяжения.