Закономерность в расстояниях планет от солнца


Правило Тициуса-Боде (иногда называемое просто законом Боде) является гипотезой о том, что тела в некоторых орбитальных системах, включая Солнце, вращаются по полуосным осям в зависимости от планетарной последовательности. Формула предполагает, что, простираясь наружу, каждая планета будет примерно вдвое дальше от Солнца, чем предыдущая.

Гипотеза правильно предвосхитила орбиты Цереры (в поясе астероидов) и Урана, но потерпела неудачу в определении орбиты Нептуна и в конечном итоге была заменена теорией формирования Солнечной системы. Она названа в честь Иоганна Даниила Тициуса и Иоганна Элерта Боде.

Истоки

Первое упоминание о серии, приближающей закон Боде, можно найти в книге Дэвида Грегори «Элементы астрономии», опубликованной в 1715 году. В ней он говорит: «… предполагая, что расстояние от Солнца до Земли делится на десять равных частей, из них расстояние Меркурия будет около четырех, от Венеры семь, от Марса пятнадцать, от Юпитера пятьдесят два, и от Сатурна девяносто пять «. Подобное предложение, вероятно, вдохновленное Грегори, появляется в работе, опубликованной Кристианом Вольфом в 1724 году.


В 1764 году Чарльз Боннет в своей книге «Созерцание природы» сказал: «Мы знаем семнадцать планет, входящих в состав нашей Солнечной системы [то есть главных планет и их спутников], но мы не уверены, что их больше нет.» К этому в своем переводе работы Боннета в 1766 году Иоганн Даниэль Тициус добавил два своих собственных абзаца внизу страницы 7 и в начале страницы 8. Новый интерполированный абзац не найден в оригинальном тексте Боннета: ни в переводах работы на итальянский, ни английский языки.

Открытие Тициуса

В интеркалированном тексте Тициуса есть две части. Первая объясняет последовательность планетарных расстояний от Солнца. Также в ней есть пару слов о расстоянии от Солнца до Юпитера. Но этим текст не исчерпывается.

Стоит сказать пару слов о формуле правила Тициуса-Боде. Обратите внимание на расстояния между планетами и узнайте, что почти все они отделены друг от друга в пропорции, соответствующей их телесным величинам. Разделите расстояние от Солнца до Сатурна на 100 частей; затем Меркурий отделяется четырьмя такими частями от Солнца; Венера — на 4+3=7 таких частей; Земля — ​​на 4+6=10; Марс — на 4+12=16.

Но обратите внимание, что от Марса до Юпитера наступает отклонение от этой столь точной прогрессии. От Марса следует пространство 4+24=28 таких частей, но пока там не было обнаружено ни одной планеты. Но должен ли лорд-архитектор оставить это место пустым? Ни за что. Поэтому давайте предположим, что это пространство, без сомнения, принадлежит еще не обнаруженным спутникам Марса, добавим также, что, возможно, Юпитер все еще имеет вокруг себя несколько более мелких спутников, которые еще не были замечены каким-либо телескопом.

Восхождение Боде


В 1772 году Иоганн Элерт Боде в возрасте двадцати пяти лет завершил второе издание своего астрономического сборника Anleitung zur Kenntniss des gestirnten Himmels («Руководство по познанию звездного неба»), в который он добавил следующую сноску, первоначально не имеющую источников, но отмеченную в более поздних версиях. В мемуарах Боде можно найти ссылку на Тициуса с четким признанием его авторитета.

Мнение Боде

Вот как звучит правило Тициуса-Боде в изложении последнего: если расстояние от Солнца до Сатурна будет принято равным 100, тогда Меркурий отделен от Солнца четырьмя такими частями. Венера — 4+3=7. Земля — 4+6=10. Марс — 4+12=16.

Теперь в этой столь упорядоченной прогрессии есть пробел. После Марса следует пространство с исчислением 4+24=28, в котором еще не было замечено ни одной планеты. Можно ли верить, что Основатель вселенной оставил это пространство пустым? Конечно, нет. Отсюда мы подходим к расстоянию Юпитера в виде исчисления 4+48=52 и, наконец, к расстоянию Сатурна — 4+96=100.

Эти два утверждения относительно всей конкретной типологии и радиусов орбит, похоже, происходят от античной астрономии. Многие подобные теории были выведены еще до семнадцатого века.

Влияние


Тициус был учеником немецкого философа Кристиана Фрейхерра фон Вольфа (1679-1754). Вторая часть вставленного текста в работе Боннета основана на работе фон Вольфа от 1723 года, Vernünftige Gedanken von den Wirkungen der Natur.

Литература двадцатого века присваивает авторство правила Тициуса–Боде немецкому философу. Если это так, Тициус мог бы поучиться у него. Еще одна более старая ссылка была написана Джеймсом Грегори в 1702 году в его Astronomiae Physicae et geometryae Elementa, где последовательность планетарных расстояний 4, 7, 10, 16, 52 и 100 стала геометрической прогрессией отношения 2.

Это самая близкая формула Ньютона, которая также содержалась в трудах Бенджамина Мартина и Томаса Серда за годы до публикации в Германии книги Боннета.

Дальнейшая работа и практические последствия

Тициус и Боде надеялись, что закон приведет к открытию новых планет, и, действительно, открытие Урана и Цереры, расстояние между которыми хорошо согласуется с законом, способствовало его признанию научным миром.

Однако расстояние Нептуна было очень несоответствующим, и на самом деле Плутон — ныне не считающийся планетой — находится на среднем расстоянии, которое примерно соответствует закону Тициуса-Боде, предсказанному для следующей планеты вне Урана.


Первоначально опубликованный закон был приблизительно удовлетворен всеми известными планетами — Меркурием и Сатурном — с разрывом между четвертой и пятой планетами. Это было расценено как интересный, но не имевший большого значения показатель до открытия Урана в 1781 году, которое вписывается в серию.

Основываясь на этом открытии, Боде призвал к поиску пятой планеты. Церера, самый большой объект в поясе астероидов, была найдена в предсказанном положении Боде в 1801 году. Закон Боде был широко принят, пока Нептун не был обнаружен в 1846 году и не показал, что он не удовлетворяет закону.

Одновременно большое количество астероидов, обнаруженных в поясе, вычеркнуло Цереру из списка планет. Закон Боде был обсужден астрономом и логиком Чарльзом Сандерсом Пирсом в 1898 году, как пример ошибочных рассуждений.

Развитие проблемы

Открытие Плутона в 1930 году еще больше осложнило проблему. Несмотря на то, что оно не соответствовало положению, предсказанному законом Боде, оно было примерно в том положении, которое закон предсказал для Нептуна. Однако последующее открытие пояса Койпера и, в частности, объекта Эрида, который более массивен, чем Плутон, но не соответствует закону Боде, еще больше дискредитировал формулу.

Вклад Серды

Иезуит Томас Серда прочитал знаменитый курс астрономии в Барселоне в 1760 году на Королевской кафедре математики в колледже Сант-Жауме-де-Корделлес (Императорская и Королевская семинария знати Корделл). В «Тратадо» Сердаса появляются планетарные расстояния, полученные с помощью применения третьего закона Кеплера, с точностью 10–3.


Если взять за 10 расстояние от Земли и округлить до целого, геометрическая прогрессия [(Dn x 10) — 4] / [(Dn-1 x 10) — 4] = 2, от n = 2 до n = 8, может быть выраженной. И используя круговое равномерное фиктивное движение к аномалии Кеплера, значения Rn, соответствующие отношениям каждой планеты, могут быть получены как rn = (Rn — R1) / (Rn-1 — R1), в результате чего получается 1,82; 1,84; 1,86; 1.88 и 1.90, где rn = 2 — 0.02 (12 — n) — явное соотношение между кеплеровской преемственностью и законом Тициуса-Боде, что считается случайным численным совпадением. Результат исчисления близок к двум, но двойка вполне может рассматривать как округление числа 1,82.

Средняя скорость планеты от n = 1 до n = 8 уменьшает расстояние от Солнца и отличается от равномерного снижения при n = 2 для восстановления после n = 7 (орбитальный резонанс). Это влияет на расстояние от Солнца до Юпитера. Впрочем, расстояние между всеми остальными объектами в рамках пресловутого правила, которому посвящена статья, также определяется этой математической динамикой.

Теоретический аспект

Нет твердого теоретического объяснения, лежащего в основе правила Тициуса–Боде, но возможно, что при комбинации орбитального резонанса и нехватки степеней свободы, любая стабильная планетная система имеет высокую вероятность повторения той модели, которая описана в этой теории двух ученых.

Поскольку это может быть математическое совпадение, а не «закон природы», его иногда называют правилом, а не «законом». Тем не менее, астрофизик Алан Босс утверждает, что это просто совпадение, и планетарный научный журнал Icarus больше не принимает статьи, пытающиеся предоставить улучшенные версии «закона».


Орбитальный резонанс

Орбитальный резонанс от основных орбитальных тел создает области вокруг Солнца, которые не имеют долгосрочных стабильных орбит. Результаты моделирования формирования планет подтверждают идею о том, что случайно выбранная стабильная планетная система, вероятно, будет удовлетворять правилу Тициуса – Боде.

Дубрулле и Гранер

Дубрулле и Гранер показали, что степенные правила расстояний могут быть следствием моделей коллапсирующих облаков планетных систем, обладающих двумя симметриями: вращательной инвариантностью (облако и его содержимое осесимметричны) и масштабной инвариантностью (облако и его содержание выглядит одинаково во всех масштабах).

Последнее является особенностью многих явлений, которые, как считается, играют роль в формировании планет, таких как турбулентность. Расстояние от Солнца до планет Солнечной системы, предложенное Тициусом и Боде, не было пересмотрено в рамках исследований Дубрулле и Гранера.

Источник: FB.ru


© И.В.Ананьин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция «К.Э. Циолковский и научное прогнозирование»
2009 г.

Солнечная система, одна из многих звездных систем в галактике построена сложно и многоуровнево.

Первый уровень занимает Солнечная система со всеми планетами и сопровождающими ее астероидными кольцами и метеоритными пылевыми облаками внутри планетной системы и за ее пределами.

Второй уровень Солнечной системы занимает каждая планета со своим распределением спутников в каждом, как и в планетной системе (в первом уровне) со своими особенностями.

Третий уровень, где у крупного спутника имеется свой спутник, вращающийся вокруг него. Иначе, у Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и, вероятно, у Плутона имеются такие же подобные системы спутников, как и система планет вокруг Солнца.

Представлены графики распределения планет относительно Солнца и естественных спутников вокруг «материнских» планет. По вертикальной оси расположены отдельные расстояния планет от Солнца и также отдельные графики для спутников с отдельными планетами. В Солнечной системе, если самую большую по массе планету (Юпитер) поместить на шестое место по горизонтали, то остальные планеты распределяются по своим порядковым местам и по истинным расстояниям, по порядку от Меркурия до Плутона и с пятым местом для кольца астероидов.


Интересно, что все планеты располагаются по линии, близкой к гиперболе, но вогнутой по середине немного внутрь с центром в районе Юпитера. Это также имеется в системах других планет. У всех «крупных» планет обнаружены кольца, которые состоят из множества более тонких и узких колец. По мере удаления от Солнца у Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна кольца уменьшаются в размерах, толщине и количестве вокруг планеты. Но за всеми самыми крупными спутниками, которые стоят на шестых местах (подобно Юпитеру как в Солнечной системе), везде есть спутники, но, вероятно, еще не все обнаружены (будем надеяться, что их скоро откроют).

Если внимательно присмотреться к графику для Солнечной системы, то можно обнаружить, что линия начинается от Солнца и заканчивается в районе Плутона, плавно загибаясь к горизонтальной линии. Вероятно, за Плутоном есть еще немало крупных по размерам астероидов, которые находятся в неустойчивом гравитационном состоянии в Солнечной системе. Этот поворот на графике для Солнечной системы показывает, что для Солнечной системы это есть «предельное» расстояние эффективного притяжения (влияния) Солнца на окружающее пространство. Значит, в этой зоне (за этой горизонталью) могут свободно находиться астероиды и другие тела, которые время от времени могут выходить из нее либо дальше в пространство вне Солнечной системы, либо неожиданно появляться в виде метеорита или кометы в пределах Солнечной системы. Зона за «предельным» расстоянием эффективного притяжения Солнца носит название пояса Койпера, который был открыт в 1992 году. Он привлек к себе большое внимание астрономов, поскольку может неожиданно быть источником астероидов, которые могут представить угрозу для Земли.


Если мы принимаем данную закономерность как одну и ту же для системы планет и для всех спутников у планет, то получаем (а также принимаем!) такой же график и видим, что у Юпитера, и у Сатурна, и у Урана, и у Нептуна (возможно у Плутона) должны быть кольца «Койпера» вокруг этих планетных систем. Эти кольца должны были образоваться также при формировании планет и спутников планет. Эти кольца у далеких планет должны состоять из пыли и очень мелких частичек. Поэтому можно взглянуть другими глазами на происходящее, когда мы в течение года наблюдаем метеорные потоки (метеорные дожди) в течение одного-двух дней (ночей), т. е. мы (Земля) пересекаем кольца Койпера-Ананьина, принадлежащие к разным планетам.

Таким образом, нами установлена одинаковая закономерность распределения планет вокруг Солнца и спутников планет вокруг каждой «материнской» планеты, а также эффективный радиус гравитационного действия Солнца и каждой планеты.

Только спутники Марса – Фобос и Деймос не подчиняются общей закономерности, это наводит на мысль, что они другого, не общепланетарного происхождения.

Источник: readings.gmik.ru

Тема: Астероиды и метеориты.

Ход урока

1 Повторение изученного

а) У доски


  1. Общая характеристика планет земной группы.
  2. Общая характеристика планет гигантов.
  3. Рассказ об одной из планет (по усмотрению ученика)

б) Один«Red Shift 3» – найти любую планету и описать ее характеристики, показать фотографии, условия видимости и так далее.

в) Трое по карточкам

V-1

  1. Большая полуось Марса 1,5 а.е. Чему равен звездный период его обращения вокруг Солнца?
  2. Чему равен угловой диаметр Фобоса наблюдаемого с Марса с расстояния 6000 км, если его диаметр 20 км.

V-2

  1. Большая полуось Венеры 0,7 а.е. Чему равен ее звездный период его обращения вокруг Солнца?
  2. С какого расстояния астронавт в ходе путешествия на КК мог бы увидеть невооруженным глазом Большое Красное пятно на Юпитере, если его диаметр 15000 км, а разрешаемость глаза равна 2´.

V-3

  1. Большая полуось орбиты Юпитера 5 а.е. Чему равен звездный период его обращения вокруг Солнца?
  2. На каком расстоянии находится КА от Венеры, если она видна под углом 0,5о при линейном диаметре 12100 км?

г) Остальные самостоятельно

  1. Используя данные Приложения (табл. IХ) определить минимальное и максимальное удаление планеты от Солнца (по выбору ученика).
  2. Найдите ошибки в описании полета КК.

КК после долгого полета мягко приземлился на поверхность Юпитера. На поверхности было жарко, ярко светило Солнце и слегка дул ветерок. Астронавты, ступив на поверхность планеты, сняли скафандры чтобы насладиться свежим воздухом.

2 Новый материал

1. Закономерность в расстояниях планет от Солнца.
В 18-м веке, когда еще Гершель не открыл в 1781г Уран, в 1766г немецкий математик Иоганн Даниэль ТИЦИУС первым находит закономерность в расстояниях планет (видимых невооруженным глазом) от Солнца, выразив формулой r=0,3.n+0,4 ( где n номер присвоенный им планете: 0-Меркурий, 1-Венера, 2-Земля, 4-Марс, 8— (неизвестная планета), 16 – Юпитер, 32 –Сатурн)
Уточняя данную формулу немецкий астроном Иоганн БОДЕ в 1772г публикует уточненную формулу в виде r=0,3.2n +0,4 (формула получила название правило Тициуса-Боде, где n номер присвоенный им планете: -∞-Меркурий, 0-Венера, 1-Земля, 2-Марс, 3— (неизвестная), 4-Юпитер, 5-Сатурн)

13 марта 1781г В.Гершель открывает Уран (проверьте для n=6, сравните с таблицей).

А теперь возьмем n=3, получим расстояние 2,8 а.е. Значит на таком расстоянии надо искать планету, которой даже дали заблаговременно название Фаэтон.

2. Астероиды
Только астрономы Европы запланировав, начали c 21 сентября 1800г интенсивный поиск Фаэтона, как неожиданно Джузеппе ПИАЦЦИ в новогоднюю ночь 1 января 1801г в Палермо открыл первую малую планету — самый крупный астероид Церера (диаметр 960х932 км) и дал ей название — “малые звезды” назвал астероидами. До недавнего времени это был самый большой астероид (но с 24.08.2006 года решением МАС отнесен к разряду карликовых планет).

Хроника открытий астероидов.

Вторую малую планету — (2) Pallas (Паллада) — удалось обнаружить 28 марта 1802 года немецкому астроному Г.В.Ольберсу. Третью — (3) Juno (Юнона) — открыл 1 сентября 1804 года немецкий астроном К.Гардинг. Четвертую — (4) Vesta (Веста) — открыл 29 марта 1807 года все тот же Г.В.Ольберс.
Первый с помощью фотографии был открыт 20 декабря 1891г №323 (Бруция)
На 2 октября 2001г астрономы всего мира наблюдали 146.677 астероидов. Орбиты 30.716 из них определены и они получили собственные номера. Имена присвоены 8.914 астероидам.

Распределение астероидов.

Большинство орбит астероидов сконцентрировано в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,3 а.е. от Солнца. Имеются, однако, и астероиды, чьи орбиты лежат ближе к Солнцу, типа группы Амура, группы Аполлона и группы Атена. Кроме того, имеются и более далекие от Солнца, типа центавров. На орбите Юпитера находятся троянцы. За Нептуном находится пояс Койпера. Первым свидетельством существования пояса Герарда Койпера (предсказанного в 1951г) было открытие в 1992г слабого объекта 1992 QB1, находящегося на квазикруговой орбите на расстоянии около 50 а.е. от Солнца. В настоящее время астрономам известно уже свыше 1 тыс. транснептуновых объектов (на 01.09.2006г), однако самый маленький из них имеет в поперечнике около 25 км. В 2006 году открыт еще один пояс — троянцы у Нептуна (первый астероид открыт в 2001г).

Источник: infourok.ru

Пять ближайших к Земле планет — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — были известны с древности.

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн км), а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн км. Меркурий движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°. Средний радиус планеты составляет 2440 км, масса 3,3 на 10 в 23 степени кг (0,055 массы Земли), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Средняя скорость движения Меркурия по орбите — 47,9 км/с. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам – двум меркурианским годам.

Поверхность Меркурия, подобно лунной, покрыта кратерами. Атмосфера очень разреженная. Меркурий обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля, по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (−180…430 °C). Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия, аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу. Естественных спутников у планеты нет.

Венера — вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн км). Средний радиус планеты составляет 6051 км, масса — 4,9 на 10 в 24 степени кг (0,82 массы Земли), средняя плотность 5,24 г/см3. Орбита Венеры очень близка к круговой. Средняя скорость движения Венеры по орбите — 34,99 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад – в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Период обращения вокруг Солнца — 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси равен 243 суткам, продолжительность солнечных суток на планете — 116,8 земных суток.

Венера не имеет естественных спутников. Атмосфера ее состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Давление у поверхности достигает 93 атмосфер, температура — 737 К. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Поверхность Венеры в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Планета состоит преимущественно из камня и металла. Планета получила свое название в честь Венеры, богини любви из римского пантеона.

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 1 а.е. (149,6 млн км), средний радиус 6371,160 км (экваториальный 6378, 160 км, полярный 6356,777 км), масса – 6 на 10 в 24 степени кг. Орбита Земли близка к окружности с радиусом около 384400 км. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца 365,3 суток, период вращения вокруг своей оси – 23 часа 56 минут (звездные сутки), период вращения относительно Солнца (средние солнечные сутки) 24 часа. Имеет естественный спутник — Луну.

Марс – четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн км). Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн км, максимальное — около 401 млн. км. Экваториальный радиус Марса равен 3396,9 км, масса 6,4 на10 в 23 степени кг (0,108 массы Земли), плотность 3,95 г/см3. Отклонение орбиты по отношению к эклиптике — 1,9°. Средняя скорость обращения вокруг Солнца ‑ 24,13 км/с. Марс обращается вокруг Солнца за 687 земных суток, период вращения вокруг своей оси — 24 часа 37 минут.

Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Марс преимущественно состоит из камня и металла. Поверхность Марса — пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Известны два спутника Марса — Фобос и Деймос. Планету Марс в древности назвали в честь бога войны за кроваво-красный цвет.

Юпитер — пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн км), экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, полярный – около 67 тысяч км, масса 1,9 на 10 в 27 степени кг (317,8 массы Земли), средняя скорость обращения вокруг Солнца — 13,06 км/с. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,9 года, период вращения вокруг своей оси – 9 часов 45 минут (для полярной зоны) и 9 часов 50,5 минут для экваториальной зоны. Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5′; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо.

Юпитер представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. Атмосфера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Планету Юпитер опоясывают кольца, состоящие из совокупности сравнительно мелких каменных частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров. Юпитер назван в честь царя римских богов.

У Юпитера есть 63 известных естественных спутника. Четыре наиболее крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892 году, —  самый близкий к планете, он удален от ее поверхности всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера.

К концу 1970‑х годов было известно о 13 спутниках Юпитера. В 1979 году американским космическим аппаратом «Вояджер‑1» были обнаружены еще три спутника. Начиная с 1999 года с помощью наземных телескопов нового поколения были открыты еще 47 спутников планеты, подавляющее большинство из которых имеют диаметр в 2-4 километра.

Сатурн —  шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 9,54 а.е. (1,427 млрд км), средний экваториальный радиус около 60,3 тысяч км, полярный —  около 54 тысяч км, масса 5,68 на 10 в 26 степени кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см3). Период обращения вокруг Солнца 29,46 года, период вращения вокруг своей оси 10 часов 39 минут (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Сатурн — наиболее сплющенная планета Солнечной системы.

Сатурн состоит на 93 % из водорода (по объему) и на 7 % —  из гелия и не имеет твердой поверхности. Относится к типу газовых планет и имеет систему колец. Кольца Сатурна –  концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости Сатурна. Километровой толщины кольца образованы из льда и пыли и состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от 2,5 см до нескольких метров. Планета Сатурн была названа в честь греческого бога времени.

Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник — Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, — по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан —  единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой, в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.

Уран —  седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Планета была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а.е. (2871 млн км), средний радиус 25560 км, масса 8,69 на 10 в 25 степени (14,54 массы Земли), средняя плотность — 1,27 г/см3. Орбитальная скорость —  от 6,49 до 7,11 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) 0,8°. Период обращения вокруг Солнца 84 года, период вращения вокруг своей оси — около 17 часов 14 минут.

Планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Атмосфера на Уране имеет толщину не менее 8000 км и состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана.

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977 году. Ученым известно 13 отдельных колец планеты. Большинство колец Урана непрозрачны, их ширина не больше нескольких километров. Кольца состоят в основном из макрочастиц — объектов диаметром от 20 сантиметров до 20 метров — и пыли.

У планеты Уран открыты 27 естественных спутников, из них пять крупных. Крупнейшие — Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км. Титания и Оберон были обнаружены Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Большие спутники Урана на 50% состоят из водяного льда, на 20% — из углеродных и азотных соединений, на 30% — из разных соединений кремния (силикатов).

Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо математиком Джоном Адамсом в Англии и астрономом Урбеном Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, что астрономы объяснили гравитационным возмущениям неизвестной планеты.

Среднее расстояние планеты Нептун от Солнца 30,1 а.е. (4497 млн км), средний радиус около 25 тысяч км, масса 1,02 на 10 в 26 степени кг (17,2 массы Земли), плотность 1,64 г/см3. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики равно 1°46′. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 часов 6 минут. Расстояние от Земли — от 4,3 до 4,6 млрд км. У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99 % состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 1–2 % метана.

У Нептуна есть кольцевая система. Кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них — Тритон.

В 1930 году американский астроном Клод Томбо нашел на негативах медленно движущийся звездообразный объект, который назвали новой, девятой планетой Плутоном – в честь древнеримского бога подземного царства.

Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли). Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.

В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон — лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса – Эрида — является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету. 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».

На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и «расчистившие» область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов. Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не «расчистившие» близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты — это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.

Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.

11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия «плутоид». Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).

Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида. В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Источник: ria.ru

Что такое правило Тициуса-Боде?

В 1766 году немец по имени Иоганн Тициус который успел попробовать себя в астрономии, физике и математике, на досуге вывел довольно любопытное правило, позволяющее, зная расстояние от Солнца до Земли, рассчитать и расстояние до других планет солнечной системы. Как бы то ни было, на «открытие» Тициуса никто особого внимания не обратил, тем более и сам Иоганн не претендовал на роль великого астронома, а его формула расчета работала без всякого теоретического обоснования и вообще, выглядела скорее остроумной шуткой, чем подлинным научным инструментом.

Однако в 1772 году к идее Тициуса обратился  другой немецкий астроном Иоганн Боде — он-то и оказался «популяризатором» новой теории, представившим формулу своего коллеги и земляка широкой общественности. С тех нор формула называется правилом Тициуса-Боде. И, хотя с момента открытия правила прошло уже больше двух веков, специалисты занятые изучением звездного неба до сих пор не выработали четкой позиции как обращаться с «правилом» — как со случайным совпадением или… впрочем, пусть каждый решит это для себя самостоятельно!

Как работает правило Тициуса-Боде

Расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 млн. километров, однако так как орбита Земли не идеально круглая, мы можем смело округлить это расстояние до 150 млн.км. Именно 150 млн. км — то расстояние, что называется астрономической едини­цей (а.е.).

Что сделал Тациус? Он сочинил довольно несложную формулу, которую можно записать в таком виде:

Rn = 0.4+(0.3 x 2n)

  • Rn — среднее расстояние от Солнца до планеты с порядковым номером n, в астрономических единицах.
  • n — число, порядковый номер планеты, причем Марсу соответствует 2, Земле 1 (т.е. 1 а.е.), Венере — 0, Меркурию — бесконечность и т.п.

Вот так всё просто (несмотря на наличии того факта, что счет начинается даже не с нуля, а бесконечности — двойного нуля!). Почему в формуле фигурируют числа 0,4 и 0,3? Спросите у Тициуса — скорее всего он просто подобрал их эмпирически, без всякого теоретического обоснования.

Проверим как это работает? Да легко. Рассчитаем, например расстояние для Земли, уже хорошо нам известное.

0,4+(0,3 х 21) = 1 (а.е.)

Совпадение? Конечно совпадение, давайте рассчитаем расстояние для другой планеты, например для Марса?

0,4+(0,3 х 22) = 1,6 (а.е.), постойте, а сколько действительно астрономических единиц отделяет Марс от Солнца? 1,52 а.е., но при этом нельзя забывать — орбита Марса — это эллипс, поэтому 1,52 это усредненное значение. Снова совпадение? Тогда давайте сделаем полный расчет для солнечной системы и посмотрим что получится в итоге.

Номер

планеты

Название

планеты

n Действительное расстояние от Солнца, (а. е.) Расстояние от Солнца по правилу Тициуса — Воде, (а. е.)
1 Меркурий — 00 0,39 0,4
2 Венера 0 0,72 0,7
3 Земля 1 1,0 1,0
4 Марс 2 1,52 1,6
5 8 2,8
6 Юпитер 4 5,2 5,2
7 Сатурн 5 9,54 10,0
8 Уран 6 19,2 19,6
9 Нептун 7 30,07 38,8
10 Плутон 8 39,46

77,2

Откуда пошел миф о «пятой планете» и была ли она вообще?

К моменту публикации правила Тициуса-Боде ещё не были открыты Уран, Нептун и Плутон, поэтому данные приведенные в таблице сперва просто ошеломили научную общественность. Шутка вдруг стала приобретать какой-то мистический оттенок, особенно после того, как в 1781 году был открыт Уран, истинное положение которого (19,6 а.е.) почти соответствовало теоретическому (19,2 а.е.)!

И тут уже задумались многие научные светила — если «правило» точно (вернее почти точно) указывает на 7 известных планет, то… где та самая восьмая, а точнее пятая планета, предсказанная на расстоянии 2,8 а.е., между Марсом и Юпитером? Фактически, до этого момента никто и не обсуждал (и не предполагал) всерьез её наличие — ведь сразу после Марса шел Юпитер, и никаких признаков того, что между ними могло где-то вклинится ещё одно небесное тело не было. Фактически пресловутый миф о пятой планете (Фаэтоне) был «документально засвидетельствован» именно правилом Тициуса-Боде — других доказательств свидетельствующих о наличии ещё одного небесного тела в Солнечной системе, к концу 18-го века не существовало.

Широкое обсуждение вопроса «пятой планеты» состоялось на Астрономическом конгрессе в 1790 году, однако никакой ясности в этом вопросе не было ещё долгих десять лет, пока в 1801 году астроном Джузеппе Пиацци не открыл астероид Цереру, расположенный на расстоянии… 2,8 астрономических единиц от Солнца.

Правило Тициуса-Боде в ретроспективе

Открытие Цереры не стало триумфом правила Тициуса-Боде — несмотря на то, что этот астероид имел круглую форму и был довольно солидного диаметра (950 км), все-таки это была явно не планета. Да и времена пошли другие — научные методы требовали научного подхода, а не несложной формулы, половина значений в которую подставлялась словно «от балды».

О правиле Тициуса-Боде стали постепенно забывать, и хотя по мере открытия других объектов пояса астероидов между Марсом и Юпитером, все чаще стала звучать версия о «погибшей пятой планете», но из авторитетного источника, правило снова откочевало в стан «забавных идей» и околонаучных трюков.

Открытие в 1846 г. планеты Нептун вообще поставило на истории «правила» крест (вместо предсказанных 30 а.е., Нептун располагался в 38,8 а.е. от Солнца), а открытие Плутона в 1930 г. — жирную точку (39,46 а.е. вместо предсказанных 77,2 а.е.).

Впрочем, как уже говорилось: правило Тициуса-Боде — это не закон, подобный, например, законам Кеплера или Ньютона, а правило, полученное из анализа имеющихся данных о расстояниях известных планет от Солнца. Просто некое удивительное соотношение, мимо которого проходили долгое время.

А к любому правилу имеются свои отклонения — во всяком случае ничего не обычного в таких отклонениях нет, иногда они даже служат подтверждением правил.

Взять, к примеру, ту же Цереру — хорошо, это вовсе не планета и то, что она оказалась именно на нужном расстоянии от Солнца — просто совпадение. Но ведь Плутон это тоже не совсем планета, верно? Тогда почему мы должны считать, что объект под номером 10 в списке Тициуса — это именно Плутон, ведь расчетное расстояние в 77, а.е. указывает даже не на окраину солнечной системы, а куда-то за край Пояса Койпера, в плохо изученное Облако Оорта?

Возможно совпадения в результатах вычислений по правилу Тициуса-Боде это просто случайное совпадение, но возможно это и «частично работающий» механизм, часть элементов которого работает в наше время также как в незапамятные времена, а часть безвозвратно утрачена и унесена рекой времени. Как, например, мифическая «пятая планета».

Александр Фролов,
в основе материала глава книги «Внуки Солнца», В.С.Гетман.

Источник: starcatalog.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.