Орбитальные характеристики планет
Ближайшие к светилу четыре планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - имеют сравнительно небольшие массы, заметное сходство в составе слагающего их вещества и получают большое количество солнечного тепла, ощутимо влияющего на температуру поверхности планет. Две из них - Венера и Земля - имеют плотную атмосферу, Меркурий и Марс атмосферы практически не имеют.
Планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун значительно удалены от Солнца, имеют гигантские массы и плотную мощную атмосферу. Все они отличаются высокой осевой скоростью вращения. Солнечное тепло почти не достигает этих планет. На Юпитере оно составляет 0,018·103 Вт/м2 , на Нептуне - 0,008·103 Вт/м2 .
Все планеты, за исключением Меркурия и Венеры, имеют спутники, общее число известных на сегодняшний день достигает 57. Наибольшее количество спутников имеют: Юпитер - 16, Сатурн - 17 и Уран - 15. Остальные планеты имеют один-два спутника.
Большая часть массы вещества Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце - более 99%. На долю планет приходится менее 1% общей массы. Остальное вещество рассеяно в астероидах, кометах, метеоритах, метеорной и космической пыли.
Все планеты имеют относительно небольшие размеры и в сравнении с расстояниями между ними их можно представлять в виде материальной точки. Из курса физики известно, что произведение массы тела на его скорость называется импульсом:
Р = m · V,
а произведение радиуса-вектора на импульс - моментом импульса:
L = r · Р = r · m · V.
Из приведенного выражения видно, что скорость V движения планеты по эллиптической орбите меняется вместе с изменением радиуса-вектора r. При этом на основании второго закона Кеплера имеет место сохранение моментов импульса:
r1 · m · V1 = r2 · m · V2.
Из (II.21) видно, что при увеличении r1 скорость V1 должна уменьшаться и наоборот (масса т планеты неизменна). Если выразить линейную скорость V через угловую w
V = w· r,
то выражение для момента импульса планеты примет вид:
L = m ·w· r2.
Из последней формулы следует, что при сжатии вращающихся систем, т. е. при уменьшении r и постоянстве т, угловая скорость вращения w неизбежно возрастает.
В табл. II.1 приведены орбитальные параметры планет. Хорошо видно, как по мере возрастания радиуса орбиты гелиоцентрического расстояния) уменьшается период обращения и, следовательно, скорость движения планет.
Таблица .1
Орбитальные параметры планет Солнечной системы
| Планета | Радиус орбиты, 109м |
Масса, 1027 г |
Плотность, г/см3 |
Экваториальный радиус, 106 м | Период вращения, земные сут или ч |
Наклон экватора
к орбите, градусы |
Период обращения, земные сут |
| Меркурий | 57,9 | 0,330 | 5,43 | 2,439 | 58,65 сут | 2 ± 3 | 87,96935 |
| Венера | 108,2 | 4,870 | 5,25 | 6,051 | 243,022 (± 006) сут |
177,3 | 224,7 |
| Земля | 149,6 | 5,976 | 5,52 | 6,378 | 23,9345 ч | 23,45 | 365,26 |
| Марс | 227,9 | 0,642 | 3,95 | 3,393 | 24,6299 ч | 23,98 | 686,98 |
| Юпитер | 778,3 | 1900 | 6,84 | 71.398 | 9,841 ч | 3,12 | 4333 |
| Сатурн | 1427,0 | 568,8 | 5,85 | 60,33 | 10,233 ч | 26,73 | 10759 |
| Уран | 2869,6 | 86,87 | 5,55 | 26,20 | 17,24 ч | 97,86 | 30685 |
| Нептун | 4496,6 | 102,0 | 5,60 | 25,23 | (18,2 ± 0,4) ч | (29,56) | 60189 |
| Плутон | 5900,1 | (0,013) | (0,9) | (1,5) | 6,387 сут | (118,5) | 90465 |
При движении планеты вокруг Солнца сила притяжения последнего уравнивается центростремительной силой, приложенной к планете:
G = .
Отсюда легко найти среднюю орбитальную скорость движения планеты, которая совпадает с круговой скоростью:
V =,
где r = a - расстояние от Солнца; Т - период обращения планеты вокруг светила.
В качестве примера найдем среднюю орбитальную скорость вращения Земли, положив в формулу (II.25) Т = 365,2564 · 86400 с = = 31,56· 106 с, а = 149,6 · 106 км, получим V = 29,78 км/с.
Обращаем внимание на наиболее крупные спутники планет. Луна - спутник Земли; Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - спутники Юпитера; Титан - спутник Сатурна; Тритон - спутник Нептуна. Это самый крупный спутник в Солнечной системе. Диаметр Тритона 6000 км. Три последние планеты имеют также своеобразные кольца, исследование которых с американской межпланетной станции «Вояджер-2» показало, что они состоят из темного материала, фрагменты которого имеют размеры около метра и более. Не исключено, что это каменные обломки разрушившихся небольших спутников или продукты выбросов мощных вулканических взрывов.