Доклад: 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.