Чому всі планети обертаються? Яка планета обертається у зворотному напрямку? Від Кеплера до Ньютона

Ще в давнину вчені мужі почали розуміти, що не Сонце обертається навколо нашої планети, а все відбувається з точністю навпаки. Точку у цьому спірному для людства факті поставив Микола Коперник. Польський астроном створив свою геліоцентричну систему, в якій переконливо довів, що Земля не є центром Всесвіту, а всі планети, на його тверде переконання, обертаються по орбітах навколо Сонця. Робота польського вченого "Про обертання небесних сфер" була видана в німецькому Нюрнберзі в 1543 році.

Уявлення про те, як розташовані планети на небосхилі першим у своєму трактаті «Велика математична побудова з астрономії», висловив давньогрецький астроном Птолемей. Він першим припустив, що вони здійснюють свої рухи по колу. Але Птолемей помилково вважав, що це планети, і навіть Місяць і Сонце рухаються навколо Землі. До роботи Коперника його трактат вважався загальноприйнятим як у арабському, і західному світі.

Від Брага до Кеплера

Після смерті Коперника його працю продовжив данець Тихо Браге. Астроном, який є дуже заможною людиною, обладнав острів, що належить йому, значними бронзовими колами, на які наносив результати спостереження за небесними тілами. Результати, отримані Браге, допомогли у дослідженні математики Йоганна Кеплера. Рух планет Сонячної системи саме німець систематизував і вивів три свої знамениті закони.

Від Кеплера до Ньютона

Кеплер вперше довів, що всі 6 відомих на той час планет рухаються навколо Сонця не по колу, а еліпсами. Англієць Ісаак Ньютон, відкривши закон всесвітнього тяжіння, суттєво просунув уявлення людства про еліптичні орбіти небесних тіл. Його пояснення, що припливи та відливи на Землі відбуваються під впливом Місяця, виявилися переконливими для наукового світу.

Навколо Сонця

Порівняльні розміри найбільших супутників Сонячної системи та планет Земної групи.

Термін, протягом якого планети здійснюють повний оборот навколо Сонця, природно різний. У Меркурія, найближчої до зірки, він становить 88 земних діб. Наша Земля проходить цикл за 365 днів та 6 годин. Найбільша у Сонячній системі планета Юпітер завершує свій оборот за 11,9 земних років. Ну а у Плутона, найбільш віддаленої від Сонця планети оборот і зовсім становить 247,7 року.

Слід також врахувати, що всі планети у нашій Сонячній системі рухаються не навколо світила, а навколо так званого центру мас. Кожна при цьому, обертаючись навколо своєї осі, злегка розгойдуються (подібно до юли). До того ж і сама вісь може ненабагато зміщуватися.

Чому планети обертаються навколо Сонця?

Чи ти коли-небудь обертав м'яч, прив'язаний до мотузочки?

Тоді ти знаєш, що поки м'яч обертається, він натягує мотузку. М'яч натягуватиме мотузку доти, доки триватиме його обертальний рух.

Планети рухаються так само, як твій м'ячик. Тільки вони мають набагато більшу масу. І крім того, планети обертаються довкола Сонця.

Але де ж мотузочка, яка їх утримує?

Насправді жодної мотузочки не існує. Існує невидима сила, яка змушує планети обертатися довкола Сонця. Вона називається силою земного тяжіння.

Польський вчений Микола Коперник першим виявив, що орбіти планет утворюють довкола Сонця кола.

Галілео Галілей погодився з цією гіпотезою та довів її за допомогою спостережень.

В 1609 Йоганн Кеплер розрахував, що орбіти планет не круглі, а еліптичні, причому в одному з фокусів еліпса знаходиться Сонце. Він встановив і закони, якими відбувається це обертання. Пізніше їх назвали "Закони Кеплера".

Потім англійський фізик Ісаак Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння і на підставі цього закону пояснив, як Сонячна система зберігає свою форму постійною. Кожна частка речовини, з якої складаються планети, притягує інші. Це називається гравітацією.

Завдяки гравітації кожна планета в Сонячній системі обертається своєю орбітою навколо Сонця і може полетіти в космічний простір.

Орбіти мають форму еліпса, тому планети наближаються то до Сонця, то віддаляються від нього.

Планети не можуть випромінювати світло. Сонце дає їм світло, тепло та життя.

<<< Назад

Вперед >>>

Теорія про світ, як геоцентричну систему, у минулі часи неодноразово піддавалася критиці та сумнівам. Відомо, що з доказом цієї теорії працював Галілео Галілей. Це йому належить фраза, що увійшла в історію: «І все-таки вона крутиться!». Але все ж таки не йому вдалося це довести, як думають багато хто, а Миколі Копернику, який у 1543 написав трактат про рух небесних тіл навколо Сонця. Дивно, але, незважаючи на всі ці докази, про круговий хід Землі навколо величезного світила, в теорії залишаються ще відкриті питання про причини, що спонукають її до цього руху.

Причини руху

Середньовіччя позаду, коли люди вважали нашу планету нерухомою, і її рухи вже ніхто не заперечує. А ось причини, через які Земля прямує в дорогу навколо Сонця, достеменно невідомі. Висунуто три теорії:

• інертне обертання;
• магнітні поля;
• дія сонячного випромінювання.

Існують інші, але вони не витримують критики. Цікаво й те, що питання: «У який бік обертається Земля навколо величезного небесного світила?», теж недостатньо коректне. Відповідь на нього отримана, але вона точна лише щодо загальноприйнятого орієнтира.

Сонце - це величезна зірка, довкола якої зосереджене життя в нашій планетарній системі. Всі ці планети здійснюють хід навколо Сонця своїми орбітами. Земля рухається третьою орбітою. Вивчаючи питання: «У який бік обертається Земля орбітою?», вчені зробили безліч відкриттів. Вони зрозуміли, що сама орбіта не ідеальна, тому наша зелена планета знаходиться від Сонця в її різних точках на відмінних один від одного відстанях. Тому було вираховано середнє значення: 149600000 км.

Найближче Земля до Сонця 3 січня, а далі – 4 липня. З цими явищами пов'язують поняття: найменший і найбільший тимчасовий день на рік, стосовно ночі. Вивчаючи те саме питання: «У який бік обертається Земля за своєю сонячної орбіті?», вчені зробили ще один висновок: процес кругового ходу відбувається і по орбіті, і навколо власного невидимого стрижня (осі). Зробивши відкриття цих двох обертань, вчені запитали не лише причин, що викликають такі явища, а й про форму орбіти, а також швидкість обертання.

Як вчені визначили, в який бік обертається Земля навколо Сонця у планетарній системі?

Орбітальну картину планети Земля описав німецький астроном і математик У своїй фундаментальній праці «Нова астрономія» він називає еліптичною орбіту.

Усі об'єкти лежить на поверхні Землі обертаються разом із нею, використовуючи загальноприйняті описи планетарної картини Сонячної системи. Можна сказати, що, спостерігаючи з боку півночі з космосу, питанням: «У яку бік обертається Земля навколо центрального світила?», відповідь буде так: «З заходу Схід».

Порівнюючи з рухами стрілки в годиннику - це проти її ходу. Таку думку прийняли щодо Полярної зірки. Те саме побачить людина, що знаходиться на поверхні Землі з боку Північної півкулі. Уявивши себе на кулі, що рухається навколо нерухомого світила, він побачить своє обертання праворуч наліво. Це рівносильно ходу проти стрілки годинника або із заходу на схід.

Земна вісь

Все це стосується й відповіді на запитання: «У який бік обертається Земля навколо осі?». - у протилежному ході стрілки годинника. Але якщо уявити себе спостерігачем у Південній півкулі, картина виглядатиме інакше – навпаки. Але, розуміючи, що у космосі поняття заходу та сходу відсутні, вчені відштовхнулися від земної осі та Полярної зірки, яку вісь спрямована. Це й визначило загальноприйняту відповідь на запитання: «У який бік обертається Земля навколо своєї осі та навколо центру Сонячної системи?». Відповідно Сонце показується вранці через обрій зі східного напрямку, а ховається від наших поглядів на заході. Цікаво те, що багато хто порівнює земні обороти навколо власного невидимого осьового стрижня з обертанням дзиги. Але при цьому земна вісь не видно і дещо нахилена, а не вертикальна. Все це відбивається на формі Земної кулі та еліптичної орбіти.

Зоряна та сонячна доба

Окрім відповіді на запитання: «У який бік обертається Земля за годинниковою або проти ходу стрілки годинника?», вчені розрахували час обороту навколо своєї невидимої осі. Воно складає 24 години. Цікаво, що це лише зразкове число. Фактично, повний оборот на 4 хвилини менший (23 год. 56 хв. 4,1 сек.). Це так званий зірковий день. Ми ж вважаємо добу сонячним днем: 24 години, тому що Землі на своїй планетарній орбіті щодня необхідні ще додаткові 4 хвилини, щоб повернутися на своє місце.

Наша планета перебуває у постійному русі, вона обертається навколо Сонця та власної осі. Земна вісь - уявна лінія, проведена від Північного до Південного полюса (вони при обертанні залишаються без руху) під кутом 66 033 ꞌ по відношенню до площини Землі. Люди не можуть помітити момент обертання, тому що всі предмети рухаються паралельно, їхня швидкість така ж. Це виглядало б так само, якби ми пливли на кораблі і не помічали рух предметів та об'єктів на ньому.

Повний оборот навколо осі завершується протягом однієї зіркової доби, що складається з 23 годин 56 хвилин і 4 секунд. За цей період то одна, то інша сторона планети повертається до Сонця, отримуючи від нього різну кількість тепла і світла. Крім цього обертання Землі навколо осі впливає на її форму (плескаті полюси - результат обертання планети навколо осі) і на відхилення при русі тіл у горизонтальній площині (річки, течії та вітру Південної півкулі відхиляються вліво, Північної - вправо).

Лінійна та кутова швидкість обертання

(Обертання Землі)

Лінійна швидкість обертання Землі навколо осі - 465 м/с або 1674 км/год у зоні екватора, у міру віддалення від нього швидкість поступово сповільнюється, на Північному та Південному полюсах вона дорівнює нулю. Наприклад, для громадян екваторіального міста Кіто (столиця Еквадору в Південній Америці) швидкість обертання якраз 465 м/с, а для москвичів, що живуть на 55 паралелі на північ від екватора, - 260 м/с (майже вдвічі менше) .

Щорічно швидкість обертання навколо осі знижується на 4 мілісекунди, що пов'язано із впливом Місяця на силу морських та океанічних відливів та припливів. Притягання Місяця «тягне» воду у напрямку, протилежному до осьового обертання Землі, утворюючи незначну силу тертя, що уповільнює швидкість обертання на 4 мілісекунди. Швидкість кутового обертання залишається скрізь однаковою, її значення – 15 градусів на годину.

Чому день змінюється вночі

(Зміна дня та ночі)

Час повного обороту Землі навколо осі – одна зіркова доба (23 години 56 хвилин 4 секунди), за цей часовий проміжок освітлена Сонцем сторона спочатку знаходиться «у владі» дня, тіньова – ночі, а потім навпаки.

Якщо Земля оберталася б по іншому і одна її сторона була постійно повернена до Сонця, то там була б висока температура (до 100 градусів Цельсія) і вся вода б випарувалася, на іншій б стороні - навпаки лютували морози і вода знаходилася під товстим шаром льоду. І перші, і другі умови були б неприйнятними для розвитку життя та існування людського образу.

Чому змінюються пори року

(Зміна пір року на Землі)

Внаслідок того, що вісь нахилена по відношенню до земної поверхні під певним кутом, її ділянки отримують у різний час різну кількість тепла і світла, що зумовлює зміну пір року. За астрономічними параметрами, необхідними для визначення пори року, за точки відліку беруть деякі моменти часу: для літа та зими це Дні сонцестояння (21 червня та 22 грудня), для весни та осені – Рівненства (20 березня та 23 вересня). З вересня по березень Північна півкуля повернута до Сонця менше часу і відповідно отримує менше тепла і світла, привіт зимушка-зима, Південна півкуля в цей час отримує багато тепла і світла, нехай живе літо! Проходить 6 місяців і Земля переходить на протилежну точку своєї орбіти і вже Північна півкуля отримує більше тепла та світла, дні стають довшими, Сонце піднімається вище – настає літо.

Якби Земля розташовувалася по відношенню до Сонця виключно у вертикальному положенні, то пори року взагалі б не існувало, адже всі точки на освітленій Сонцем половині отримували б однакову і рівномірну кількість тепла та світла.

Навряд чи варто пояснювати явище електромагнітної індукції. Суть закону Фарадея відома будь-якому школяру: під час руху провідника в магнітному полі амперметр реєструє струм (рис. А).

Але у природі існує ще одне явище індукції електричних струмів. Щоб зафіксувати його, проробимо нескладний досвід, показаний малюнку Б. Якщо перемішати провідник над магнітному, а неоднорідному електричному полі, у провіднику теж збуджується струм. ЕРС індукції у разі обумовлена ​​швидкістю зміни потоку напруженості електричного поля. Якщо ми змінимо форму провідника - візьмемо, скажімо, сферу і обертатимемо її в неоднорідному електричному полі, - то і в ній виявиться електричний струм.

Наступний досвід.Нехай три струмопровідні сфери різного діаметра ізольовано поміщені один в одного на кшталт матрьошок (рис. 4а). Якщо ми почнемо обертати цю багатошарову кулю в неоднорідному електричному полі, то виявимо струм не лише у зовнішньому, а й у внутрішніх шарах! Адже, за усталеними уявленнями, електричного поля всередині струмопровідної сфери не повинно бути! Однак прилади, що реєструють ефект, неупереджені! Причому за напруженості зовнішнього поля 40-50 В/см напруга струму у сферах досить високо - 10-15 кВ.

Рис.Б-Е. Б – явище електричної індукції. (Воно на відміну від попереднього навряд чи відомо широкому колу читачів. Ефект досліджено А. Комаровим у 1977 році. Через п'ять років було подано заявку у ВНДІДПЕ та отримано пріоритет на відкриття). Е – неоднорідне електричне поле. У формулі використані позначення: - едс електричної індукції, з - швидкість світла, N - потік напруженості електричного поля, t - час.

Відзначимо і такий результат дослідів: при обертанні кулі у східному напрямку (тобто так само, як обертається наша планета) у нього з'являються магнітні полюси, що за розташуванням збігаються з магнітними полюсами Землі (рис. За).

Суть наступного досвіду показано малюнку 2а. Струмопровідні кільця та сфера розташовані так, що їх осі обертання розцентровані. При обертанні обох тіл в ту саму сторону в них індукується електричний струм. Він існує і між кільцем і кулею, які є безрозрядним сферичним конденсатором. Причому появи струмів ніякого додаткового зовнішнього електричного поля не требуется. Не можна приписати цей ефект і зовнішньому магнітному полю, оскільки за рахунок його напрям струму у сфері вийшло б перпендикулярним до того, що виявляється.

І останній досвід.Помістимо струмопровідну кулю між двома електродами (рис. 1а). При подачі на них напруги, достатньої для іонізації повітря (5-10кВ), шар починає обертатися і в ньому збуджується електричний струм. Обертальний момент у даному випадку обумовлений кільцевим струмом іонів повітря навколо кулі та переносним струмом - рухом окремих точкових зарядів, що осіли на поверхні кулі.

Усі перелічені досліди можна провести у шкільному фізичному кабінеті на лабораторному столі.

А тепер уявіть, що ви гігант, порівнянний із Сонячною системою, і спостерігаєте досвід, що триває вже мільярди років. Навколо жовтого світила летить своєю орбітою наша блакитна планета. Верхні шари її атмосфери (іоносфера), починаючи з висоти 50-80 км, насичені іонами та вільними електронами. Вони виникають під дією сонячної радіації та космічного випромінювання. Але концентрація зарядів на денній та нічній сторонах неоднакова. Вона набагато більша з боку Сонця. Різна щільність зарядів між денною та нічною напівсферами є не що інше, як різниця електричних потенціалів.

Ось ми й підійшли до розгадки: «Чому ж обертається Земля?»Зазвичай найпоширенішою відповіддю було: «Це її властивість. У природі все обертається – електрони, планети, галактики...». Але порівняйте малюнки 1а і 1б, і ви отримаєте більш конкретну відповідь. Різниця потенціалів між освітленою та неосвітленою частинами атмосфери породжує струми: кільцевий іоносферний та переносний поверхнею Землі. Вони й крутять нашу планету.

Крім того, відомо - атмосфера та Земля обертаються практично синхронно. Але їх осі обертання не збігаються, тому що на денному боці іоносфера притиснута до планети сонячним вітром. В результаті Земля обертається у неоднорідному електричному полі іоносфери. Тепер порівняємо малюнки 2а і 2б: у внутрішніх шарах земної тверді повинен текти струм, зворотний за напрямом іоносферного, - механічна енергія обертання Землі перетворюється на електричну. Виходить планетарний електрогенератор, що приводиться в дію сонячною енергією.

Малюнки 3а і 3б нагадують, що кільцевий струм у надрах Землі - головна причина її магнітного поля. До речі, тепер зрозуміло, чому воно слабшає під час магнітних бур. Останні – наслідок сонячної активності, яка збільшує іонізацію атмосфери. Кільцевий струм іоносфери посилюється, його магнітне поле зростає та компенсує земне.

Наша модель дозволяє відповісти на одне запитання. Чому відбувається західний дрейф світових магнітних аномалій? Він становить приблизно 0,2 ° на рік. Ми вже згадували про синхронне обертання Землі та іоносфери. Насправді це не зовсім так: між ними є деяке ковзання. Наші розрахунки показують: якщо іоносфера за 2000 років зробить на оборот менше, ніж планета, світові магнітні аномалії матимуть існуючий дрейф на захід. Якщо на один оборот більше - зміниться полярність геомагнітних полюсів, а магнітні аномалії почнуть дрейфувати на схід. Напрямок струму землі визначається позитивним чи негативним прослизанням між іоносферою і планетою.

Взагалі, аналізуючи електричний механізм обертання Землі, виявляємо дивну обставину: сили космосу, що гальмують, мізерно малі, «підшипників» у планети немає, а за нашими розрахунками, на її обертання витрачається потужність порядку 10 16 Вт! Без навантаження така динамо-машина має піти врозріз! Але це не відбувається. Чому? Відповідь напрошується одна - через опір порід землі, якими йде електричний струм.

У яких геосферах він переважно протікає й у чому, крім геомагнітного поля, проявляється?

Заряди іоносфери взаємодіють насамперед із іонами Світового океану, і, як відомо, у ньому справді є відповідні струми. Ще один результат такої взаємодії – глобальна динаміка гідросфери. Щоб пояснити її механізм, наведемо приклад. У промисловості застосовуються електромагнітні пристрої для перекачування чи перемішування рідких розплавів. Це роблять електромагнітні поля, що біжать. Подібним чином перемішуються води океану, але тут працює не магнітне, а електричне поле. Однак у своїх роботах академік В. В. Шулейкін довів, що струми Світового океану створювати геомагнітне поле не можуть.

Отже, його причину треба шукати глибше.

Океанічне дно, зване літосферним шаром, складається переважно з порід із великим електричним опором. Тут головний струм індукуватись теж не може.

А ось у наступному шарі - в мантії, яка починається з дуже характерної межі Мохо і має хорошу електропровідність, можуть наводитися значні струми (рис. 4б). Але тоді вони мають супроводжуватись термоелектричними процесами. Що ж спостерігається насправді?

Зовнішні шари Землі до половини її радіусу перебувають у твердому стані. Однак саме з них, а не з рідкого ядра Землі надходить розплавлена ​​порода вулканічних вивержень. Є підстави вважати, що рідкі ділянки верхньої мантії розігріті електричною енергією.

Перед виверженням у вулканічних районах відбувається ціла серія підземних поштовхів. Електромагнітні аномалії, що відзначаються при цьому, підтверджують, що поштовхи мають електричну природу. Виверження супроводжується каскадом блискавок. Але найголовніше графік активності вулканів збігається з графіком сонячної активності та корелюється зі швидкістю обертання Землі, зміна якої автоматично призводить до збільшення індукційних струмів.

А ось що встановив академік Азербайджанської АН Ш. Мехтієв: грязьові вулкани у різних регіонах світу оживають та припиняють дію майже одночасно. І тут активність сонця збігається із вулканічною.

Вулканологи знайомі і з таким фактом: якщо змінювати полярність на електродах приладу, що заміряє опір лави, що випливає, то його показання змінюються. Це можна пояснити тим, що кратер вулкана має потенціал, відмінний від нуля, - знову проявляється електрика.

А зараз торкнемося ще одного катаклізму, який, як ми побачимо, теж має зв'язок із запропонованою гіпотезою планетарної динамо-машини.

Відомо, що безпосередньо перед землетрусами та під час них змінюється електричний потенціал атмосфери, проте механізм цих аномалій досі не вивчений. Найчастіше перед поштовхами світиться люмінофор, виблискують дроти, виходять з ладу електричні споруди. Наприклад, при ташкентському землетрусі згоріла ізоляція кабелю, що тягнувся до електрода на глибині 500 м. Передбачається, що електричний потенціал ґрунту вздовж кабелю, що викликав його пробій, був від 5 до 10 кВ. До речі, геохіміки свідчать, що підземний гул, свічення піднебіння, зміна полярності електричного поля приземної атмосфери супроводжуються безперервним виділенням озону з надр. А це, по суті, іонізований газ, який виникає при електричних розрядах. Такі факти змушують говорити про існування підземних блискавок. І знову активність сейсмічності збігається з графіком сонячної активності.

Про існування електричної енергії в надрах землі знали ще минулого століття, не надаючи їй великого значення в геологічному житті планети. Але кілька років тому японський дослідник Сасакі дійшов висновку, що головна причина землетрусів над рухах тектонічних плит, а кількості електромагнітної енергії, яку земна кора акумулює від сонця. Поштовхи, як стверджують Сасакі, виникають, коли накопичена енергія перевищує критичний рівень.

Що ж, на наш погляд, є підземною блискавкою? Якщо струм йде за провідним шаром, щільність зарядів за його перерізом приблизно однакова. Коли ж розряд пробиває діелектрик, струм спрямовується дуже вузьким каналом і підпорядковується не закону Ома, а має так звану S-подібну характеристику. Напруга в каналі залишається постійною, а струм досягає колосальних величин. У момент пробою вся речовина, охоплена каналом, переходить у газоподібний стан - розвивається надвисокий тиск і відбувається вибух, що веде до коливань та руйнувань порід.

Силу вибуху блискавки можна спостерігати при попаданні в дерево - стовбур розлітається в тріски. Фахівці використовують її для створення електрогідравлічного удару (ефект Юткіна) у різних пристроях. Ними подрібнюють міцні породи, деформують метали. У принципі механізм землетрусу та електрогідравлічного удару подібні. Різниця ж - у потужності розряду та в умовах виділення теплової енергії. Масиви гірських порід, маючи складчасту будову, стають велетенськими надвисоковольтними конденсаторами, які можуть кілька разів перезаряджатися, що призводить до повторних потрясінь. Іноді заряди, пробиваючись на поверхню, іонізують атмосферу – і виникає свічення неба, обпалюють ґрунт – і відбуваються пожежі.

Тепер, коли в принципі генератор Землі визначений, хотілося б торкнутися його можливостей, корисних для людей.

Якщо вулкан працює на електричному струмі, то можна знайти його електричний ланцюг і переключити струм на свої потреби. За потужністю один вулкан замінить приблизно сотню великих електростанцій.

Якщо землетрус обумовлений накопиченням електричних зарядів, їх можна використовувати як невичерпне екологічно чисте джерело електроенергії. А внаслідок її «перепрофілювання» із зарядки підземних блискавок на мирну працю зменшиться сила та кількість землетрусів.

Настав час комплексного, цілеспрямованого вивчення електричної будови Землі. Сховані в ній енергії колосальні, і вони здатні як ощасливити людство, так і у разі незнання призвести до катастрофи. Адже при пошуках з корисними копалинами вже активно застосовують надглибоке буріння. У деяких місцях штанги бурів можуть пронизати наелектризовані шари, відбудуться короткі замикання, порушиться природний баланс електричних полів. Хто знає – якими будуть наслідки? Можливо і таке: по металевій штанзі піде величезний струм, який перетворить свердловину на штучний вулкан. Було щось подібне...

Не вдаючись поки в подробиці, зауважимо, що тайфуни та урагани, посухи та повені, на нашу думку, також пов'язані з електричними полями, у розстановку сил яких дедалі більше втручається людина. Чим завершиться таке втручання?