Законы движения планет
Законы движения планет описывают, как планеты обращаются вокруг Солнца и почему их орбиты имеют определённую форму. Главная причина такого движения — сила всемирного тяготения, действующая между Солнцем и планетой.
Планета движется по орбите благодаря сочетанию двух причин: её начальной скорости и притяжения Солнца. Скорость направлена примерно по касательной к орбите, а сила тяготения — к Солнцу. Поэтому планета не летит прямо и не падает на Солнце, а непрерывно изменяет направление движения.
Здесь \(F\) — сила притяжения, \(M\) и \(m\) — массы Солнца и планеты, \(r\) — расстояние между их центрами, \(G\) — гравитационная постоянная. Эта зависимость является количественной основой закона всемирного тяготения. При движении по некруговой орбите расстояние до Солнца меняется, поэтому меняются и скорость планеты, и сила притяжения.
Когда Земля приближается к Солнцу, её орбитальная скорость увеличивается; когда удаляется — уменьшается. При этом площадь, которую радиус-вектор Земля—Солнце заметает за равные промежутки времени, остаётся одинаковой.
Орбита — это траектория движения, а не сила. Сила тяготения не «толкает» планету по окружности: она направлена к Солнцу и искривляет движение. Круговая орбита — только частный случай, а в общем случае орбиты планет близки к эллипсам.
Почему планета не падает прямо на Солнце?
Для круговой орбиты сила тяготения играет роль центростремительной силы: она всё время направлена к центру окружности. При изменении скорости или высоты орбита может стать эллиптической, а при достаточно большой скорости тело способно покинуть окрестности Солнца.
Главное
- Движение планет определяется их скоростью и притяжением Солнца.
- Сила тяготения искривляет траекторию; орбиты планет обычно близки к эллипсам.
- На некруговой орбите планета движется быстрее вблизи Солнца и медленнее вдали от него.