Что это — орбита: движение земли, солнца, виды орбит, календарь

Понятие орбиты

Итак, что такое орбита планеты? Самое простое определение: орбита — это путь тела вокруг Солнца. Тяготение вынуждает космическое тело двигаться по одному и тому
же пути вокруг звезды из года в год, из миллиона лет в следующий миллион. В среднем планеты имеют эллипсоидную орбиту. Чем ближе ее форма приближена к кругу,
тем стабильнее погодные условия на планете.

Основные характеристики орбиты – период обращения и радиус. Средний радиус – это средняя величина между минимальным значением диаметра орбиты и
максимальным. Период обращения – это тот отрезок времени, который необходим небесному телу для того, чтобы полностью пролететь вокруг звезды.Чем больше
расстояние, разделяющее звезду и планету, тем больше будет период обращения, поскольку воздействие гравитации звезды на окраине системы гораздо слабее, чем в ее центре.

Поскольку абсолютно круглой не может быть ни одна орбита, в течение планетарного года планета бывает на различном удалении от звезды. Место, где
планета ближе всего расположена к звезде, принято называть периастром. Точка, самая далекая от светила, напротив, именуется апоастром. Для Солнечной системы это
перигелий и афелий соответственно.

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость — это скорость, с которой надо горизонтально запустить объект, чтобы он стал вращаться вокруг Земли по круговой орбите.

Чем больше высота, с которой мы запускаем объект, тем меньше эта скорость. Например, Международная космическая станция летает на высоте 400 км со скоростью 7,6 км/с, а Луна — на расстоянии 384 500 км от Земли со скоростью 1 км/с. «Нулевой» высоте соответствует скорость 7,9 км/с, что обычно и называют первой космической скоростью.

Точно так же Земля вращается вокруг Солнца почти по круговой орбите со скоростью ≈ 30 км/с. Это и есть первая космическая скорость относительно Солнца на таком расстоянии от него.

Если скорость спутника чуть больше первой космической для его высоты, его орбита будет эллипсом. Все спутники вокруг Земли и планеты вокруг Солнца движутся именно по эллипсам. И орбиты комет — тоже эллипсы, только очень вытянутые, так что кометы улетают по ним «в даль тёмную», лишь изредка возвращаясь к Солнцу «погреть бока».

Иными словами, первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.

Доказательства движения Земли вокруг Солнца

Впервые предположение о том, что Земля движется вокруг Солнца по орбите высказал древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III в. до н. э. Но этой идее не дали развиться контраргументы слишком влиятельных соперников: Аристотеля, Птолемея и Платона. Долгие столетия господствовала геоцентрическая система мира, вплоть до работ Коперника 1534 года. С этого периода стали укореняться мысли о наличии орбитального движения Земли.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической системАвтр: Оригинальный образ Нико Ланга

Доказательствами того, что движение Земли вокруг Солнца существует являются:

  • параллактическое смещение звёзд дважды в год на один и тот же угол;
  • годичное аберрационное смещение звёзд;
  • непрерывное изменение положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солнца, азимутальный угол восхода и заката.

Параллактическое смещение звёзд

Годичные параллаксы звёзд – изменение местоположения наблюдаемой звезды, объясняющееся изменением положения наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Это смещение незаметно невооружённому глазу, так как звёзды удалены от нас на очень большие расстояния.

Для наблюдения за этим явлениям ранее использовали прибор гелиометр. В начале XX в. Фрэнком Шлезингером была разработана стандартная методика определения параллаксов способом фотографирования.

Современные способы измерения координат звёзд – космические телескопы и сверхдальная радиоинтерферометрия.

Движение Земли вокруг Солнца доказывает годичное аберрационное смещение звёзд

Аберрация – угол между наблюдаемым (видимым) и истинным направлением на светило. Годичное аберрационное смещение звёзд было открыто в 1728 году английским астрономом Дж. Брадлеем.

Дело в том, что пока свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истинное направление на звезду, а на расчетное.

Эклиптика

Нам кажется, что Солнце перемещается по небосводу, на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси. Путь, который Солнце за год проходит по видимой части атмосферы, называют эклиптикой. Эклиптика – это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Эклиптика с небесным экватором в современную эпоху образует угол 23°27′. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В этих точках Солнце бывает 20 либо 21 марта и 23 сентября.

Промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Тропический год на 20 мин. 24 сек. короче звёздного, т. к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца.

Экзопланеты

Звезды и планетные системы, как правило, рождаются в звездных скоплениях, а не образуются изолированно. Протопланетные диски могут сталкиваться с молекулярными облаками внутри скопления или красть материал из них, и это может привести к тому, что диски и их результирующие планеты будут иметь наклонные или ретроградные орбиты вокруг своих звезд. Ретроградное движение также может быть результатом гравитационного взаимодействия с другими небесными телами в той же системе (см. Механизм Козаи ) или близкого столкновения с другой планетой, или может случиться так, что сама звезда перевернулась на ранней стадии формирования их системы из-за взаимодействий между ними. магнитное поле звезды и диск, образующий планету.

В аккреционном диске протозвезды IRAS 16293-2422 есть части, вращающиеся в противоположных направлениях. Это первый известный пример встречного вращения аккреционного диска. Если эта система образует планеты, внутренние планеты, вероятно, будут вращаться в направлении, противоположном направлению внешних планет.

WASP-17b была первой экзопланетой, которая, как было обнаружено, вращается вокруг своей звезды, противоположной направлению вращения звезды. Днем позже было объявлено о второй такой планете: HAT-P-7b .

В одном исследовании более половины всех известных горячих юпитеров имели орбиты, которые были смещены с осью вращения их родительских звезд, а у шести орбиты были обратными.

Последние несколько гигантских ударов во время как правило, являются основным фактором, определяющим скорость вращения планет земной группы . Во время стадии гигантского столкновения толщина протопланетного диска намного больше, чем размер планетарных зародышей, поэтому столкновения с равной вероятностью произойдут с любого направления в трех измерениях. Это приводит к наклону оси аккрецированных планет в диапазоне от 0 до 180 градусов с любым направлением так же вероятно, как и любое другое с равной вероятностью как прямого, так и ретроградного вращения. Поэтому прямое вращение с небольшим наклоном оси, обычное для планет земной группы Солнечной системы, за исключением Венеры, не характерно для планет земной группы в целом.

Наш дом – планета Земля

Планета Земля движется вокруг Солнца по эллиптической (почти круговой) орбите. Её средняя скорость движения составляет 29,765 км/с. В афелии же она равна 29,27 км/с, а в перигелии принимает значение 30,27 км/с. Чтобы обогнуть светило и вернуться в ту же точку, голубой планете нужно отмахать ни много ни мало, а целых 939,1 млн. км. Это огромное расстояние она преодолевает всего за 365,26 солнечных суток. Такой отрезок времени, который необходим небесному телу-спутнику, чтобы совершить полный оборот вокруг главного тела, называют сидерическим периодом или годом.


Земля

От Солнца Земля отстоит на расстоянии: в афелии 152,083 млн. км, в перигелии соответственно 147,117 млн. км. Большая полуось орбиты равняется 149,6 млн. км. Эту цифру уже давно взяли за основную единицу измерения и называют астрономической единицей (а. е.). В Солнечной системе в а. е. измеряются расстояния между планетами, что очень удобно, так как даёт наглядное представление об их удалённости от Солнца и от планеты Земля.

Согласно многочисленным научным данным и исследованиям, планета образовалась из Солнечной туманности примерно 4,54 миллиардов лет назад, и вскоре после этого приобрела свой естественный спутник — Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад.

К формированию на нашей планете океанов привела так называемая кометная бомбардировка. Кроме того, падающие на поверхность земного шара астероиды способствовали серьезным изменениям окружающей среды. Именно астероиды виновны в исчезновении различных живых существ, населявших нашу планету много миллионов лет тому назад.

География

§ 5. Движения Земли

Вспомните

Что такое орбита планеты? Какую форму она имеет? Какая планета расположена ближе всех к Солнцу? Какое место по удаленности от Солнца занимает Земля? Заметно ли для человека ее движение?

По человеческим меркам Земля огромна. Она весит 6 000 000 000 000 000 000 000 т! Поэтому людям, живущим на Земле, трудно поверить, что такое огромное тело находится в постоянном движении. Два основных вида движения Земли, известных человечеству с давних времен, — вращение вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Рис. 15. Вращение Земли вокруг своей оси

Вращение Земли вокруг своей оси. Землю часто сравнивают с огромным волчком, но, в отличие от волчка, ось Земли — воображаемая линия. Кроме того, земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Земная ось строго ориентирована в космическом пространстве. Ее северный конец направлен на Полярную звезду (рис. 15).

Точки пересечения воображаемой земной оси с поверхностью Земли называются географическими полюсами. Таких полюсов два — Северный и Южный.

Все объекты на земной поверхности вращаются вместе с Землей. Если наблюдать за нашей планетой из космоса со стороны Северного полюса, можно увидеть, что она вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, т. е. с запада на восток. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает примерно за 24 ч. Этот период называется сутками.

Географические следствия вращения Земли вокруг своей оси:

  1. Вращение Земли влияет на ее форму: она немного сплюснута у полюсов.
  2. Из-за вращения Земли все движущиеся по ее поверхности тела отклоняются в Северном полушарии вправо по ходу своего движения, а в Южном — влево.
  3. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи.

Если бы земная ось не была строго ориентирована в пространстве, Земля двигалась бы беспорядочно «кувыркаясь».

Если Земля перестала бы вращаться вокруг своей оси и вокруг Солнца, она была бы обращена к Солнцу всегда одной стороной, на которой был бы вечный день. Температура на этой стороне Земли достигла бы 100°С и более, и вся вода испарилась бы. Неосвещенная сторона планеты превратилась бы в царство вечного холода, где в виде гигантской ледяной шапки скопилась бы земная влага.

Движение Земли вокруг Солнца. Вы уже знаете, что Земля движется вокруг Солнца по орбите со скоростью 30 км/с. Она удалена от Солнца почти на 150 млн км (рис. 16). Это расстояние — огромное по человеческим меркам и незначительное для космоса — оказалось наилучшим для возникновения жизни.

Рис. 16. Вращение Земли вокруг Солнца

Для удобства продолжительность года считают равной 365 суткам. Оставшиеся 6 часов суммируются и каждые 4 года образуют дополнительные сутки. Такие годы называются високосными, в них не 365, а 366 суток. В високосные годы в самом коротком месяце — феврале — не 28, а 29 дней.

Расчеты ученых показывают, что за все время существования Земли — 4,6 млрд лет — расстояние между ней и Солнцем оставалось практически неизменным.

Если бы Солнце перестало притягивать Землю, она бы улетела в космос в 40 раз быстрее пули! Если бы Земля двигалась по орбите медленнее, она не смогла бы противостоять притяжению Солнца и упала бы на него.

Если бы Земля находилась ближе к Солнцу, температура на ней была бы намного выше. На Венере, которая ближе к Солнцу на 42 млн км, температура около 500°С! Если бы Земля находилась дальше от Солнца, температура на ней была бы отрицательной. Марс удален от Солнца на 228 млн км и на его поверхности температура -60°С. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 сут. и 6 ч. Этот период называется годом.

Вопросы и задания

  1. Назовите два основных вида движения Земли.
  2. В какую сторону происходит вращение Земли вокруг своей оси?
  3. Назовите следствия вращения Земли вокруг своей оси.
  4. Назовите следствия вращения Земли вокруг Солнца.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца

Как Земля, так и все остальные планеты нашей солнечной системы движутся по своей траектории вокруг Солнца. Скорость их движения и траектория могут быть разными, однако все они держатся у нашего естественного светила.

Движение планет по орбите вокруг Солнца происходит под воздействием двоих сил:

  • до центровой (сила тяготения Солнца);
  • от центровой (силы инерции во время поступательного движения).

Срок, за который планеты совершают полный оборот вокруг Солнца, естественно различный. У Меркурия, самой ближней к звезде, он составляет 88 земных суток. Наша Земля проходит цикл за 365 дней и 6 часов. Самая крупная в Солнечной системе планета Юпитер завершает свой оборот за 11,9 земных лет. Ну а у Плутона, — наиболее удаленной от Солнца планеты оборот и вовсе составляет 247,7 года. +

Закон всемирного тяготения

Солнце является самым крупным объектом в нашей галактике. Масса нашего светила в разы превышает массу всех остальных тел в совокупности. А в физике, как известно, действует сила всемирного тяготения, которую никто не отменял, в том числе, и для Космоса.

Ее закон гласит, что тела с меньшей массой притягиваются к телам с большей массой. Именно поэтому все планеты, спутники и другие космические объекты и притягиваются к Солнцу, самому крупному из них.

Сила тяготения, к слову, аналогичным образом работает и на Земле.

Вспомните, что происходит с теннисным мячиком, брошенным в воздух. Он падает, притягиваясь к поверхности нашей планеты.

Понимая принцип стремления планет к Солнцу, возникает очевидный вопрос: почему они не падают на поверхность звезды, а движутся вокруг нее по собственной траектории. И этому также имеется вполне доступное объяснение.

Инерция

Согласно теории об образовании нашей звезды, около 4,57 млрд. лет назад в космосе возникло огромное количество пыли, которое постепенно превратилось в диск, а затем – в Солнце. Внешние частички этой пыли стали соединяться между собой, образуя планеты. Уже тогда они по инерции начали вращаться вокруг звезды и продолжают двигаться по той же траектории и сегодня.

Следует также учесть, что все планеты в нашей Солнечной системе движутся, не вокруг светила, а вокруг так называемого центра масс. Каждая при этом, вращаясь вокруг своей оси, слегка раскачиваются (подобно юле). К тому же и сама ось может ненамного смещаться.

Что же касается орбиты каждого из объектов, то траектория их движения зависит от скорости и массы. А эти показатели у всех объектов, как вы понимаете, разные. Вот почему Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, и никак иначе.

Таким образом, инерционное движение отдалят планету от Солнца, но до центровая сила искривляет траекторию и удерживает планету на орбите. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении, по тому же направлению и обращаются планеты вокруг своей оси (исключение Венера и Уран).

Практически каждая планета в период своего формирования подвергалась множеству ударов астероидов, в результате которых изменялась ее форма и радиус орбиты. Немаловажную роль играет также и тот факт близкого формирования группы планет и большого скопления космического мусора, в результате чего расстояние между ними минимальное, что, в свою очередь, приводит к нарушению гравитационного поля.

Что это означает для нас

Мы не замечаем движения нашей планеты, но, если бы Земля внезапно остановилась, это имело бы плачевные последствия. Наша орбита установилась под влиянием солнечного притяжения и собственного движения планеты. Увеличение в несколько раз первого параметра и/или уменьшение второго приведет к тому, что Земля упадет на Солнце. Обратная ситуация, где солнечная гравитация исчезнет или существенно уменьшится, а планета начнет двигаться сильнее — опасна тем, что мы по касательной улетим в открытое космическое пространство.

А беспокойство о скором столкновении галактик являются преждевременными. Скорость движения Млечного Пути является относительно небольшой. На расстояние равное собственному диаметру он смещается не менее, чем за 200-300 млн лет.

Какая орбита Земли

Как известно сейчас, Земля вращается вокруг Солнца по определённой траектории. Что она собой представляет? Иоганн Кеплер определил, что планеты движутся по эллиптической линии. В том числе и наша Земля. Хотя ранее астрономы считали, что эта линия является окружностью.

Так вот, эллиптическая орбита похожа на сплюснутый круг. Вдобавок у неё выделяют эксцентриситет. По нему определяют насколько форма подобна окружности. Значение эксцентриситета может варьироваться от 0 до 1. Где 0 это идеальный круг со звездой в центре, а 1 сильно сплюснутый шар. Данный параметр нашей планеты составляет 0,0167. Другими словами, орбита Земли очень похожа на вытянутую окружность.

Орбита Земли

Помимо этого, в орбитальной характеристике важным моментом является то, насколько далеко тело располагается от своего главного светила. Для этого существуют специальные точки орбиты астрономического объекта:

  • апоцентр — точка, где тело как дальше находится от своего светила;
  • перицентр — самая ближняя точка к центральному светилу.

Первый закон Кеплера

Кеплер обратил внимание,
что результаты наблюдений Браге расходятся с представлениями о круговой
траектории обращения планет вокруг Солнца. Особенно это касалось Марса, чья
траектория движения по наблюдения датчанина никак не могла описывать идеальный
круг

Браге был очень точен в своих расчетах и сомнений в их правдивости у его
последователя не возникло.

Тогда немецкий математик
принял орбиты за эллипсы, у каждого из которых есть два фокуса. Это условные
точки, выбранные таким образом, что сумма расстояний от них до любой точки
эллипса – величина постоянная.  При этом
для эллиптической орбиты в одном из фокусов находится Солнце.

Форма эллипса вычисляется
благодаря отношению фокального расстояния к большой полуоси орбиты. Полученное
значение описывает эксцентриситет орбиты. Если он равен нулю – орбита
представляет собой идеальную окружность, от нуля до единицы – эллипс различной
вытянутости, больше единицы – параболу.

Вращательное движение: перемещение, скорость и ускорение

Если вы привыкли решать задачи о прямолинейном движении типа “некто движется из пункта А в пункт Б”, то задачи о вращательном движении можно формулировать аналогично, но для этого нужно приобрести некоторый опыт. На рис. 7.1 мяч движется криволинейно по окружности, а не прямолинейно по линии. Это движение можно было бы описать как комбинацию прямолинейных движений с координатами X и Y. Однако гораздо удобнее характеризовать его иначе, а именно как вращательное движение с одной координатой ​\( \theta \)​. В данном примере вращательного движения перемещение можно характеризовать углом \( \theta \) так же, как в прямолинейном движении перемещение характеризуется расстоянием \( s \). (Более подробно перемещение при прямолинейном движении описывается в главе 3.)

Стандартной единицей измерения перемещения при вращательном движении является радиан (рад), а не градус. Полная окружность охватывает угол величиной ​\( 2\pi \)​ радиан, что равно 360°. Соответственно, половина окружности охватывает угол величиной ​\( \pi \)​ радиан, а четверть окружности — ​\( \pi/2 \)​.

Как преобразуются величины углов из градусов в радианы и обратно? Достаточно определить, сколько радиан приходится на один градус, т.е. вычислить отношение ​\( 2\pi \)​/360°. Например, величина угла 45° в радианах равна:

Аналогично, для преобразования величины угла из радианов в градусы следует определить, сколько градусов приходится на один радиан, т.е. вычислить отношение 360°/​\( 2\pi \)​. Например, величина угла ​\( \pi/2 \)​ в градусах равна:

Формулировка вращательного движения в терминах прямолинейного движения очень удобна. Напомним основные формулы прямолинейного движения, которые подробно описываются в главе 3:

Теперь для вывода аналогичных основных формул вращательного движения достаточно в формулах прямолинейного движения вместо расстояния ​\( s \)​, которое характеризует прямолинейное перемещение, подставить угол ​\( \theta \)​, который характеризует угловое перемещение. А как определяется угловая скорость? Очень просто. Угловая скорость ​\( \omega \)​ определяется аналогично, как изменение угла за единицу времени, и равна количеству радианов, пройденных за секунду:

Обратите внимание, как похоже это выражение для угловой скорости на выражение для линейной скорости:

Давайте теперь вычислим угловую скорость мяча на рис. 7.1. Он совершает полный круг, охватывающий ​\( 2\pi \)​ радиан, за 1/2 с, а значит, его угловая скорость равна:

(Величина угла, выраженная в радианах, равна отношению длины дуги окружности к длине ее радиуса. Поэтому радиан — это безразмерная величина, и ее обозначение (рад) часто опускается. Соответственно, угловую скорость принято указывать “в обратных секундах” как с-1, т.е. без указания единицы измерения углов. — Примеч. ред.)

Угловое ускорение ​\( \alpha \)​ определяется аналогично линейному ускорению:

Оно определяется как изменение угловой скорости за единицу времени и измеряется в радианах на секунду в квадрате. Если скорость за 2 с изменилась от величины ​\( 4\pi c^{-1} \)​ до величины \( 8\pi c^{-1} \), то чему равно угловое ускорение? Подставим эти численные значения в предыдущую формулу и получим:

Итак, для описания вращательного движения у нас есть следующие аналоги: для линейного перемещения ​\( s \)​ — угловое перемещение ​\( \theta \)​, для линейной скорости ​\( v \)​ — угловая скорость ​\( \omega \)​ и для линейного ускорения ​\( a \)​ — угловое ускорение ​\( \alpha \)​.

На основании этой аналогии можно легко вывести основные формулы вращательного движения (подобно основным формулам прямолинейного движения, которые подробно описываются в главе 3):

Более подробно эти выражения рассматриваются далее в главе 10 при описании момента импульса и момента силы.

Венера

Следующая планета в нашей системе – Венера. Единственная, на которой Солнце встает на западе и садится на востоке. Расстояние до центра системы – 108 миллионов километров. Благодаря этому скорость движения планеты по орбите значительно меньше, чем у Меркурия (всего 35 километров в секунду). Причем это единственная планета, у которой орбита действительно представляет собой практически идеальную окружность – погрешность (или, как говорят эксперты, эксцентриситет) крайне мала.

Третий закон Кеплера

Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Согласно третьему закону Кеплера, между периодом обращения планет вокруг Солнца и средним расстоянием от Солнца до планеты или спутника устанавливается связь. Этот закон выполняется как для планет, так и для спутников с погрешно­стью менее 1%.

Третий закон Кеплера

T1 и T2 — периоды обращения двух планет

a1 и a2 — большие полуоси орбит планет

На основании этого закона можно вычис­лить продолжительность года (времени полного оборота вокруг Солнца) любой планеты, если известно ее расстояние до Солнца.

Также можно проделать обратное — рассчитать орбиту, зная период обращения.

Характеристика Галактики Млечный путь

Наша Галактика Млечный путь относится к спиральным галактикам с перемычкой. Существует древнегреческая легенда, почему она получила именно такое название. Она рассказывает, что титан Кронос ел новорожденных детей, которых рожала ему Рея. Для матери это было большое горе. После смерти пятого ребенок, мать приняла решение уберечь своего последнего сына – Зевса. Вместо младенца, девушка принесла Кроносу завернутый в одеяльце камень. После того, как титан ощупал сверток, он попросил мать покормить ребенка, так как его вес был слишком мал. Рея брызнула на камень молоко, но оно от него отскочило, и расположилось на небе в виде млечного пути. Когда Зевс вырос, он сверг Кроноса и стал главным среди всех богов.

На сегодняшний день Млечный путь способен поглощать другие галактики. Вокруг галактического пространства расположились многочисленные звездные скопления, которые рано или поздно попадают под его влияние и с помощью гравитационных сил затягиваются в рукава. Специалисты заметили, что сейчас Млечный путь поглощает маленькую галактику, расположившуюся в созвездии Стрельца.

Однако такая особенность у Галактики скоро исчезнет. Сегодня уже наблюдается взаимодействие между Млечным путем и Галактикой Андромеды, которая в 1,5 раза больше него. По мнению великих умов через какое-то время произойдет столкновение двух галактических пространств и Андромеда поглотит Млечный путь.

Характеристика Галактики Млечный путь:

  • диаметр примерно 100 тысяч световых лет;
  • в составе от 200 до 400 миллиардов звезд;
  • звезда Солнце от центра Галактики Млечный путь отдалена на 27 тысяч световых лет;
  • скорость вращения Солнечной системы вокруг центра 230 км/с. Чтобы совершить полный оборот вокруг центра требуется 235 млн. лет;
  • в совокупности все объекты Млечного пути весят 1,5 триллиона солнечных масс.

Знакомясь с основными характеристиками Галактики, нужно учитывать, что из-за больших размеров, в некоторых расчетах могут быть погрешности.

Размеры и структура

Центральную часть Млечного пути занимает ядро, в составе которого насчитываются миллиарды звезд. Размеры ядра Галактики измерить очень сложно, ученые предполагают, что его протяженность несколько тысяч парсек (1 парсека – 30,86 трлн. км). В центре находится черная дыра. Считается, что через середину Млечного пути проходит перемычка. Ее протяженность оценивают в 27 световых лет. По отношению к нашему Солнцу она находится под углом 44. В составе Галактики преобладают звезды, пыль, газ, созвездия. Более молодые образования отдалены от его центральной части.

Вокруг Млечного пути сосредоточено гало. В нем располагаются звездные скопления и карликовые галактики. Эти образования удерживаются гравитационными силами галактического пространства и вращаются вокруг него. В структуру нашей Галактики входит пять основных рукавов – Лебедь, Центавр, Стрелец, Орион, Персей.

Не менее интересным будет узнать, каковы же размеры нашей Галактики. Проведенные расчеты и исследования говорят, что ее диаметр составляет 100 тыс. световых лет, а ширина 1 тыс. световых лет. Несколько лет назад великие умы Канарского института выдвинули предположение, что размер Галактики Млечный путь может составлять 200 тыс. световых лет. А в 2020 году астрофизики в результате своего нового исследования предположили, что длина диаметра может достигать 1 млн. 900 тыс. световых лет. Однако данные расчеты подтверждены не были и пока остаются только теорией.

Спиральные рукава

Рукав представляет собой элемент галактического пространства, в котором сосредоточена большая часть пыли, газа, молодые звезды и даже звездные скопления. Они являются постоянной зоной галактической системы. Рукава имеются только у спиральных галактик, поэтому их часто называют спиральными. Плюс ко всему их структура закрученная, чем-то похожа на спираль.

Как уже было отмечено, в структуре Галактики Млечный путь насчитывается 5 спиральных рукавов. Все свои названия они получили в честь созвездия, в пределах которого расположены, – Лебедь, Орион, Центавр, Стрелец и Персей. Самый большой интерес вызывает рукав Орион, так как именно в нем находится планета Земля и вся Солнечная система. Именно этот рукав изучен лучше всего, но далеко еще не полностью.

Орион является самым маленьким спиральным рукавом в Галактике. В длину он достигает 11 тыс. световых лет, в толщину – 3,5 тыс. Располагается он примерно между Стрельцом и Персеем.

Конические сечения

Вернёмся к движению тела вокруг одного источника притяжения, например Солнца. Если тело запустить с первой космической перпендикулярно направлению на Солнце, оно полетит по окружности. Если запустить его в любом направлении, только не на само Солнце, со скоростью меньше второй космической, орбита будет эллипсом. При запуске со второй космической получится парабола. Если запустить с ещё большей скоростью, получится гипербола.

Эти кривые можно увидеть, пересекая конус плоскостью. Если ось конуса перпендикулярна плоскости, в пересечении получится окружность. Будем постепенно менять угол наклона плоскости к оси конуса. Линия пересечения превращается в эллипс, причём чем больше угол наклона, тем более вытянутым получается этот эллипс. Продолжим наклонять секущую плоскость до тех пор, пока она не станет параллельной одной из касательных плоскостей конуса. В этот момент линия пересечения — парабола. Наклоним ещё — получится гипербола.

Художник Мария Усеинова