Танец планет: Танец планет — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Примечание:

В июне 2008 года МАС официально определил термин плутоид как обозначают подкласс транснептуновых карликовых планет. В этот письмо (июль 2008 г.) есть 3 «плутоида», которым так бросают вызов: Плутон, Эрида, и Макемаке.

Гигантские луны

Крупнейшими из них являются «Гигантские луны»:

• Земля: Луна
• Юпитер: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто ( 4 галилеевых спутника, открытых Галилеем в 1610 г. )
• Сатурн: Титан
• Нептун: Тритон

Множество меньших спутников, как каменистых, так и ледяных, находятся по всему миру. Солнечная система вращается вокруг всех планет , кроме для Mercury & Венера. Только у этих двух планет нет спутников.

Транснептуновые объекты

• Встречается только во внешней Солнечной системе за пределами 30 а.е.
• Плотность от 1,2 до 2 г/куб.см с указанием того, что они изготовлены в основном изо льда.

Примеры:

• Плутон и Эрида (транснептуновые карликовые планеты или «плутоиды»)
• Объекты пояса Койпера (30-50 а.е.)
• Харон, большой спутник Плутона
• Седна и Кваор: далекие большие ледяные тела

Остатки: малые тела Солнечной системы

астероидов:

• Изготовлен из камня и металлов (плотность 2-3 г/куб. см)
• Размеры: от нескольких сотен километров до размеров крупных валунов.
• Большинство из них находятся в Главном поясе астероидов (2,1–3,2 а.е.)
• Самая большая карликовая планета Церера

Метеороиды:

• Кусочки камня и металла (железо)
• Размеры: от песчинок до мелких валунов

Кометы:

• Композитный камень и лед «грязные снежки»
• Проявочные длинные хвосты газа и пыли сметаются с них когда они проходят вблизи Солнца.

Все это остаточный материал от первоначального формирования Солнечная система.

За пределами Кеплера

Но Солнечная система — это система многих тел :

• 8 планет
• Множественные лунные системы вокруг 6 планет
• Миллионы маленьких астероидов и ледяных тел
• Много мелких обломков (метеоров и комет)

Задача трех тел

Какова орбита малого тела в комбинированном гравитационном поле? поле двух более крупных объектов, вращающихся вокруг друг друга?

Некоторые примеры:

• Космический аппарат в системе Земля-Луна
• Астероид, вращающийся вокруг Солнца вблизи Юпитера.

• Решена «Ограниченная задача трех тел», в которой третье тело пренебрежимо малая масса по сравнению с двумя более массивными телами на круговых орбитах вокруг их общий центр масс.
• Найдено 5 «островов равновесия», вращающихся в ногу с два основных органа.

Точки Лагранжа Земля-Луна

Точки Лагранжа Земля-Луна

L ₄ и L ₅ являются стабильными :

Объекты могут быть захвачены на стабильных орбитах «головастика».

L ₁ до L ₃ являются нестабильными :

Объекты в этих точках легко сбиваются со своих орбит и дрейфовать (никаких долговременных орбит без особых обстоятельств, типа запуск двигателей для «маневров по удержанию места»).

Юпитер Троянские астероиды

Пример объектов, захваченных на устойчивых орбитах L ₄ и L ₅ Точки Лагранжа — это троянских астероидов Юпитера. Это два семейства астероидов, которые следуют за Юпитером и ведут его. вокруг Солнца как часть системы Солнце-Юпитер.

Юпитер Троянские астероиды.

Гравитационные взаимодействия

• Солнце примерно в 1000 раз массивнее всех планет, лун и комбинированные мелкие тела.
• Солнечная система (сегодня) в основном пустая, с большими расстояниями между крупными объектами.

• Гравитационное притяжение других тел обычно невелико по сравнению с гравитации Солнца.
• Но со временем они могут накапливаться…
• или они могут быть сильными, если случаются близкие встречи.

Дальние возмущения

Дополнительные гравитационные силы между объектами ускоряют тела. относительно их кеплеровских орбит

• Орбиты возмущены простыми кеплиеровскими путями
• Эффект сильнее всего, когда два объекта выстроены в линию в оппозиции (максимальное приближение друг к другу).
• Менее массивные объекты ускоряются больше.
• Возмущения могут накапливаться со временем, хотя обычно они в основном отменяются.

Несоответствующая орбита Урана

Уран — 7-я планета, вращающаяся вокруг Сатурна.

Последующие измерения орбиты Урана начали показывать систематические расхождения между прогнозируемым и фактическим положением Уран в небе. К 1840-м годам эти несоответствия стали размером с 1 угловую минуту!

• Уран был , ускоряя на своей орбите из-за комбинированного гравитация других массивных объектов в Солнечной системе.

• Дополнительное ускорение было от силы тяжести 8-го, пока неизвестно массивная планета, вращающаяся где-то за Сатурном!

Открытие Нептуна

Используя девиантные движения Урана, они самостоятельно рассчитал, где должна быть эта неизвестная 8 ^-я -я планета.

• Английские астрономы проигнорировали Адамса.
• Леверье убедил Галле в Берлине начать поиски.

23 сентября 1846 года Галле нашел Нептун всего в 52 угловых минутах от того места, где Леверье предсказал, что так и будет!

Это стало возможным потому, что между открытием Урана в 1781 г. 1840-х годах Нептун прошел через противостояние с Ураном, когда возмущение Урана гравитацией Нептуна является самым сильным. Если их конфигурация была бы соединением, не было бы измеримое возмущение. В конце концов Нептун был бы открыт случайно, как Уран, на самом деле Галилей видел его, наблюдая Юпитер, но думал, что это неподвижная звезда! [ПРИМЕЧАНИЕ: записные книжки Галилея показали, что он дважды наблюдал Нептун во время наблюдений за Юпитером 28 декабря 1612 года и 27 января 1613 года. В это время Нептун и Юпитер находились в небе в соединении. Поскольку это соединение также произошло недалеко от того времени, когда Нептун находился в оппозиции, его движение было очень небольшим и неразличимым для маленького телескопа Галилея, и он решил, что это неподвижная звезда.]

Близкие контакты

• Они могут резко изменить орбиты одного или обоих тел.
• Меньшие объекты сильнее подвержены влиянию близких встречи с более крупными телами.

Короткопериодические кометы

Приближающаяся комета на большой эллиптической или почти параболической орбите с очень длинный период выводится на меньшую эллиптическую орбиту с более короткий период после тесного гравитационного столкновения с Юпитером.

Пунктирная линия — это орбита, по которой шла бы комета, если бы у нее не было Встреча с Юпитером.

Сплошная линия показывает новую, меньшую эллиптическую орбиту кометы после близкое гравитационное столкновение с Юпитером,

Гравитационная рогатка

Космический корабль догоняет Юпитер сзади и ускоряется сильной гравитацией Юпитера. Это, в сочетании с орбитальным движением Юпитера, придать космическому кораблю ускорение, забросив его во внешний Солнечная система.

Этот метод «гравитации» используется для отправки космических аппаратов в внешнюю часть Солнечной системы, лишив Юпитер крошечной части его орбиты. энергия. Это гораздо более энергоэффективно, чем необходимость носить с собой очень тяжелая полезная нагрузка топлива, чтобы разогнать космический корабль до таких скоростей.

Это сделали все внешние исследователи Солнечной системы («Вояджер-1» и «Вояджер-2», Pioneer 10 и 11, Cassini и New Horizons).

Выше показан гравитационный траектор Кассини к Сатурну. Бусты с Венеры, Земли и Юпитера были использованы для доставки Кассини к Сатурну с минимальный расход топлива (и, следовательно, меньший вес корабля).

Обратный процесс, при котором происходит столкновение с космическим кораблем оказаться перед планетой, можно использовать для извлечения энергии из космический корабль, сбросив его глубже во внутреннюю часть Солнечной системы. Это сделано для космических кораблей, направляющихся к Меркурию, таких как MESSENGER.

• Комбинированные эффекты имеют тенденцию к усреднению в течение длительного времени.

• Повторяющиеся ускорения со временем суммируются и усиливаются.
• При регулярном близком контакте меньший объект может получить , дестабилизировав с течением времени и очистив его от исходного орбита.
• Если синхронизация позволяет избежать близких столкновений, орбита может быть стабилизированный .

Аналогия состоит в том, чтобы рассмотреть ребенка на качелях, которого толкает другой. человек:

Если толчки ребенка происходят в случайное время, иногда с их замахом и усилением их, иногда толкая их качание и замедляя их, они усредняются, а качание не многое изменить.

Однако, если все нажатия рассчитаны точно по времени, так что вы нажимаете кнопку ребенок каждый раз качается, синфазные толчки нарастают и качание ребенка усиливается.

Такой своевременный толчок называется возбуждающим резонанс .

Именование резонансов

• Первое число — это количество оборотов, совершенных телом самый возмущенный.
• Второе число — это количество витков, совершенных за одно и то же время возмутителем

Плутон находится в Резонансе 2:3 с Нептуном

Плутон совершает 2 оборота на каждые 3 оборота Нептуна.

Плутон — меньший объект, управляемый Нептуном.

Астероид Хильда находится в резонансе 3:2 с Юпитером

Хильда совершает 3 оборота на каждые 2 оборота Юпитера.

Хильда — меньший объект, управляемый Юпитером.

Резонансы в Солнечной системе

Резонансы Главного пояса астероидов с Юпитером

Пробелы Кирквуд — неустойчивые резонансы, очищенные от астероидов

Семейства астероидов — стабильные резонансы, населенные астероидами. обращаются с одинаковыми периодами.

Троянские астероиды — резонанс 1:1 с Юпитером

Резонансы пояса Койпера с Нептуном

Плутон и Плутино на резонансных орбитах 2:3

Twotinos — объекты на резонансных орбитах 1: 2

Системы Юпитер и Сатурн

Юпитер: 1:2:4 Лаплас Резонанс спутников Ио, Европы и Ганимеда

Сатурн: много резонансных лун и резонансных промежутков в кольцах.

Динамическая эволюция (снова)

• Динамическое состояние Солнечной системы меняется со временем по мере планеты взаимодействуют через их взаимную гравитацию.

• Близкие столкновения изменяют орбиты и даже могут пинать маленькие тела из Солнечной системы.
• Некоторые резонансы дестабилизируют орбиты малых тел, опустошая некоторые орбиты (Пробелы Кирквуда в астероидах, разрывы колец вокруг Сатурна)
• Некоторые резонансы стабильны, и объекты, занесенные в них, могут образовывать отдельные динамические «семейства» объектов.

По мере более подробного изучения Солнечной системы позже в этом курсе мы следите за признаками этой «динамической эволюции» и используйте ее для Помогите прочитать динамическую историю Солнечной системы.

Tracking the Wanderers — Блог, ранее известный как McWiki

Эта статья была первоначально опубликована в 2007 году и время от времени используется повторно путем изменения схемы соединений и поиска, которые используются во введении.

Летние соединения

В ближайшие несколько недель произойдёт интересное планетарное соединение.

10 июля 2008 года Сатурн будет очень близко к Марсу и будет привлекателен в поле зрения бинокля. К сожалению, их ближайшее сближение будет примерно в 22:30, и к тому времени они уже сядут на западе. Однако они должны быть видны близко друг к другу низко в западной части неба незадолго до захода солнца. И в то же время красивая четверть луны будет видна низко на юго-западе.

Соединения прекрасны и предоставляют большие возможности для легкой астрофотографии. Любая хорошая камера на штативе может запечатлеть два ярких объекта в небе на фоне большого звездного поля. (Примечание: обычные астрофотографии камеры обычно более привлекательны, если вы включаете некоторые объекты переднего плана — деревья, горизонт и т. д., чтобы установить контекст.)

Соединения также являются хорошим поводом для занятий астрономией тротуаров, особенно если вы можете параллельное управление 3 областями (одно широкое поле зрения, показывающее оба объекта, и одно увеличенное изображение каждого отдельного объекта).

Что происходит?

Для вашего собственного удовольствия от этих прекрасных событий и особенно для обсуждения тем, если вы занимаетесь Тротуарной Астрономией, стоит на мгновение подумать о том, что там происходит.

«Почему Луна и Венера сегодня вечером так близко друг к другу, хотя неделю назад их не было? Просто Луна догнала Венеру, которая всегда находится в этом месте? Но разве недавно Венера не была в другом месте? Должно быть, потому что он не был рядом с Сатурном, а я не вижу, чтобы Сатурн двигался. Нет, год назад Сатурн был в другом месте (я помню, потому что в прошлом году его было легче найти). Что происходит?»

Подобные вопросы очаровывали первых астрономов, пытавшихся понять, как устроено небо. Итак, вместо того, чтобы просто дать ответ, давайте кратко проследим, как ранние теории о движении неба эволюционировали до нашего нынешнего понимания.

Что они наблюдали

Без телескопов древние астрономы полагались на наблюдения неба невооруженным глазом. Они увидели, что звезды остаются в фиксированных положениях (относительно друг друга), но вращаются вокруг Земли примерно один раз в день, немного меняя свое положение каждую ночь при смене времен года.

5 ярких звезд, однако, двигались иначе. Они двигались с разной скоростью от звезд и друг от друга, следуя своими путями по небу. Двое перемещались по небу довольно быстро (заметно меняя положение каждые несколько дней), в то время как другие двигались довольно медленно – на то, чтобы заметно изменить положение, уходили месяцы или год. Иногда эти необычные звезды даже двигались по небу назад в течение нескольких дней, прежде чем возобновить свое движение вперед. Обратное движение называется ретроградным движением 9.0708 .

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Эти блуждающие звезды были названы планетами (от греческого слова «странник»). (Луну иногда тоже считали планетой, так как она явно тоже блуждала). Неравномерное движение этих 5 планет, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна, было большой загадкой для древних ученых.

Почему все на небе не вело себя так, как должно было (древние тексты называли небеса «неизменными»)? Звезды не менялись, но Луна двигалась с другой скоростью и показывала фазы, а остальные 5 планет было трудно объяснить — особенно когда они двигались назад.

Ранние мысли

Ранние ученые искали объяснение устройства неба, которое соответствовало бы их наблюдениям и некоторым предположениям, которые они считали очевидными, а именно:

• Земля находится в центре и не движется; и
• Все вращается вокруг земли; и
• Все, что движется в небе, движется по кругу, потому что небеса совершенны, а круги совершенны (Аристотель утверждал это, 322 г. до н.э. – 384 г. до н.э.).

Две модели

Каждая из двух основных моделей устройства неба была идентифицирована около 2500 лет назад.

Греческому астроному Евдоксу Книдскому, жившему примерно в 347–400 гг. до н. э., приписывают предложение геоцентрической модели Вселенной (Пифагор мог предложить нечто подобное сто лет назад):

• Земля находится в центре Вселенная; и
• Другие объекты на небе (солнце, луна, планеты и звезды) расположены на ряде кристаллических сфер с центром на Земле и вращаются вокруг Земли на разных расстояниях и с разной скоростью.

Альтернативная модель была предложена по философским соображениям около 300 г. до н.э. (возможно, Гераклидом и, возможно, Аристархом). Поскольку Солнце явно располагалось на небе, чтобы обеспечить нас светом и теплом, не было бы логично предположить, что оно будет в центре? Вы бы поставили лампу, предназначенную для освещения всей комнаты, в центре комнаты. Это было названо гелиоцентрической моделью .

Гелиоцентрическая идея была отвергнута, поскольку, хотя она и интересна с философской точки зрения, она явно ошибочна. Если Солнце было неподвижно, то Земля должна была двигаться, а было очевидно, что это не так. Мы не чувствовали движения; незакрепленные предметы не улетали назад; и звезды не меняли положения с противоположных сторон земной орбиты, что им и следовало бы иметь. (На самом деле они есть, но древние сильно недооценивали, насколько далеко они находятся, а параллаксное движение слишком мало, чтобы его можно было обнаружить без телескопов.)

Улучшение модели

Несмотря на то, что геоцентрическая модель считалась правильной, с ней была одна проблема: она не работала. Он не мог легко объяснить неравномерное движение планет и вообще не мог объяснить ретроградное движение. Он также не объяснял фазы Луны, почему диаметр Луны слегка изменился или почему планеты изменили яркость.

Примерно в 200 г. н.э. Птолемей (библиотекарь Александрии) разработал модифицированную версию геоцентрической модели, сделав ее более сложной, чтобы воспроизвести изменчивое и ретроградное движение планет, сохранив при этом существенную характеристику наличия Земли в центр и неподвижность. Его система предложила:

• Каждая планета вращается вокруг Земли по своей круговой орбите.
• Хотя Земля находится примерно в центре системы планет, она не находится точно в центре орбиты каждой планеты. Орбиты всех планет немного смещены от центра непосредственно на Земле на разную величину.
• Кроме того, каждая планета не движется по круговой траектории своей орбиты. Вместо этого он следует по небольшой круговой траектории, и центр этого маленького круга — это то, что вращается вокруг Земли. Эти маленькие вращающиеся круги назывались эпициклами.

Экспериментируя с различными числами, размерами и скоростями окружностей, смещений и эпициклов, Птолемей смог разработать модель, которая довольно точно воспроизводила то, что можно было наблюдать визуально. Эта модель была отходом от «чистой геоцентрической» модели, поскольку круговые орбиты не были сосредоточены на Земле, а базовая модель не требовала эпициклов. Это было спорно, но, похоже, сработало.

В этой модели осталось несколько недостатков, но они были проигнорированы, потому что не было найдено лучшего объяснения, которое сохранило бы предопределенные ответы Земли в центре и круговом движении.

• Между наблюдениями и предсказаниями модели все еще были небольшие различия;
• Это все еще не объясняло, почему Луна меняет размер;
• Это не объясняет, почему Меркурий и Венера никогда не находились дальше определенного расстояния от Солнца (около 28 и 47 градусов соответственно), в то время как Марс, Юпитер и Сатурн не обнаруживали таких ограничений.

Трещины в теории

Таким образом, модель Птолемея правила (с постепенными модификациями, но без революционных изменений) около 1500 лет. Однако постепенно, в 1500-х годах, в основных предположениях, которые сделали эту модель предпочтительной, начали появляться трещины, которые было трудно игнорировать. Эти трещины были обнаружены рядом блестящих ученых.

Тихо Браге

Тихо Браге был датским астрономом, жившим с 1546 по 1601 год. Он внес несколько важных вкладов в науку, два из которых мы упомянем здесь.
Превосходный техник, он собрал большой объем самых точных измерений положения звезд и планет, хотя и мало анализировал собранные данные. Мы вернемся к его данным через минуту.

Тихо также наблюдал сверхновую в 1573 году, делая обширные заметки о своих наблюдениях, и он отметил, что эта «новая звезда», временно появляющаяся на небе, явно свидетельствует против веры в то, что «небеса неизменны». Он был первым современным астрономом, который четко заявил, что данные наблюдений важнее философских аргументов.

Николай Коперник

Польский математик Коперник примерно в 1507 году понял, что модель с Солнцем, а не Землей, в центре Солнечной системы и с планетами, движущимися с разными скоростями, может также объяснить ретроградное движение и другие вещи, которые мы наблюдаем.

Он знал, однако, что эта модель будет очень спорной, и, опасаясь обвинений в ереси, отложил публикацию своей работы на 36 лет. Он отправил его издателю в 1543 году, и исторические записи свидетельствуют о том, что он получил первую печатную копию от издателя в последний день своей жизни, 24 мая 1543 года.0030

Важно понимать, что из-за ограниченных измерительных возможностей того времени его модель была не более точной, чем модель Птолемея, которая подходила для визуального наблюдения невооруженным глазом. Модель Коперника по-прежнему предполагала круговые орбиты и имела другие недостатки. Это было просто предположение, что гелиоцентрическая модель была интересной альтернативой.

Галилео

Примерно через 20 лет после смерти Коперника в Италии родился Галилео Галилей, который вырос и стал известным ученым, внесшим большой вклад в математику, физику и астрономию.

Работая профессором астрономии в 1609 году, он услышал о недавнем изобретении телескопа, изучил эту новую концепцию и начал делать свои собственные инструменты. Его первый телескоп увеличился в 3 раза, второй — в 10 раз, а третий — в 30 раз. С помощью этого 30-кратного прибора он сделал ряд поразительных открытий в небе:

7 января 1610 года он увидел диск Юпитера с точками близкого света, которые могли быть звездами. Но на следующую ночь одна из «звезд» сменила положение на другую сторону Юпитера. После наблюдений в течение нескольких недель он понял, что светящиеся точки были какими-то спутниками, вращающимися вокруг Юпитера, и что это было доказательством того, что утверждение о том, что все на небе вращается вокруг Земли, неверно.

Он наблюдал за Венерой и обнаружил, что она проходит полный набор фаз, как Луна. Модель Птолемея сделала другое предсказание. Коперниканская модель, с другой стороны, была совместима с этими наблюдениями. (Чтобы показать полный набор фаз, объект должен находиться между наблюдателем и источником света, т.е. между Землей и Солнцем.)

Галилей со временем убедился в превосходстве модели Коперника и опубликовал свои данные и аргументы в длительном произведении. И, в отличие от традиции публиковать научные работы на латыни, он опубликовал свои работы на итальянском языке в разговорной манере, которая позволяла большинству населения читать и следовать его аргументам. Проблемы, которые это принесло ему с Церковью, и тот факт, что в конце концов он был вынужден отказаться от своей работы под угрозой ереси, являются предметом другой истории.

Разработка современной модели

Тем временем данные наблюдений Тихо использовались с пользой. После смерти Тихо его бывший лаборант Иоганн Кеплер, одаренный математик, начал детально анализировать собранные данные.

Анализируя наблюдения Тихо за Марсом, он понял, что положение можно было бы лучше объяснить, если предположить, что плоскость орбиты Марса слегка наклонена относительно земного экватора. Благодаря этому новому открытию и дальнейшему анализу он постепенно разработал три закона движения, которые правильно описывали движение планет, используя гелиоцентрическую модель Коперника. Получившаяся модель была более точной и простой, чем модель Птолемея, и постепенно завоевала признание как правильно отображающая реальность.

Суть законов Кеплера:

• Планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсам, а не по кругам. Солнце находится в одном из фокусов эллипса. (Примечание: для большинства планет эллипсы не очень вытянуты, и, к его чести, «смещенные круги» Птолемея были хорошим приближением.)
• Планеты ускоряются по мере приближения своей орбиты к Солнцу и замедляются по мере удаления от него.
• Скорость и расстояние связаны простой формулой, включающей константу. Все планеты используют одну и ту же формулу и константу. Для орбит вокруг другого объекта (например, для орбиты Луны вокруг Земли) используется та же формула, но с другой константой; таким образом, константа, по-видимому, связана с некоторым свойством центрального объекта.

Его законы правильно и точно предсказывали следующий ретроградный период орбиты Марса, и это считалось серьезной проверкой.

Законы Кеплера только описывают орбиту объекта, они не дают объяснения, почему это происходит. Кеплер знал, что должна быть задействована какая-то сила притяжения, и предположил (ошибочно), что это мог быть магнетизм.

Ньютон

Английский физик, математик и астроном Исаак Ньютон сделал следующий шаг в разработке математической модели, согласующейся с данными наблюдений и законами Кеплера. Независимо от того, имело ли место падающее яблоко (как гласит легенда), он понял, что та же самая сила притяжения, которая заставляет объекты падать на Землю, может распространяться гораздо дальше и, например, не дать луне улететь в космос. Эта линия рассуждений привела к разработке трех законов движения, которые просто и точно объясняли все движения, которые мы могли наблюдать, от падения камня до обращения планет.

Одно очень интересное свойство законов Ньютона заключалось в том, что их можно было алгебраически перестроить таким образом, чтобы получить законы Кеплера. Кеплер просто открыл более простой случай тех же законов (упрощение заключалось в том, что Солнце было настолько массивным по сравнению с планетами, что массы планет не нужно было принимать во внимание). Когда новое научное открытие совместимо с предыдущими теориями, а затем добавляет новые прогностические возможности для новых случаев, это воспринимается как мощная поддержка теории.

Ньютон показал, что силы притяжения между такими объектами, как Земля и Луна или планета и Солнце, представляют собой простую функцию, включающую только их массы, расстояние между ними и универсальную постоянную. Эта простая функция была совместима со всем, что наблюдалось на сегодняшний день, и давала проверяемые предсказания: планета Нептун была обнаружена путем анализа небольших отклонений, отмеченных на орбите Урана, и расчета того, где должна была находиться другая планета, чтобы иметь такой эффект. Нептун был найден там, где предсказывали формулы Ньютона.

Законы Ньютона и обобщение Ньютоном законов Кеплера, казалось, были окончательным правильным ответом для описания движения не только планет, но и всего, что движется.

Кроме. . .

Einstein

По мере того, как техника измерения становилась более точной, оставалась одна маленькая проблема. Планета Меркурий не совсем подчинялась правилам — ее орбита менялась с несколько иной скоростью, чем предсказывали Ньютон/Кеплер.

В 1915 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, которая была еще более полной теорией гравитации. Она была связана с формулой Ньютона так же, как формула Ньютона была связана с формулой Кеплера: она давала точно такие же предсказания, как и формула Ньютона, в большом числе случаев, но различалась при особых обстоятельствах, а именно, когда объекты движутся с очень большой скоростью (близкой к со скоростью света) или движутся в области очень сильной гравитации.

Меркурий, находясь так близко к Солнцу, движется в интенсивном гравитационном поле Солнца. Общая теория относительности предсказала движение Меркурия, которое точно соответствовало имеющимся наблюдениям, продолжая правильно объяснять движение всех других планет. С тех пор общая теория относительности была подтверждена и во многих других точных экспериментах.

Так что там происходит?

Что подводит нас к сегодняшнему дню. Наша текущая модель движения объектов, которые мы видим в небе (подтвержденная с большой точностью многочисленными экспериментами), выглядит следующим образом.

Звезды находятся в фиксированных положениях. (На самом деле они движутся довольно быстро, но находятся так далеко, что для целей обсуждения ближайших событий в нашей Солнечной системе их относительное движение незначительно.)

Все планеты, астероиды и кометы вращаются вокруг Солнца. Все орбиты эллиптические, с Солнцем в одном из фокусов эллипсов. Однако эллиптические орбиты планет не очень «вытянуты» — они почти круговые. (Орбиты комет, для сравнения, довольно эллиптические.) Все плоскости орбит планет примерно, но не точно, выровнены — некоторые вершины немного «вверх», некоторые вершины «вниз».

Орбиты эллиптические, но «вытянуты» настолько мало, что кажутся круглыми. Юпитер намного дальше, чем первые 4 планеты, а внешние 3 планеты настолько далеко, что их нельзя показать в этом масштабе.

Чем ближе объект к Солнцу, тем быстрее он движется, поэтому Меркурий и Венера вращаются быстрее, чем Земля, а Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вращаются медленнее. Вот почему, с нашей точки зрения, Меркурий и Венера довольно быстро меняют положение на небе, а Юпитер и Сатурн проходят примерно одно созвездие в год.

Внешние планеты. Орбиты Марса, Земли и Юпитера показаны снова, чтобы установить масштаб.

Поскольку внешние планеты движутся медленнее, чем Земля, мы догоняем и обгоняем их на нашей орбите. Когда мы проходим мимо внешней планеты, с нашей точки зрения кажется, что она движется назад; это попятное движение озадачивало древних наблюдателей.