Фізика. Повторне видання. 7 клас. Засєкіна
§ 13. Досліджуємо рухи небесних тіл
• Можливо, тобі доводилося спостерігати, як Венера змінює своє положення на небосхилі. Її рух і рух інших небесних тіл підпорядковується певним законам чи ні? Чи пов'язаний рух небесних тіл із твоїм життям?
ДОСЛІДЖУЙ
1. Розглянь малюнок 13.1, а і б. Поясни, у чому подібність будови атома та Сонячної системи. З’ясуй і порівняй значення термінів орбіта та орбіталь.
Мал. 13.1
2. Розглянь малюнок 13.2. Які, на твою думку, частини малюнка а-г ілюструють поняття: період, цикл, ритм. У чому схожі й чим відмінні ці поняття? Поясни, як твій розпорядок дня пов’язаний із рухами небесних тіл.
Мал. 13.2
ДІЗНАВАЙСЯ
Які є закони руху планет? Ще в давнину люди помітили, що деякі об’єкти на небі змінюють своє розташування відносно інших непорушних зір. Саме за це «блукання» планети дістали свою назву (грец. планета — «той, що блукає»). Земля (Earth) та інші планети обертаються навколо Сонця (Sun) майже в одній площині, яку називають площиною екліптики (ecliptic), й обертаються в один і той самий бік. Сонце обертається навколо власної осі в тому напрямку, що й планети (мал. 13.1, а, с. 125).
Планети також обертаються навколо власних осей, які напрямлені під різними кутами до площини екліптики.
У 1600-х роках німецький астроном і математик Йоганн Кеплер на підставі точних даних про спостережувані планетарні рухи, які зібрав данський астроном Тихо Браге, встановив три закони, які описують рух планет.
Перший закон Кеплера стверджує, що кожна планета Сонячної системи рухається по еліптичній орбіті, і в одному з фокусів (F1) цього еліпса розташоване Сонце (мал. 13.3, а).
Рух планет орбітою нерівномірний — що далі планета від Сонця на своїй орбіті, то меншою є її лінійна швидкість. Проте за однакові проміжки часу відрізок, що сполучає планету й Сонце, описує рівні площі (S1 = S2).Це другий закон Кеплера (мал. 13.3, б).
У третьому законі Кеплера йдеться про співвідношення між періодами обертання планет (T1 і Т2) навколо Сонця і великими півосями їхніх орбіт (а1 і а2) (мал. 13.3, в).
Мал. 13.3
Закони Кеплера застосовують і для інших тіл Сонячної системи (супутників планет, астероїдів) та штучних супутників Землі. Центром тяжіння для штучних супутників є Земля, що міститься у фокусі їхніх еліптичних орбіт.
Які рухи небесних тіл можемо спостерігати із Землі? Оскільки планети обертаються навколо Сонця на різних відстанях із різною швидкістю, то настає момент, коли всі вони опиняються по один бік від Сонця, вишикувавшись в один ряд, як на параді (мал. 13.4, а). Такий випадок називають парадом планет (parade of planets).
Мал. 13.4
Людині, яка неозброєним оком дивиться на небо із Землі, видимий рух планет видається іншим. Проте можна побачити, як вишиковуються поряд небесні тіла. Це явище можна спостерігати або ввечері, або вранці. Парад планет за участю чотирьох планет відбувається частіше, а мініпаради трьох планет спостерігаються щорічно, проте умови їх видимості не однакові на різних територіях Землі.
22 лютого 2023 року на небосхилі біля Місяця можна було роздивитися Венеру, а наступного дня до них приєднався Юпітер (мал. 13.4, б).
• Венера — найяскравіше (після Сонця й Місяця) світило земного неба. Після заходу Сонця вона спалахує на небі в промінні вечірнього сяйва, і навіть на цьому тлі її чітко видно. Так само добре видно Венеру і в променях ранкової заграви. Тому її називають вранішньою або вечірньою зорею.
Процесів, що повторюються (періодичних рухів), у природі досить багато. Спостереження астрономів за рухами небесних тіл узято за основу вимірювання часу. Так, обертання Землі навколо Сонця (рік), обертання Місяця навколо Землі (місяць), обертання нашої планети навколо своєї осі (доба).
Серед періодичних процесів можна виділити такі, що містять повну послідовність повторюваних подій. Їх ще називають циклами. Багато періодичних процесів мають власну частоту зміни — ритм. Зміни у твоєму житті, які пов’язані з періодичними змінами на Землі, визначають твої біоритми.
До періодичних процесів, що відбуваються на Землі й зумовлені дією небесних тіл, а саме притяганням Місяцем і Сонцем водної поверхні, належать припливи та відпливи (мал. 13.5).
Мал. 13.5
Хоча Місяць має відносно невеликі розміри, він значно ближче розташований до Землі, ніж Сонце. Тому припливи, спричинені Місяцем, вищі за ті, що зумовлені Сонцем. Середня висота припливу в океані становить 0,5 м. Він супроводжується припливними течіями, швидкість яких досягає 15-20 км/год.
ДУМАЙ
1. Накресли довільну орбіту штучного супутника, що обертається навколо Землі.
2. Назви періодичні процеси, пов’язані з рухом небесних тіл.
3. За допомогою яких спостережень можна підтвердити:
- добове обертання Землі;
- рух Місяця навколо Землі;
- рух Землі навколо Сонця?
4. Що відбувається з мешканцями прибережного піщаного дна морів та океанів під час припливів і відпливів?
ДІЙ
1. Розглянь наведену в таблиці 13.1 інформацію про планети. Періоди обертання планет зазначені в земних добах та роках. Відстань від планети до Сонця — це середній радіус орбіти.
Таблиця 13.1
Планета |
Діаметр, км |
Відстань до Сонця, млн км |
Період обертання навколо Сонця |
Період обертання навколо своєї осі |
Меркурій |
4880 |
57,9 |
88 діб |
58 діб |
Венера |
12 104 |
108,2 |
224,7 доби |
243 доби |
Земля |
12 742 |
150 |
365,26 доби |
23 год 56 хв 4 с |
Марс |
6779 |
228 |
687 діб |
24 год 37 хв 23 с |
Юпітер |
139 820 |
780 |
11,9 року |
9 год 50 хв 30 с |
Сатурн |
116 460 |
1400 |
29,5 року |
10 год 14 хв |
Уран |
50 724 |
2900 |
84,1 року |
11 год |
Нептун |
49 244 |
4500 |
164,8 року |
16 год |
Упорядкуй планети за:
- збільшенням розмірів;
- збільшенням часу обертання навколо Сонця;
- віддаленням від Сонця.
Перевір достовірність ілюстрації (мал. 13.6).
Мал. 13.6
2. Визнач лінійні швидкості руху планет (табл. 13.1) відносно Сонця та швидкість руху Місяця навколо Землі, якщо його період обертання становить 27,3 земної доби, а середній радіус орбіти — 380 000 км.
3. Визнач сили тяжіння, що діють на космічний апарат масою 1 т біля поверхні Венери, Марса та Юпітера. Прискорення вільного падіння на цих планетах відповідно gB = 8,69 Н/кг, gM = 3,86 Н/кг, gЮ = 3120 Н/кг. Якою була б твоя вага на Марсі та Юпітері?
4. Розкрути на столі сире яйце і зварене. Чим відрізняються їхні обертання? Спробуй пояснити це явище.
5. Змоделюй: рух Землі й Місяця навколо Сонця (мал. 13.7, а); припливи і відпливи (мал. 13.7, б).
Скористайся інструкціями в цифровому додатку (Розділ 2, до § 13, шаблон для моделювання руху Землі).
Мал. 13.7
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України