Серия «Планеты»

Всего лишь несколько столетий назад считалось, что Земля неподвижна, а Солнце и планеты вращаются вокруг неё. Теперь мы знаем, что именно планеты движутся вокруг Солнца. Про нашу планету обычно говорят, что вокруг неё вращается Луна, а сама Земля движется вокруг Солнца. Однако правильнее говорить, что вокруг Солнца движется центр масс системы Земля–Луна, при этом и Земля, и Луна вращаются вокруг их общего центра масс.

Видео показывает, как наша планета в процессе движения вокруг Солнца колеблется относительно общего центра масс с Луной. Период колебаний Земли вокруг этого барицентра совпадает с периодом вращения Луны вокруг него же и составляет 27.3 дня. Пока вы “неподвижно” читаете этот текст, вы на самом деле движетесь вокруг Солнца по очень сложной траектории. Находясь на поверхности Земли, вы делаете оборот вокруг её оси за одни сутки. При этом вы совершаете колебания относительно барицентра Земля–Луна примерно за один месяц и делаете оборот вокруг Солнца за один год. Барицентр находится внутри Земли, то есть радиус колебаний несколько меньше радиуса самой планеты. Луна при этом движется вокруг барицентра по аналогичной траектории. Но эта траектория зеркально отражена и больше по размерам во столько же раз, во сколько масса Земли больше массы Луны.

Видео также наглядно показывает явление прецессии орбиты Луны. Прецессия заключается в медленном повороте эллипса лунной орбиты в пространстве за 8 лет и 10 месяцев. Плоскость орбиты Луны также поворачивается и делает полный оборот примерно за 18 лет и 7 месяцев. Лунная прецессия возникает в первую очередь из-за того, что на Луну, помимо гравитации Земли, действует гравитация Солнца. Причём гравитация Солнца, действующая на Луну, более, чем в два раза превышает гравитацию Земли. Помимо Солнца вклад в прецессию лунной орбиты также вносят формы Земли и Луны, отличные от сферической. Прецессия лунной орбиты объясняет цикличность солнечных затмений. При этом Луна постепенно удаляется от Земли примерно на 3.8 метра за столетие. Это приведёт к тому, что примерно через 750 млн лет наблюдать полные солнечные затмения с поверхности нашей планеты станет невозможно…

На протяжении части этого видео размеры Земли, других планет, Солнца и Луны показаны сильно преувеличенными по сравнению с расстояниями между телами. Скорость вращения Земли вокруг своей оси показана значительно уменьшенной по сравнению со скоростью движения небесных тел по своим орбитам.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы и Луны. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты.

Нетрудно заметить, что центр масс планет всё время находится неподалёку от Юпитера. Это связано с тем, что масса Юпитера почти в 2.5 раза превышает массу всех остальных планет вместе взятых. При этом центр масс смещён в сторону окольцованного Сатурна, который является вторым по размерам и массе среди планет Солнечной системы. Видео показывает, что этот центр масс не лежит на отрезке, соединяющем Юпитер и Сатурн. Он несколько смещён в сторону в зависимости от положения Урана и Нептуна на своих орбитах. Внутренние планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) на его положение влияют крайне незначительно.

В апреле 2023 года было опубликовано видео, показывающие движение Солнца относительно центра масс всей Солнечной системы, который находится рядом с Солнцем, потому что именно в звезде сосредоточена подавляющая часть массы всей системы. По сути траектория Солнца относительно центра масс всей Солнечной системы совпадает с траекторией, показанной в этом видео. Только она зеркально отражена и меньше по размерам во столько же раз, во сколько раз Солнце массивнее всех остальных планет вместе взятых.

Иногда центр масс планет проходит очень близко к Солнцу. Это случается, когда Юпитер и Сатурн оказываются по разные стороны от Солнца. Одно из наиболее интересных прохождений центра масс планет вблизи Солнца произойдёт в феврале 2169 года. Все планеты выстроятся практически в одну линию, что случается чрезвычайно редко. Свидетелями этого события станут наши потомки…

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы и Луны. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты.

В предыдущем видео мы увидели, что Венера и Земля движутся вокруг Солнца в резонансе. Пока Земля делает 8 оборотов вокруг Солнца, Венера успевает сделать 13. Но период обращения Венеры всё-таки слегка отличается от восьми тринадцатых земного года. Из-за этого и возникает медленное вращение траектории.

Восьмилетняя траектория Венеры имеет пять петель сближения с Землёй. Видео позволяет увидеть, что за 243 года восьмилетняя траектория Венеры делает одну пятую часть полного оборота относительно Земли. Через 243 года место петли сближения в пространстве занимает соседняя петля. И именно 243 года составляет продолжительность цикла транзитов Венеры по диску Солнца, наблюдаемых с Земли. Таким образом, чтобы восьмилетняя траектория сделала полный оборот относительно Земли, нужно в пять раз больше времени, то есть 1215 лет.

С наступившим Новым Годом!

Это видео показывает движение Венеры в геоцентрической системе координат. Можно увидеть, как выглядит её траектория в пространстве относительно Земли.

В геоцентрической системе движение Венеры вокруг Солнца накладывается на движение Земли по своей орбите. Поэтому её траектория относительно Земли выглядит петлеобразной. Орбита Венеры и орбита Земли очень близки к круговым. Но орбита Венеры заметно наклонена к орбите Земли. Угол наклона составляет более трёх градусов.

Интересно, что Земля и Венера движутся вокруг Солнца в резонансе. Пока Земля делает 8 оборотов вокруг Солнца, Венера успевает сделать 13. И это не совпадение. Между двумя планетами существует очень слабое гравитационное взаимодействие. Но так как оно действует на протяжении многих сотен миллионов лет, постепенно произошла синхронизация орбит Земли и Венеры.

Благодаря резонансу траектория Венеры в геоцентрической системе на восьмилетнем интервале является замкнутой. Таким образом, её расположение относительно Земли практически совпадает с её расположением восьмилетней давности. Из-за небольшого, но заметного наклона орбиты Венеры, её геоцентрическая траектория не лежит в одной плоскости. Видео это наглядно показывает.

Смотрите видео с субтитрами.

Венера вокруг Солнца вращается быстрее, чем вокруг своей оси. Чтобы сделать оборот вокруг Солнца Венере нужно почти 225 земных дней, а вокруг оси – целых 243 дня! Наложение этих двух вращений приводит к тому, что солнечные сутки на Венере длятся почти 117 земных суток. Орбита Венера даже ближе к идеальной окружности, чем орбита Земли, но она заметно наклонена к плоскости эклиптики.

Венера – это самый яркий объект на небе, не считая Солнца и Луны. Из-за того, что Венера располагается ближе к Солнцу, чем Земля, она никогда не удаляется от Солнца дальше 48 градусов. Впрочем, это довольно большой угол, и ослепительной Венерой можно долго любоваться вечером после захода Солнца или утром длительное время до восхода. При наблюдении в сильный бинокль или небольшой телескоп можно увидеть, что Венера постепенно меняет свои фазы. Как и Луна, она может выглядеть и как полный диск, и как тоненький серпик.

Данная информация впервые была опубликована здесь.

Пишите в комментариях, посчастливилось ли вам наблюдать Меркурий?