Движение планет Солнечной системы

Движе́ние плане́т Со́лнечной систе́мы — движение планет вокруг Солнца по своим орбитам под действием силы всемирного тяготения. Планеты следуют законам Кеплера и подчиняются закону всемирного тяготения Ньютона.

Первый закон Кеплера (закон эллипсов): каждая планета Солнечной системы движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Это означает, что скорость планеты на орбите изменяется: она максимальна в перигелии (ближайшей к Солнцу точке) и минимальна в афелии (наиболее удалённой точке).

Третий закон Кеплера (гармонический закон): квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит:

${\displaystyle {\frac {T_{1}^{2}}{T_{2}^{2}}}={\frac {a_{1}^{3}}{a_{2}^{3}}}}$,

где ${\displaystyle T_{1}}$ и ${\displaystyle T_{2}}$ — периоды обращения планет, а ${\displaystyle a_{1}}$ и ${\displaystyle a_{2}}$ — большие полуоси их орбит.

Движение планет объясняется законом всемирного тяготения, сформулированным Исааком Ньютоном. Согласно этому закону, сила притяжения между двумя точечными массами ${\displaystyle m_{1}}$ и ${\displaystyle m_{2}}$, разделёнными расстоянием ${\displaystyle r}$, определяется формулой:

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}$,

где ${\displaystyle G}$ — гравитационная постоянная.

Именно эта сила удерживает планеты на их орбитах вокруг Солнца.

Планеты движутся по эллиптическим орбитам с небольшим эксцентриситетом, поэтому их траектории близки к окружностям. Плоскости орбит планет близки к плоскости эклиптики — плоскости земной орбиты. Наклоны орбит планет к эклиптике малы, что объясняет, почему все планеты видны вблизи одной линии на небе.

Первая космическая скорость — минимальная скорость, которую необходимо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало её спутником и двигалось по круговой орбите без дополнительной тяги. Для Земли первая космическая скорость равна приблизительно 7,9 км/с и вычисляется по формуле:

${\displaystyle v_{1}={\sqrt {\dfrac {GM}{R}}}}$,

где ${\displaystyle G}$ — гравитационная постоянная, ${\displaystyle M}$ — масса Земли, ${\displaystyle R}$ — радиус Земли.

Ускорение свободного падения — ускорение, с которым тела падают к поверхности планеты под действием силы тяжести. Оно определяется формулой:

${\displaystyle g={\dfrac {GM}{R^{2}}}}$,

где ${\displaystyle G}$ — гравитационная постоянная, ${\displaystyle M}$ — масса планеты, ${\displaystyle R}$ — её радиус.

Движение планет Солнечной системы обусловлено силами гравитации и описывается законами Кеплера и Ньютона. Эти фундаментальные законы позволяют понять и предсказать движение небесных тел, объясняя их орбиты и взаимодействия в пределах Солнечной системы.