§ 59. Движение небесных тел, Солнечной системы, Галактики 192

Определения и обозначения

Небесное тело — природный объект в космосе, движущийся под действием сил притяжения. К небесным телам относятся звёзды, планеты, спутники, астероиды и кометы. Это понятие нужно, чтобы отличать космические объекты от созданных человеком аппаратов.

Видимое движение — наблюдаемое с Земли перемещение небесного тела, которое может быть следствием движения самой Земли. Например, Солнце кажется движущимся по небу, хотя главным образом меняется положение наблюдателя из-за вращения Земли. Такое понятие помогает отделить наблюдаемую картину от настоящего движения тел.

Солнечная система — Солнце и все небесные тела, движущиеся вокруг него. В неё входят планеты, их спутники, астероиды, кометы и другие небольшие тела. Это понятие показывает, какие объекты связаны с Солнцем его притяжением.

Галактика — огромное скопление звёзд, газа и пыли, связанное взаимным притяжением. Солнечная система находится в галактике Млечный Путь. Понятие помогает представить более крупный уровень устройства космоса, чем отдельная планетная система.

Как это устроено

Суточное движение Солнца и звёзд в основном объясняется вращением Земли вокруг своей оси. За примерно 24 часа разные участки поверхности по очереди поворачиваются к Солнцу, поэтому небесные тела меняют положение над горизонтом. Само Солнце тоже движется в космосе, но его перемещение не является причиной обычного восхода и заката.

Вращение Земли освещает только обращённую к Солнцу половину планеты. На освещённой стороне день, а на противоположной — ночь, поэтому при вращении эти части постоянно сменяют друг друга. Земля вращается с запада на восток, и потому небесные тела кажутся движущимися с востока на запад, то есть в противоположном направлении.

Земля и другие планеты обращаются вокруг Солнца по орбитам. Земная ось наклонена, поэтому в разные части года один и тот же полушарий получает солнечные лучи под разным углом и разное время освещается. Так вместе движение Земли вокруг Солнца и наклон оси вызывают смену времён года, а не простое изменение расстояния до Солнца.

Планеты не улетают от Солнца и не падают прямо на него, потому что на них одновременно действуют движение по инерции и сила притяжения Солнца. Инерция стремится сохранить направление движения, а притяжение искривляет путь планеты. В результате получается орбита, по которой планета обращается вокруг Солнца.

Солнечная система сама не покоится в космосе. Солнце вместе с планетами движется вокруг центра Галактики, а Галактика перемещается относительно других галактик и космического пространства. Поэтому Земля одновременно вращается вокруг оси, обращается вокруг Солнца и участвует в движении всей Солнечной системы.

Движение Земли, тел Солнечной системы и Галактики

Таблицу удобно читать сверху вниз: каждый ряд показывает отдельный уровень движения. Период означает время одного полного оборота или обращения, но для Галактики нельзя указать один общий срок. Следствия помогают связать движение с наблюдаемыми явлениями.

Разбор задач

Почему Солнце перемещается с востока на запад?

Условие: нужно объяснить, почему Солнце в течение суток движется по небосводу с востока на запад, хотя Земля вращается с запада на восток.

1. Определим настоящее движение наблюдателя: поверхность Земли вместе с нами вращается вокруг земной оси с запада на восток.
2. Представим, что смотрим из вращающейся кабины. Окружающие предметы будут казаться движущимися в обратную сторону, хотя перемещаемся именно мы.
3. Перенесём это рассуждение на Солнце. Поэтому его видимый путь с востока на запад объясняется вращением Земли, а не ежедневным обращением Солнца вокруг нашей планеты.

Ответ: Солнце кажется движущимся с востока на запад, потому что Земля вращается с запада на восток.

Какие движения вызывают день и ночь и смену времён года?

Условие: нужно различить два движения Земли и связать каждое с определённым природным явлением.

1. Вращение Земли вокруг оси занимает примерно сутки. При этом разные участки поверхности по очереди попадают на освещённую и неосвещённую стороны.
2. Следовательно, именно осевое вращение вызывает смену дня и ночи, а не обращение Земли вокруг Солнца.
3. Затем рассмотрим годовое обращение. Вместе с наклоном земной оси оно меняет высоту Солнца над горизонтом и продолжительность дня в полушариях.

Ответ: день и ночь вызывает вращение Земли вокруг оси, а времена года — обращение вокруг Солнца вместе с наклоном оси.

Как совместить движение Земли вокруг Солнца и движение Солнечной системы в Галактике?

Условие: нужно сравнить путь Земли по орбите с путём всей Солнечной системы вокруг центра Галактики.

1. Относительно Солнца Земля обращается по своей орбите и за год совершает полный круг.
2. Само Солнце вместе с Землёй и другими планетами одновременно перемещается вокруг центра Галактики.
3. Эти движения не противоречат друг другу, потому что описываются относительно разных центров: сначала мы выбираем Солнце, а затем — центр Галактики.

Ответ: Земля одновременно движется по орбите вокруг Солнца и вместе с Солнечной системой перемещается вокруг центра Галактики.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что Солнце и звёзды каждый день обращаются вокруг Земли. Так кажется из-за наблюдения с поверхности вращающейся планеты. Проверка проста: вспомни, что Земля вращается в противоположную сторону.

Ошибка: путать вращение Земли вокруг оси с обращением вокруг Солнца. Первое длится около суток и вызывает день и ночь, второе длится год и участвует в смене времён года. Сверяй явление с его периодом.

Ошибка: объяснять времена года только расстоянием до Солнца. Главную роль играют наклон земной оси и изменение освещения полушарий. Проверь себя вопросом: почему в разных полушариях времена года противоположны?

Ошибка: представлять Солнечную систему неподвижной в Галактике. Она движется вместе с Солнцем вокруг галактического центра. Полезно мысленно добавлять к каждому движению его более крупное космическое движение.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать строение Солнечной системы, понимать, что такое ось Земли и орбита, а также иметь представление о силе притяжения и смене дня и ночи. Эти знания помогают связать наблюдаемые явления с движением тел.

Тема пригодится при изучении времён года, фаз Луны, календаря и часовых поясов. Она также подготавливает к знакомству со строением Вселенной и различиями между планетной системой и Галактикой.

Наблюдая природу, можно использовать движение Солнца и звёзд для определения сторон горизонта и примерного времени. При этом нужно помнить: видимое движение не всегда совпадает с настоящим движением наблюдаемого тела.

Что запомнить

• Небесные тела постоянно движутся.
• Суточное видимое движение небесных тел связано прежде всего с вращением Земли вокруг своей оси.
• Вращение Земли вызывает смену дня и ночи.
• Земля и другие планеты обращаются вокруг Солнца по орбитам.
• Движение Земли вокруг Солнца и наклон её оси связаны со сменой времён года.
• Солнечная система движется вокруг центра Галактики.
• Движение одного тела можно рассматривать относительно разных тел и систем.