Орбитальная скорость Солнца и его планет

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

The orbital speed of the Sun and its planets Grishchenko S. Орбитальная скорость Солнца и его планет Грищенко С. В.

Грищенко Сергей Васильевич / Grishchenko Sergey — главный редактор, сайт astronomy3d.ru, г. Санкт-Петербург

Аннотация: в процессе исследований форм и параметров орбит планет Солнечной системы рассчитаны величины средних орбитальных скоростей Солнца и его планет. Наиболее вероятная величина орбитальной скорости Солнца 80 ± 10 км/с. Рассчитаны объективные периоды обращения планет вокруг Солнца. Планеты имеют очень близкие величины орбитальных скоростей.

Abstract: during the study of the forms and parameters of the orbits of the planets of the solar system the calculated values of average orbital velocities of the sun and its planets. The most probable value of the orbital velocity of the sun is equal 80 ± 10 km/с. It has calculated the objective periods of rotation ofplanets around the sun. Planets have suddenly very close values of the orbital velocities.

Ключевые слова: цилиндрическая спиральная орбита, величина шага спиральной орбиты, орбитальная скорость Солнца и планет, угол экваториального склонения (угол подъема спирали орбиты), величины объективных периодов обращения планет вокруг Солнца, отношение величин объективных и мнимо-видимых периодов обращения планет вокруг Солнца. Keywords: cylindrical spiral orbit, the magnitude of the pitch of the helical orbit, orbital velocities of the sun and its planets, the angle of the Equatorial decleanation (the angle of elevation of the spiral orbit), the value of the objective periods of revolution of the planets around the sun, ratio of values of objective and quasi-apperent periods of revolution ofplanets around the sun.

УДК 52

Величину средней орбитальной скорости Солнца чаще всего пытаются оценить через относительные скорости разных космических объектов. Оценки получаются с большими погрешностями, т.к. не известна абсолютная скорость сравниваемых космических объектов. Поэтому величина средней орбитальной скорости Солнца имеет широкий диапазон более 90 - 300 км/с.

В настоящей работе проведен физико-математический анализ формы орбит и орбитальных параметров планет Солнечной системы.

В первом приближении, будем считать, что планеты перемещаются вокруг Солнца по спиральным цилиндрическим орбитам. Параметры их орбит жестко связаны с параметрами орбиты Солнца [1].

Мысленно спроецируем спирали орбит планет на солнечный небосвод. Получим систему концентрических кругов, по которым летят планеты. Для расчета величины орбитальной скорости Солнца рассмотрим, например, параметры спиральной орбиты Земли. Величина шага спиральной орбиты равна

h = ус  Т0 = — (1), с 0 tg <p

где

ус - орбитальная скорость Солнца, м/с.

Т0 - фактическое время движения планеты по круговой составляющей орбиты, с.

R - расстояние от Земли до Солнца, м

Ф - угол подъема спиральной орбиты Земли (экваториальное склонение), град.

Длина спиральной орбиты Земли, пройденной за время Т0, равна

L = уземли  То = (2),

где

уземли - орбитальная скорость Земли, м/с.

Т0 - фактическое время движения планеты по круговой составляющей орбиты, с.

Я - расстояние от Земли до Солнца, м

Ф - угол подъема спиральной орбиты Земли (экваториальное склонение), град.

Величина фактического времени обращения планеты вокруг Солнца Т0 по спиральной и круговой составляющим орбиты Земли равна

То = 2 " "

^солнца' ф

Базовыми параметрами орбит планет, которые можно достаточно точно измерить, являются расстояние до Солнца и угол склонения оси вращения планет [2]. Все остальные параметры по разным причинам являются либо мнимо-видимыми, либо расчетными. К мнимо-видимым параметрам можно отнести справочную величину Т период обращения планет вокруг Солнца. Его величина отражает время движения планеты по круговой составляющей ее орбиты со значительной погрешностью. Величина визуально наблюдаемого периода обращения планет вокруг Солнца, заметно большая, чем время движения планет по круговой составляющей их орбиты, таблица 1.

Таблица 1. Оценка величины орбитальной скорости Солнца

Орбит.

Орбитальные параметры скорость Солнца Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун

Я, расстояние до Солнца, м 0.579 1011 1.082 1011 1.496 1011 2.279 1011 7.783 1011 14.267 1011 28.71 1011 44.98 1011

Т, мнимо-

визуальныи

период обращения планеты 0.76 10 7 1.944 10 7 3.156 10 7 5.936 10 7 37.43 10 7 93.97 10 7 265.2 10 7 520.1 10 7

вокруг

Солнца, с

То -10 -7, фактический 70 0.752 1.915 3.1 4.347 18.0 25.46 58.33 75.0

75 0.730 1.827 2.89 4.058 16.5 23.76 53.0 70.0

период обращения 80 0.714 1.750 2.71 3.80 15.0 22.28 50.38 65.62

100 0.661 1.497 2.15 3.043 12.0 17.823 42.42 52.49

планеты 150 0.600 1.205 1.445 2.03 7.86 11.88 26.52 35.0

вокруг Солнца, с 200 0.570 1.021 1.084 1.522 5.24 8.91 21.21 26.25

70 0.99 0.985 0.98 0.73 0.48 0.28 0.22 0.144

75 0.96 0.94 0.92 0.68 0.44 0.25 0.20 0.134

То/Т 80 0.94 0.90 0.86 0.64 0.40 0.24 0.19 0.126

100 0.87 0.77 0.68 0.51 0.32 0.19 0.16 0.100

150 0.79 0.62 0.46 0.34 0.21 0.13 0.10 0.067

200 0.75 0.525 0.34 0.26 0.14 0.095 0.08 0.050

Анализируя график функции Т0/Т = { (Я) для всех возможных орбитальных скоростей Солнца наблюдается общая закономерность: чем больше орбитальная скорость Солнца и дальше планета от Солнца, тем меньше отношение Т0 /Т. Кроме этого, все графики сходятся в начальной точке (Я= 0, Т0 / Т = 1).

В процессе расчетов установили, что наиболее вероятная величина орбитальной скорости Солнца находится в интервале 80 ±10 км/с.

Для расчета параметров орбит планет Солнечной системы использовали величину орбитальной скорости Солнца, равную 80 км/с, таблица 2.

Величины основных параметров орбит планет рассчитали по уравнениям (1) - (3).

Таблица 2. Параметры орбит планет

Орбитальные параметры Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун

Я , расстояние до Солнца, м 0.579 1011 1.082 1011 1.496 1011 2.279 1011 7.783 1011 14.267 1011 28.707 1011 44.984 1011

То , фактический период обращения планеты вокруг Солнца, с 0.7144 10 7 1.750 10 7 2.71 10 7 3.80 10 7 15.0 10 7 22.28 10 7 50.38 10 7 65.62 10 7

Т, мнимо-визуальный период обращения планеты вокруг Солнца, с 0.76 10 7 1.944 10 7 3.156 10 7 5.936 10 7 37.43 10 7 93.97 10 7 265.15 10 7 520.05 10 7

Ь, длина круговой составляющей орбиты 2лК, м 3.638 1011 6.80 1011 9.40 1011 14.32 1011 48.90 1011 89.64 1011 180.37 1011 282.64 1011

ук, круговая составляющая скорости планеты, км/с. 50.9

Ьспирали, длина пробега планеты по спиральной орбите за время Т0, м 6.77 1011 15.56 1011 23.63 1011 33.60 1011 129.6 1011 199.5 1011 441.5 1011 596.2 1011

ь, пробег Солнца за время Т0 (шаг спираль орбиты планеты) 5.715 1011 14.0 1011 21.68 1011 30.40 1011 120.0 1011 178.24 1011 403.0 1011 525.0 1011

фрасч, экваториально е склонение

V, орбитальная скорость планеты, км/с. 94.8 88.9 87.2 88.4 86.4 89.5 87.6 90.9

() справочная величина.

Величины круговых составляющих скоростей всех планет имеют близкие значения и отличаются в пределах ±15%. Величины орбитальных скоростей планет отличаются в пределах ±5%.

Анализируя подобным образом орбитальные параметры Солнца, можем оценить величины физических и гравитационных параметров галактической структуры, в составе которой находится Солнце [3].

Орбитальная скорость Солнца равна 80 км/с.

Экваториальное склонение Солнца (угол подъема спиральной орбиты Солнца) равно 7.25 град.

Орбитальная скорость ядра локального галактического центра равна 79.36 103 м/с.

Расстояние от Солнца до ядра локального галактического центра равна 40.0 1016 м.

Длина круговой составляющей орбиты Солнца (2тсЯ) равна 2.51  1018 м

Фактический период обращения Солнца вокруг локального галактического центра равен 25.1 -1013 с (8106лет).

Круговая составляющая скорости Солнца равна 10  103 м/с.

Длина пробега Солнца по спиральной орбите за время Т0 равна 2  1019 м.

Длина пробега ядра локального галактического центра за время Т0 (шаг спиральной орбиты Солнца) равен 1.984 1019 м.

Эффективная масса локального галактического центра для орбиты Солнца равна 0.6 1036 кг. Масса ядра нашей спиральной галактики около 1.4 1 035 кг.

По расчетным физическим и орбитальным величинам параметров локальный галактический центр, в состав которого входит Солнце, имеет близкие параметры с нашей спиральной галактикой [3], таблица 3.

Таблица 3. Уточненные расчетные параметры нашей спиральной галактики

Орбиты звезд, м Эффективная масса частей галактки, кг Эффективная масса ядра частей галактики, кг vK, круговая составляющая скорости звезд, м/с. L, длина круговой составляющей орбиты звезд (2rcR), м То, период обращения звезд, с.

60  1016 2 -1036 0.60 1036 15 103 375.4  1016 25.1 -1013

40 1016 0.6 1036 0.14 1036 10 103 251.3 1016 25.1 -1013

Орбиту нашей спиральной галактики обвивают орбиты 1 млн звезд в направлении против хода часовой стрелки. Они расположены внутри кольца с внешним радиусом около 60 свет. лет и внутренним радиусом около 40 свет. лет.

Величины круговых составляющих орбитальных скоростей звезд находятся в диапазоне 10 - 15 км/с.

Период обращения звезд вокруг ядра спиральной галактики около 8 млн лет. Масса ядра нашей спиральной галактики около 1.4 1035 кг. Его отождествляют с массивной «черной дырой».

Орбитальная скорость ядра нашей спиральной галактики (79.0 - 79.4) 103 м/с. Заключение

Наиболее вероятная величина орбитальной скорости Солнца равна 80 ±10 км/с. Величина визуально-наблюдаемого периода обращения планет вокруг Солнца заметно больше величины истинного периода обращения планеты вокруг Солнца.

Величины круговых составляющих и орбитальных скоростей планет Солнечной системы практически одинаковы и находятся в пределах погрешности измерения угла ф (экваториальное склонение). Вероятно, это является следствием образования всех планет Солнечной системы из одного более или менее однородного блока твердой или плазменной (солнечной) материи.

Оценены величины физических параметров галактического гравитационного центра, в составе которого находится Солнечная система. Им является наша спиральная галактика. Уточнены физические параметры нашей спиральной галактики.

Литература

1. Грищенко С. В. Параметры орбит планет Солнечной системы и их спутников. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http: //astronomy3d.ru/ (дата обращения: 02.12.2016).

2. Planets. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http: //solarsystemjpl.nasa.gov/planets/index.cf m/ (дата обращения: 15.10.2016).

3. Грищенко С. В. Параметры нашей Вселенной и ее структурных элементов // Проблемы современной науки и образования, 2016. № 4 (46). С. 12-23.