Планеты и законы их обращения
    
    Рис. 1. Солнечная система
    Солнечная система включает девять крупных планет, которые со своими 57 спутниками обращаются вокруг массивной звезды по эллиптическим орбитам. По своим размерам и массе планеты можно разделить на две группы: планеты земной группы, расположенные ближе к Солнцу, - Меркурий, Венера, Земля и Марс и планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, находящиеся на значительно более удаленных от центральной звезды орбитах. Последняя из известных планет - Плутон - своей орбитой с радиусом около 6 млрд. км очерчивает границы Солнечной системы. Плутон не относится к планетам-гигантам, его масса почти в 10 раз меньше массы Земли. Аномальные характеристики этой крошечной планеты позволяют рассматривать ее как бывший спутник Нептуна.
    Кроме больших планет между орбитами Марса и Юпитера вращается более 2300 малых планет - астероидов, множество более мелких тел - метеоритов и метеорной пыли, а также несколько десятков тысяч комет, двигающихся по сильно вытянутым орбитам, некоторые из которых далеко выходят за границы Солнечной системы.
    Все планеты и астероиды обращаются вокруг Солнца в направлении движения Земли - с запада на восток. Это так называемое прямое движение. Основные закономерности движения планет полностью определяются законами Кеплера. Рассмотрим эти законы и охарактеризуем основные элементы эллиптических орбит.
    
    Рис. 2. Элементы планетной орбиты: АП - большая полуось орбиты, ось апсид; П - перегилий; А - афелий;
    r - радиус-вектор
    Согласно первому закону, все планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. На рис. II.2 показаны элементы планетных орбит с Солнцем (С) в фокусе. Линия АП называется линией апсид, крайние точки которой афелий (А) и перигелий (П) характеризуют наибольшее и наименьшее удаление от Солнца. Расстояние планет (Р) на орбите от Солнца (гелиоцентрическое расстояние) определяется радиусом-вектором (=СР. Отношение полуфокального расстояния (с) к большой полуоси (а) называется эксцентриситетом орбиты:
    e = . (II.1)
    Если обозначить через ( перигельное расстояние, а через Q - афелийное расстояние, то их значения легко определить из выражений:
    q = а - с = а(1 - е), (II.2)
    Q = а + с = а(1 + е). (II.3)
    Тогда, определив большую полуось (а), мы найдем среднее годичное расстояние планеты до Солнца:
    а = . (II.4)
    Cреднее гелиоцентрическое расстояние Земли от Солнца равно 149,6 млн. км. Эта величина называется астрономической единицей и принимается за единицу измерений расстояний в пределах Солнечной системы.
    Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор планеты описывает площади, прямо пропорциональные промежуткам времени. Если обозначить через S1 площадь перигелийного сектора (рис. II.3), а через S2 - площадь афелийного сектора, то их отношение будет пропорционально временам t1 и t2, за которые планета прошла соответствующие отрезки дуг орбиты:
    
    Рис. 3. Площади, описываемые радиус-вектором планеты
    = . (II.5)
    Отсюда следует, что секториальная скорость -
    V = = = const - (II.6)
    величина постоянная.
    Время, в течение которого планета сделает полный оборот по орбите, называется звездным, или сидерическим, периодом Т (рис. ............