Плотность планеты. Суточное вращение планеты

1. Плотность планеты

Рассмотрим, как выразить ускорение свободного падения на поверхности планеты и первую космическую скорость для этой планеты через ее радиус R и среднюю плотность ρ. (Средняя плотность планеты равна отношению массы планеты к ее объему.)

? 1. Выразите массу планеты M через ее радиус R и среднюю плотность ρ.

? 2. Чему равно ускорение свободного падения g на поверхности планеты радиусом R, имеющей среднюю плотность ρ?

Подсказка. Воспользуйтесь формулой (8) из в § 14, заменив массу и радиус Земли на массу и радиус данной планеты.

? 3. Вблизи поверхности планеты-гиганта Юпитер (на рисунке 18.1 Юпитер изображен в одном масштабе с Землей) ускорение свободного падения в 2,6 раза больше, чем вблизи поверхности Земли. Радиус Юпитера примерно в 11 раз больше радиуса Земли. Какова средняя плотность Юпитера?


? 4. На планете радиусом 3400 км камень падает с обрыва высотой 200 м в течение 10 с. Чему равна средняя плотность планеты? Считайте, что сопротивлением атмосферы планеты можно пренебречь.

? 5. Чему равна первая космическая скорость для планеты радиусом R со средней плотностью ρ?

Подсказка. Воспользуйтесь формулой (10) из § 14, заменив радиус Земли и ускорение свободного падения на поверхности Земли на массу данной планеты и ускорение свободного падения на ее поверхности.

А сейчас мы получим несколько неожиданный результат.

? 6. Чему равен период T обращения спутника по низкой круговой орбите вокруг планеты радиусом R со средней плотностью ρ? (В таком случае радиус орбиты можно считать равным радиусу планеты.)

Итак, период обращения спутника на низкой круговой орбите зависит только от средней плотности планеты!

? 7. Астронавты облетели три планеты А, Б и В на низких круговых орбитах с выключенным двигателем. Время облета каждой из планет составило: TА = 55 мин, TБ = 106 мин, TВ = 72 мин. У какой из этих планет наибольшая средняя плотность? У каких из этих планет средняя плотность больше средней плотности Земли? Напомним, что период обращения искусственного спутника Земли на низкой орбите 85 мин.

2. Учет вращения планеты вокруг своей оси

Геостационарная орбита

Телевизионные программы передают в разные точки Земли с помощью спутников связи (рис. 18.2), которые движутся по круговым орбитам.

Сигнал со спутника принимает укрепленная на стене или крыше дома спутниковая антенна. Она направлена постоянно на одну и ту же точку небосвода, поэтому спутник связи должен постоянно «висеть» над одной и той же точкой поверхности Земли.

? 8. Чему равен период одного оборота спутника связи?

Орбиту, по которой движется спутник, находящийся постоянно над одной и той же точкой поверхности Земли, называют геостационарной. Она лежит в экваториальной плоскости Земли (так называют плоскость, в которой лежит экватор).

? 9. Выразите радиус rгс геостационарной орбиты через ускорение свободного падения g вблизи поверхности Земли, радиус Земли и продолжительность суток T.

Подсказка. Запишите уравнение второго закона Ньютона для спутника связи, выразив в нем гравитационную постоянную G через g, MЗем, Rзем.

? 10. Чему равен радиус геостационарной орбиты? На какой высоте над поверхностью Земли находится эта орбита?

Выполнив это задание, вы оцените уровень современной техники: спутниковая антенна устойчиво принимает сигнал с расстояния в десятки тысяч километров!

Вес тела на полюсе и на экваторе

Вследствие вращения планеты вокруг своей оси (его называют суточным) вес одного и того же тела на экваторе планеты меньше, чем на ее полюсе. Выясним, от чего зависит разность значений веса на экваторе и на полюсе.

Пусть тело покоится на поверхности шарообразной планеты вблизи ее полюса. В этом случае вес тела

PП = mg,     (1)

где g – ускорение свободного падения.

Чтобы найти вес тела на поверхности планеты вблизи экватора, надо учесть суточное вращение планеты.

Вследствие этого вращения находящееся на экваторе тело равномерно движется по окружности относительно инерциальной системы отсчета, связанной с удаленными звездами (рис. 18.3). Радиус окружности равен радиусу планеты R, а период обращения T равен продолжительности суток.

Вследствие суточного вращения планеты находящееся на ее экваторе тело движется относительно инерциальная центростремительным ускорением

Это ускорение направлено к центру планеты, то есть вниз. А если тело движется с ускорением , направленным вниз, вес этого тела выражается формулой (см. § 16):

PЭ = m(g – a).

? 11. Чему равно уменьшение веса тела массой m на экваторе шарообразной планеты радиусом R по сравнению с его весом на полюсе, если период обращения планеты равен T?

? 12. С помощью каких весов можно обнаружить уменьшение веса тела на экваторе – рычажных, в которых используются гири, или пружинных, когда вес тела измеряют по удлинению пружины?

? 13. Каково обусловленное суточным вращением Земли уменьшение веса корабля массой 40000 т при переходе его из приполярной области в экваториальные воды? Уменьшается ли при этом масса корабля?

? 14. На сколько процентов уменьшается вес тела вследствие суточного вращения Земли при перемещении его с полюса Земли на экватор?

Существует еще одна причина уменьшения веса тела на экваторе Земли по сравнению с весом на полюсе.

Дело в том, что Земля немного сплюснута у полюсов – расстояние между Северным и Южным полюсами (по прямой сквозь Землю) примерно на 43 км меньше, чем расстояние между диаметрально противоположными точками экватора Земли. Вследствие этого на полюсе находящаяся на уровне моря точка расположена примерно на 21,5 км ближе к центру Земли, чем точка на экваторе.

Общее уменьшение веса, обусловленное суточным вращением и сплюснутостью Земли, составляет примерно 0,5 %.

? 15. Каким должен быть период обращения шарообразной планеты массой M и радиусом r вокруг своей оси, чтобы находящиеся на ее экваторе тела находились в состоянии невесомости?

? 16. При какой продолжительности земных суток тела на земном экваторе были бы в состоянии невесомости?

Дополнительные вопросы и задания

17. Сорвавшийся с обрыва на некоторой планете камень падал с высоты h в течение времени t. Радиус планеты равен R. Чему равна масса планеты M?

18. Высадившийся на планету радиусом R астронавт бросает камешки с начальной скоростью v0 под разными углами к горизонту. Чему равна средняя плотность планеты, если все камешки упали на расстоянии от космонавта, не превышающем l?

19. Космонавты высадились на экваторе шарообразной малой планеты. Средняя плотность планеты ρ, радиус R, продолжительность суток T.
а) Чему равна скорость точек поверхности планеты на экваторе?
б) Чему равна первая космическая скорость для этой планеты?
в) С какой скоростью космонавты могут ехать на гусеничном вездеходе вдоль экватора по направлению суточного вращения планеты, не отрываясь от ее поверхности?

20. Над находящейся на экваторе Земли африканской деревней 2 раза в сутки – в полдень и в полночь – пролетают одновременно два искусственных спутника, А и Б. Орбиты спутников лежат в экваториальной плоскости, спутник А движется на восток, а Б – на запад. 3, что немного тяжелее, чем у Меркурия.

Какова плотность газообразных планет?

Такие небесные тела состоят в основном из газообразных элементов, таких как гелий и водород. Это самые большие и массивные планеты Солнечной системы. Однако они имеют наименьшую плотность, все менее 2 г/см³.

Какие самые плотные планеты?

Теллурические, земные или каменистые: соответствуют четырем ближайшим к Солнцу планетам (более плотным), состоящим из железа, тяжелых металлов и горных пород. Это: Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Какая самая плотная планета?

самая плотная планета

Земля — самая плотная планета Солнечной системы, но это не значит, что она самая тяжелая. Плотность Земли составляет 5,513 грамма на кубический сантиметр, а ее металлическое ядро ​​в сочетании с каменистой мантией заставляет удивлять «больших», таких как газовые гиганты.

Какая самая неплотная планета?

Несмотря на это, Сатурн остается наименее плотной планетой в нашей Солнечной системе — его плотность примерно на 30% меньше, чем у воды.

Какие 3 самые плотные планеты Солнечной системы?

Каменистыми планетами Солнечной системы являются Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они самые маленькие, самые плотные и самые близкие к Солнцу. Скалистые планеты Солнечной системы также известны как теллурические планеты, твердые планеты или планеты земной группы.

Какие планеты-гиганты Солнечной системы?

Юпитер: самая большая планета в Солнечной системе, образованная в основном газами водородом, гелием и метаном и, тем не менее, небольшим твердым ядром внутри. Сатурн: это вторая по величине планета в Солнечной системе, известная кольцами, образованными льдом и космической пылью.

Как называется 10-я планета?

Прежде всего: десятой планеты не существует! У нас по-прежнему девять планет в Солнечной системе, и мы должны быть довольны, потому что, если бы Плутон был открыт сегодня, его бы тоже не считали планетой.

Что такое 4 газовых гиганта?

Только Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун являются газовыми гигантами. Остальные планеты классифицируются как каменистые планеты. Газовые планеты также называют газовыми гигантами или юпитерианскими планетами.

Что такое газовые планеты-гиганты?

Газовые планеты являются крупнейшими в Солнечной системе и состоят из газов, как следует из названия. Их также называют планетами-гигантами или юпитерианскими планетами. Эти планеты имеют несколько естественных спутников и кольцевых систем. Четыре газовые планеты Солнечной системы — это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Это карликовая планета?

В настоящее время мы знаем четыре карликовые планеты в нашей Солнечной системе, помимо Плутона: Церера, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Обычно они очень малы по массе, поэтому они не являются доминирующими звездами на своих орбитах, а иногда у них есть спутники, очень похожие по размеру на карликовую планету, вокруг которой они вращаются.

Что плотнее Земля или Юпитер?

Интересный факт: самая плотная планета Солнечной системы — Земля. Именно, не путая массу с плотностью, у нашей планеты плотность 5,5г/см1,55, а у Юпитера, например, XNUMXг/смXNUMX.

Какой самый плотный объект на Земле?

Либо осмий, либо иридий можно считать самыми плотными элементами. При комнатной температуре и давлении расчетная плотность осмия составляет 22,61 г/см3, а расчетная плотность иридия — 22,65 г/см3.

осмий
плотность, твердость 22610 кг/м, 7
Количество CAS 7440-04-2
атомарное свойство
атомная масса 190,23 3 (XNUMX) у

На какой планете самый длинный день?

Уже было известно, что у Венеры самый длинный день — время, которое требуется планете, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси — среди всех планет в нашей Солнечной системе, но между предыдущими оценками были расхождения. Исследование показало, что один оборот Венеры занимает 243,0226 земных дня.

На какой планете есть шестиугольник?

Шестиугольник Сатурна представляет собой устойчивый шестиугольный узор облаков вокруг северного полюса Сатурна, расположенный около 78 ° северной широты. Стороны шестиугольника имеют длину около 13 800 км (8 600 миль), что больше диаметра Земли (около 12 700 км (7 900 миль)).

Какая планета имеет меньшую плотность, чем вода?

Атмосфера состоит в основном из водорода с небольшим количеством гелия и метана. Сатурн — единственная планета менее плотная, чем вода (примерно на 30 процентов меньше). В гипотетическом случае обнаружения достаточно большого океана Сатурн плавал бы в нем.

Почему Луна не планета?

Мы можем видеть Луну на небе (особенно ночью), потому что она освещена солнечным светом. Луна является вторичной планетой, потому что она вращается вокруг более крупной планеты, Земли. … Луна — не планета, а естественный спутник Земли.

Какая самая холодная планета в системе?

Кроме того, это был первый случай, когда планета была обнаружена с помощью телескопа. Уран — самая холодная планета Солнечной системы, ее температура достигает -224ºC.

Сколько планет в мире?

Резюме о Солнечной системе

В настоящее время его образуют восемь планет, а именно: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Какие 3 самые большие планеты?

Самая большая планета Солнечной системы — Юпитер, за которым следуют Сатурн и Уран, завершающие подиум этого списка самых больших планет Солнечной системы.

Какие 5 самые большие планеты?

Назовите 5 самых больших планет Солнечной системы в порядке от самой большой к самой маленькой*? Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, а Меркурий — самая маленькая. Таким образом, в порядке убывания (от высшего к низшему) расположены: Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран, Земля, Венера, Марс и Меркурий.

Как называется самая большая планета?

Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, расположенная между Марсом и Сатурном. Его размер дает ему несколько естественных спутников, вращающихся вокруг него, около 70.

Как называется 7-я планета?

Уран. Третья по величине планета в Солнечной системе и седьмая планета от Солнца, Уран — газообразная планета со средней температурой -185°C и имеет 27 спутников.

Как называется пятая планета?

Планеты Солнечной системы образуют группу из восьми планет, которые вращаются вокруг Солнца. Это: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Как называется пятая планета?

Земля. Это третья планета Солнечной системы с радиусом 6.371 9,78 км и гравитацией XNUMX м/с². Подобно Меркурию и Венере, Земля имеет атмосферу, состоящую из газов, выделяемых в результате извержений вулканов.

Какой самый маленький газовый гигант?

газовый карлик

Самая маленькая известная экзопланета, которая, вероятно, является «газовой планетой», — это Kepler-138d, которая имеет ту же массу, что и Земля, но на 60% больше и, следовательно, имеет плотность, указывающую на толстую газовую оболочку.

Как называется планета, вокруг которой есть кольцо?

Кольца, которые мы видим на Сатурне, состоят из миллиардов фрагментов льда и космических камней разного размера. Некоторые похожи на песчинки. Другие, размером с дом. Вокруг планеты есть набор из 7 основных колец с пространством между ними.

Вокруг какой планеты есть кольца?

У всех четырех газообразных планет есть кольца! У Юпитера, Урана и Нептуна кольца очень тонкие и очень удалены от их планет и поэтому едва видны.

Можно ли ступить на газообразную планету?

Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) имеют только одно твердое ядро, которое окружено большим слоем газа, но этот газ чрезвычайно сжат, при очень высоких давлениях, во внутренних слоях, чуть ниже видимой области. . Поэтому посадить на них какой-либо зонд было бы невозможно.

Что будет, если наступить на Юпитер?

Пройдя чуть более 150 километров через атмосферу Юпитера, мы столкнулись с температурой более 150 °C и давлением, эквивалентным 23 земным атмосферам. Через 500 километров мы достигнем слоя аммиачных облаков и почти полностью потеряем видимость.

Что внутри звезд?

Звезды представляют собой большие сферы, состоящие из газообразного гелия и водорода, в постоянном процессе ядерного синтеза.

Какая самая горячая планета Солнечной системы?

На самом деле Венера — самая горячая планета Солнечной системы, даже горячее, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу. Средняя температура его поверхности составляет 460ºC из-за сильного парникового эффекта, широко распространенного по всей планете.

Какая самая близкая к Солнцу планета?

Страница 1

  • МЕРКУРИЙ.
  • «’,
  • ближайшая к Солнцу планета на среднем расстоянии.
  • минус 170 градусов. Потому что это Меркурий.
  • до трех месяцев на Земле. в течение
  • Поверхность Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты.
  • КОСМОС ДЕТЕКТИВ: РАСКРЫВАЯ ТАЙНЫ.
  • 107 стр. [36] пу : у. ; 22 см.

Что за звезда Солнце?

Солнце считается звездой главной последовательности (которая вырабатывает свою энергию за счет синтеза водорода) категории желтых карликов.

Какие 3 самые плотные планеты Солнечной системы?

Каменистыми планетами Солнечной системы являются Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они самые маленькие, самые плотные и самые близкие к Солнцу. Скалистые планеты Солнечной системы также известны как теллурические планеты, твердые планеты или планеты земной группы.

Какая самая плотная планета в Солнечной системе и наименее плотная соответственно?

Земля — самая плотная планета, а Сатурн — наименее плотная планета.

Какова плотность планеты Земля?

ПЛОТНОСТЬ

материал или корпус Плотность или удельная масса (г/см3)
лед (при 0°C) 0,998
Меркурий 13,6
медь 8,9
сталь (средняя) 7,8

Плотность Земли — Вселенная сегодня

Опубликовано Джерри Коффи

[/caption]
Это среднее значение всего материала на планете. Плотность воды намного меньше плотности железа, поэтому для простоты использования необходимо среднее значение. Земля — самая плотная планета Солнечной системы; однако, если исключить гравитационное сжатие, вторая по плотности планета, Меркурий, будет более плотной. Плотность Земли рассчитывается путем деления массы планеты на ее объем с последующим упрощением от кг/км до г/см в кубе.

Вот плотность других планет нашей Солнечной системы, чтобы вы могли сравнить ее с земной.

Меркурий 5,43 г/см 3
Венера 5,243 г/см 3
Марс 3,934 г/см 3
Юпитер 1,326 г/см 3
Сатурн 0,687 г/см 3
Уран 1,270 г/см
3
Нептун 1,638 г/см 3
Солнце 1,408 г/см 3

Простое знание плотности планеты не так много информации. Он как бы дает лишь частичную картину. Вот еще несколько интересных фактов о Земле, которые могут помочь вам немного лучше понять нашу планету.

Считается, что Луна образовалась в результате столкновения с Землей большого астероида или планетезимали. Луна — это та часть, которая была выброшена обратно в космос, и частицы, которые к ней приросли. Ученые считают, что другие планеты могли получить некоторые из своих лун аналогичным образом. Земля — единственная планета с одной Луной, но имеет два квазиспутника 3753 Cruithne и 2002 AA 9.0084 29

.

Солнце постоянно развивается. Через несколько миллиардов лет она начнет нагреваться на пути к красной гигантской фазе жизни звезды. По пути станет достаточно жарко, чтобы уничтожить жизнь на Земле. Возникнет вопрос, как люди выживут. Одним из вариантов является колонизация других небесных объектов. Некоторые ученые разработали теоретический способ перемещения всей планеты. Потребуется найти астероид, достаточно большой, чтобы изменить орбиту Земли и оттолкнуться от Солнца.

Колонизировать другую планету на самом деле может быть проще.

Несмотря на шумиху в Интернете, реальной угрозы для Земли, которая совпадет с окончанием календаря Майя, нет. Календарь майя даже не заканчивается, 2012 год знаменует собой окончание текущего периода длительного счета. 2013 год знаменует собой начало другого.

Плотность Земли — это один из тысяч интересных фактов, которые вы узнаете о своей родной планете. Здесь, в Universe Today, мы надеемся, что вы хотите найти еще много интересного и продолжать исследовать окружающий мир.

Мы написали много статей о плотности для Universe Today. Вот статья о плотности Солнца, а вот о плотности Марса.

Хотите больше ресурсов на Земле? Вот ссылка на страницу NASA, посвященную пилотируемым космическим полетам, а вот и Visible Earth НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast about Earth в рамках нашего путешествия по Солнечной системе — Episode 51: Earth.

Источники:
НАСА
Форумы по физике

Нравится:

Нравится Загрузка. ..

РубрикиАстрономия, Путеводитель по космосу

Плотность Земли: Из чего состоит Земля?

Космос | Свойства Земли

Часы

Обновлено

Космическое пространство, Свойства Земли


«Во всей нашей Солнечной системе Земля является самой плотной планетой. Плотность Земли неуклонно увеличивается по мере продвижения внутрь от коры к ядру. Если усреднить ее по всей планете, плотность Земли составит около 5,513 г/см 9 .0010 3 »


Это самая большая и самая плотная из всех планет земной группы. Планеты земной группы, такие как Меркурий, Венера, Земля и Марс, как правило, богаты металлами и силикатными породами.

Если посчитать, Земля в основном состоит из:

  • Железа (35%)
  • Кислорода (30%)
  • Кремния (15%)
  • Магния (13%)
Наконец, никеля () ), сера (2%), кальций (1%) и алюминий (1%) составляют большую часть оставшихся.

Итак, теперь мы знаем, из чего состоит Земля с точки зрения ее состава. Что такое Плотность Земли ? А как рассчитать плотность Земли?

Плотность Земли по ядру, мантии и коре

Если усреднить плотность по всей планете, то плотность Земли составит около 5,513 г/см 3 . Но если вы сравните плотность Земли по ее слоям, плотность неуклонно увеличивается по мере продвижения внутрь от коры к ядру.

  • ВНУТРЕННЕЕ ЯДРО: Внутреннее ядро ​​Земли имеет самую высокую плотность – 12,9 г/см 3 .
  • ВНЕШНИЙ СЕРДЕЧНИК: Далее, внешнее ядро ​​имеет плотность около 11,0 г/см 3 .
  • НИЖНЯЯ МАНТИЯ: Нижняя мантия имеет значительно более низкую плотность, около 5,0 г/см 3 .
  • ВЕРХНЯЯ МАНТИЯ: Далее следует верхняя мантия с плотностью 3,9 г/см 3 .

Наконец, земная кора состоит из пород, богатых кремнеземом, с плотностью около 2,5 г/см 3 . Кора держится на пластичном слое, называемом астеносферой. Этот текучий слой плотностью около 3,3 г/см 3 .

Как рассчитать плотность Земли вручную

Плотность — это масса, деленная на объем. Масса — это физическая материя чего-либо в общем числе атомов. А объем — это количество пространства, которое охватывает объект. Если вы знаете массу и объем объекта, вы можете измерить плотность, разделив их.

Например, Земля не является идеальной сферой. Но мы можем приблизительно прийти к этому, используя объем сферы, который равен 4/3πr 3 . Исходя из радиуса 6371 км, объем Земли составит 1,08 триллиона кубических километров.

Учитывая, что масса Земли составляет 5,972 × 10 24 кг, мы можем разделить ее на объем, как указано выше. После преобразования килограммов и кубических километров в граммы и кубические сантиметры плотность Земли составляет около 5,519 г/см 3 .

И это примерно соответствует общему мнению о плотности Земли около 5,513 г/см

3 .