Номер 1, страница 296 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Почему планеты Солнечной системы не покидают её; не падают на Солнце?

Планеты Солнечной системы не падают на Солнце и не улетают в открытый космос благодаря тонкому равновесию между двумя фундаментальными силами: силой гравитационного притяжения Солнца и инерцией движения самих планет.

С одной стороны, Солнце, обладая колоссальной массой (около 99,86% от массы всей Солнечной системы), создает мощное гравитационное поле, которое притягивает к себе все планеты. Эта сила, описываемая законом всемирного тяготения, всегда направлена к центру Солнца и стремится заставить планеты упасть на него. Если бы планеты были неподвижны, они бы неминуемо рухнули на Солнце.

С другой стороны, планеты не неподвижны. Они движутся с очень большой скоростью, которая досталась им в наследство от вращающегося газопылевого облака, из которого и сформировалась наша система. Согласно закону инерции, любое тело стремится сохранить свою скорость и направление движения. Таким образом, из-за своей скорости планета постоянно пытается улететь по прямой линии, по касательной к своей орбите, в открытый космос.

Стабильная орбита является результатом непрерывного компромисса между этими двумя тенденциями. Гравитационная сила Солнца постоянно "изгибает" прямолинейную траекторию движения планеты, не давая ей улететь и заставляя ее двигаться по замкнутой кривой — эллипсу. В свою очередь, боковая скорость планеты не позволяет ей упасть на Солнце. Этот процесс можно сравнить с раскручиванием шарика на веревке: натяжение веревки (аналог гравитации) удерживает шарик от улетания, а его скорость не дает ему упасть в центр.

В физике это описывается через понятия космических скоростей. Для удержания на круговой орбите тело должно иметь первую космическую скорость ($v_1$), которая рассчитывается по формуле:

$v_1 = \sqrt{\frac{GM}{R}}$

где $G$ — гравитационная постоянная, $M$ — масса центрального тела (Солнца), а $R$ — радиус орбиты.

Чтобы навсегда покинуть гравитационное поле центрального тела, необходимо достичь второй космической скорости (скорости убегания):

$v_2 = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$

Орбитальные скорости планет нашей системы как раз находятся в промежутке между этими двумя значениями для их расстояний от Солнца. Их скорости достаточно велики, чтобы не упасть на Солнце, но недостаточны для того, чтобы преодолеть его гравитацию и покинуть систему.

Ответ:Планеты не падают на Солнце, потому что обладают значительной скоростью движения, которая постоянно "уводит" их в сторону от прямого падения, заставляя двигаться по орбите. Они не покидают Солнечную систему, так как их скорость недостаточна для преодоления мощной силы гравитационного притяжения Солнца.