Ответьте на вопросы, страница 72 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему скорости орбитального движения Меркурия в точках перигелия и афелия отличаются сильнее, чем у Земли?

2. Влияет ли приближение Земли к Солнцу на смену времен года?

1. Почему скорости орбитального движения Меркурия в точках перигелия и афелия отличаются сильнее, чем у Земли?

Согласно первому закону Кеплера, все планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. Второй закон Кеплера гласит, что планета движется быстрее, когда находится ближе к Солнцу (в перигелии), и медленнее, когда находится дальше от него (в афелии).

Степень различия скоростей в перигелии ($v_p$) и афелии ($v_a$) напрямую зависит от формы орбиты, а именно от ее эксцентриситета ($e$). Эксцентриситет — это мера «вытянутости» эллипса. Чем больше эксцентриситет, тем сильнее отличается расстояние до Солнца в ближайшей и самой дальней точках орбиты.

Орбита Меркурия имеет один из самых больших эксцентриситетов среди планет Солнечной системы: $e_{Меркурия} \approx 0.2056$.

Орбита Земли, напротив, почти круговая, ее эксцентриситет очень мал: $e_{Земли} \approx 0.0167$.

Соотношение скоростей в перигелии и афелии определяется формулой, вытекающей из закона сохранения момента импульса: $v_p / v_a = (1+e) / (1-e)$. Поскольку у Меркурия эксцентриситет значительно больше, чем у Земли, отношение его максимальной и минимальной скоростей также будет гораздо больше. Это означает, что его скорость на протяжении орбиты изменяется гораздо сильнее.

Ответ: Различие скоростей орбитального движения в перигелии и афелии зависит от эксцентриситета (вытянутости) орбиты. Орбита Меркурия значительно более вытянута (имеет больший эксцентриситет), чем почти круговая орбита Земли, поэтому и разница в его скоростях в этих точках проявляется намного сильнее.

2. Влияет ли приближение Земли к Солнцу на смену времен года?

Нет, приближение Земли к Солнцу не является причиной смены времен года. Главная причина смены сезонов — наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты (эклиптики) примерно на 23.5°.

Именно из-за этого наклона в разное время года Северное и Южное полушария поочередно получают больше или меньше солнечного света. Когда полушарие наклонено к Солнцу, солнечные лучи падают на него более отвесно, а день длится дольше — наступает лето. Когда полушарие отклонено от Солнца, лучи падают под более острым углом, их энергия распределяется по большей площади, а день становится короче — наступает зима.

Убедительным доказательством того, что расстояние не является главной причиной, служит тот факт, что Земля проходит перигелий (ближайшую к Солнцу точку орбиты) в начале января, когда в Северном полушарии зима. А афелий (самую дальнюю точку) — в начале июля, во время лета в Северном полушарии.

Тем не менее, изменение расстояния до Солнца оказывает второстепенное, незначительное влияние. Из-за того, что в перигелии (в январе) Земля движется по орбите быстрее, зима в Северном полушарии и лето в Южном оказываются короче остальных сезонов. Лето в Северном полушарии, наоборот, самое продолжительное, так как в афелии Земля движется медленнее. Кроме того, близость к Солнцу зимой делает зимы в Северном полушарии немного мягче, а удаленность летом — лето немного прохладнее, чем они могли бы быть. Для Южного полушария эффект обратный: зимы немного холоднее, а лето — жарче.

Ответ: Нет, приближение Земли к Солнцу не является причиной смены времен года, которая вызвана наклоном земной оси. Однако изменение расстояния оказывает незначительное влияние на продолжительность и температуру сезонов: зимы в Северном полушарии немного короче и мягче, а лето — длиннее и прохладнее.