Солнечная система

Содержание и основные понятия

Солнечная система образована Солнцем, планетами, спутниками и малыми телами, связанными гравитацией. Законы механики объясняют орбиты и космические полёты.
ФГОС · 9 класс
ФОП · базовый уровень
интерактивная модель
орбита
законы Кеплера
планета
спутник
фазы Луны
01
Физическая картина
Что происходит и какие границы имеет модель.
Главная идея
Солнечная система образована Солнцем, планетами, спутниками и малыми телами, связанными гравитацией. Законы механики объясняют орбиты и космические полёты.
Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
Период обращения растёт с размером орбиты.
Фазы Луны определяются взаимным положением Солнца, Земли и Луны, а не тенью Земли.
Как рассуждать
Сначала назовите систему и взаимодействия, затем выберите величины и только после этого записывайте закон. Формула работает в пределах допущений модели.
02
Законы и величины
Символы следует читать как связь величин, а не как рецепт подстановки.
T
2
a
3
=
c
o
n
s
t
\frac{T^2}{a^3}=\mathrm{const}
a
3
T
2
​
=
const
третий закон Кеплера
v
≈
G
M
r
v\approx\sqrt{\frac{GM}{r}}
v
≈
r
GM
​
​
круговая орбита
Разбор ситуации
Марс дальше от Солнца, поэтому его орбитальная скорость меньше, а год длиннее земного.
04
Связи и применение
В реальном мире
Марс дальше от Солнца, поэтому его орбитальная скорость меньше, а год длиннее земного.
Проверка модели
Сравнивайте предсказание с наблюдением, оценивайте единицы, порядок величины и влияние неучтённых факторов. Расхождение не всегда означает ошибку закона: часто идеализация перестаёт быть достаточной.
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Солнечная система» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: орбита, законы Кеплера, планета.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
орбита
Траектория тела в поле тяготения относительно выбранного центрального тела.
законы Кеплера
Три эмпирических закона, описывающих орбиты, площади, заметаемые радиус-вектором, и периоды обращения планет.
планета
Массивное почти шарообразное небесное тело, обращающееся вокруг звезды и очистившее окрестность своей орбиты.
спутник
Тело, движущееся по орбите вокруг более массивного тела под действием тяготения.
фазы Луны
Наблюдаемые формы освещённой части Луны, зависящие от взаимного положения Солнца, Земли и Луны.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
T
2
a
3
=
c
o
n
s
t
\frac{T^2}{a^3}=\mathrm{const}
a
3
T
2
​
=
const
эмпирический закон
Третий закон кеплера.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
T
2
∝
a
3
T^2\propto a^3
T
2
∝
a
3
Кеплер установил по астрономическим таблицам, что квадраты периодов планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.
T
1
2
a
1
3
=
T
2
2
a
2
3
\frac{T_1^2}{a_1^3}=\frac{T_2^2}{a_2^3}
a
1
3
​
T
1
2
​
​
=
a
2
3
​
T
2
2
​
​
Для тел, обращающихся вокруг одного центрального тела, отношение одинаково и позволяет сравнивать орбиты.
T
2
a
3
=
c
o
n
s
t
\frac{T^2}{a^3}=\mathrm{const}
a
3
T
2
​
=
const
Формула является эмпирическим законом Кеплера; позднее ньютоновская модель объяснила постоянную как приблизительно 4π²/(GM).
Условия:
Орбиты тел вокруг одного доминирующего центрального тела; a — большая полуось, взаимные возмущения и массы спутников малы.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
v
≈
G
M
r
v\approx\sqrt{\frac{GM}{r}}
v
≈
r
GM
​
​
следствие модели
Круговая орбита.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
F
гр
=
G
M
m
r
2
F_{\mathrm{гр}}=G\frac{Mm}{r^2}
F
гр
​
=
G
r
2
M
m
​
Спутник массы m притягивается центральным телом массы M на расстоянии r от центра.
F
ц
=
m
v
2
r
F_{\mathrm{ц}}=m\frac{v^2}{r}
F
ц
​
=
m
r
v
2
​
Для круговой орбиты гравитация целиком создаёт необходимое центростремительное ускорение.
G
M
m
r
2
=
m
v
2
r
⇒
v
=
G
M
r
G\frac{Mm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}\Rightarrow v=\sqrt{\frac{GM}{r}}
G
r
2
M
m
​
=
m
r
v
2
​
⇒
v
=
r
GM
​
​
Приравнивание сил и сокращение массы спутника дают круговую орбитальную скорость; знак ≈ напоминает об идеализациях.
Условия:
Круговая орбита вокруг сферически-симметричного тела, m≪M; атмосфера, тяга и влияние других тел пренебрежимо малы.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
Как проверить рассуждение
Период обращения растёт с размером орбиты. Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Солнечная система
Солнечная система образована Солнцем, планетами, спутниками и малыми телами, связанными гравитацией. Законы механики объясняют орбиты и космические полёты.
Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
Период обращения растёт с размером орбиты.
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.