Quel point la Terre orbite-t-elle réellement?

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Si nous considérons les deux plus grandes masses de notre système solaire - le Soleil et Jupiter, en elles-mêmes, elles orbiteront autour d'un barycentre commun qui est quelque part décalé du centre du Soleil en direction de Jupiter (juste au-dessus de la surface du Soleil). Si on ajoute Saturne, les choses deviennent plus compliquées, mais il y a toujours un barycentre, même s'il suit une trajectoire complexe par rapport au centre du Soleil (ou le Soleil a une oscillation complexe autour du barycentre). Ajoutez Neptune et toutes les autres masses du système solaire, et les choses deviennent encore plus compliquées. Cependant, il y a encore un barycentre (souvent en dehors du membre du Soleil) autour duquel le Soleil fait une danse complexe.

Maintenant, quelle est la Terre en orbite? L'orbite de la Terre est décrite comme une ellipse; le "centre" d'une orbite elliptique se produit à l'un des points focaux de l'ellipse. Qu'est-ce qui est au point focal du chemin elliptique que la Terre suit? S'agit-il du barycentre du système solaire ou du centre de masse du Soleil (vacillant)? En d'autres termes, l'orbite de la Terre se déplace-t-elle lorsque le Soleil est tiré, notre distance du Soleil ne variant jamais de plus que l'excentricité de l'ellipse, ou faisons-nous orbite autour du barycentre du système solaire, et notre distance du Soleil varie selon le somme de notre excentricité orbitale plus la quantité que le Soleil oscille sur sa propre orbite autour du barycentre?

orbit the-sun earth Anthony X
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Lorsqu'il y a plus de 2 corps impliqués, généralement aucun ne suit une trajectoire elliptique ou conique et l'idée d'un centre n'est pas bien définie.

Conrad Turner

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Si vous êtes incroyablement intéressé par cela, contactez-moi: j'essaie de trouver la «meilleure ellipse en forme» pour la Terre à un moment donné en fonction de son emplacement et de sa vitesse, ou pour une orbite spécifique donnée. Si vous utilisez le Soleil comme un foyer, l'autre foyer est plus stable que si vous utilisez le barycentre comme premier foyer.

barrycarter

Sur combien Jupiter pourrait perturber l'orbite d'une autre planète, il convient de souligner que Kepler a utilisé l'orbite de Mars pour élaborer ses 3 lois. Si l'orbite de Mars était considérablement vacillante, je ne pense pas qu'il aurait pu le faire.

userLTK

Il est fascinant que personne ici ne traite du fait que l'emplacement des barycentres dépend entièrement du référentiel inertiel préféré. Personnellement, je préfère celui où je suis réellement.

Bill

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La réponse courte est "Le Soleil".

Comme le note Conrad, puisque lorsque vous incluez les effets de Jupiter, l'orbite de la Terre n'est pas keplerienne, les notions de centre ne sont pas vraiment définies. Mais vous pouvez demander, en gravité newtonienne, où pointe le vecteur d'accélération de la Terre. Maintenant, l'accélération de la Terre est due principalement au Soleil, en partie à la Lune et légèrement aux autres planètes.

Ignorons la lune (c'est-à-dire considérons le mouvement du barycentre Terre Lune)

L'accélération due au soleil est de 4 ordres de grandeur supérieure à celle due à Jupiter. Donc, si Jupiter est perpendiculaire à la Terre, le vecteur d'accélération de la Terre est légèrement éloigné du centre du soleil. Mais pas beaucoup, en fait, cela indique un point à environ 4000 km du centre. Le soleil a un rayon de 700000 km, donc le point sur lequel la Terre est en orbite est bien à l'intérieur du soleil, et n'est pas le barycentre du Soleil Jupiter.

Pour voir pourquoi la Terre n'orbite pas autour du barycentre, considérez le mouvement du Soleil dans un système à trois corps (Soleil-Jupiter-Terre). La Terre n'orbite pas autour du barycentre Soleil-Jupiter comme le Soleil n'orbite pas autour du Barycentre Terre-Jupiter.

James K
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Fait amusant sur notre orbite non-Keplerian: Si les données de Kepler avaient été plus précises d'un facteur 10, il aurait pu voir toutes les perturbations non-Keplerian sur notre orbite et n'aurait probablement jamais trouvé ces trois lois.

zephyr

La réponse courte pourrait être le barycentre Terre + Lune + Soleil (si vous souhaitez ignorer l'influence de tout le reste), mais ce n'est certainement pas "le Soleil".

Rob Jeffries du

C'est le soleil. Le discours des barycentres confond les gens. Cela fait penser aux gens que le barycentre est le point attractif. Mais ce n'est pas. Vous en êtes bien conscient, mais les questions suggèrent que cela crée de la confusion. La Terre tourne autour du soleil, avec des pertubations de la lune et des planètes.

James K

"La Terre n'orbite pas autour du barycentre Soleil-Jupiter tout comme le Soleil n'orbite pas sur le barycentre Terre-Jupiter." Personne ne le prétend. L'argument est de savoir si la Terre et le Soleil peuvent être considérés comme en orbite autour du barycentre Soleil + Jupiter + Terre.

Rob Jeffries

Dans un système simple à deux corps, les deux corps exécutent des ellipses képlériennes avec le barycentre à l'un des foyers. La première loi de Kepler est une approximation de

m_{p l a n e t} ≪ M_{⊙}

$m_{\rm planet} \ll M_{\odot}$ . Donc, comme je l'ai dit, même si vous ignorez toutes les autres planètes, la réponse n'est pas "le Soleil". Si vous discutez simplement de l'ampleur de l'effet, vous devriez être plus clair - pour le moment, votre caractère définitif est la cause de la confusion.

Rob Jeffries

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La réponse de @Incnis Mrsi est correcte: la Terre tourne autour du centre de masse du système solaire, qui est dominé par le Soleil avec une petite correction due à Jupiter et plus petite encore par les autres planètes géantes.

Voir Space Place de la NASA pour une belle explication courte et simple. Voir Zidbits pour une description avec un très joli graphique WMU a un bel article montrant les effets des différentes planètes

Vous pouvez facilement voir que cela doit être vrai de plusieurs manières.

Tout d'abord, considérons uniquement le triplet Soleil-Terre-Jupiter. Si chaque planète orbite autour de son barycentre avec le Soleil comme si les autres planètes n'existaient pas, vous auriez le sous-marin se déplaçant dans un petit cercle avec la Terre et un cercle beaucoup plus grand et 12x plus lent avec Jupiter en même temps sans un affectant l'autre.

Parce que la masse de la Terre est si petite, à une assez bonne approximation, vous pouvez regarder la Terre en orbite une fois par an autour d'un Soleil qui est lui-même en orbite autour du barycentre Soleil-Jupiter dans douze ans.

Un deuxième point expérimental à l'appui de cela vient de la découverte de planète solaire supplémentaire grâce à des mesures Doppler. Lorsqu'une étoile a plusieurs planètes suffisamment grandes pour provoquer des mouvements stellaires suffisamment grands pour être détectés par nos instruments, nous voyons la vitesse de la lumière de vue de l'étoile changer d'une manière compatible avec sa rotation autour du centre de masse de l'étoile et de plusieurs planètes . Sinon, nous ne pourrions pas détecter les autres planètes.

Une troisième voie est une expérience gedanken. Pensez à Tatooine et à une planète semblable au début en orbite autour d'une double étoile. Est-ce que Tatooine orbite autour de l'un d'eux, ignorant l'autre? Comment cela pourrait-il être? (Comment choisit-il lequel ignorer?) Il doit orbiter autour de leur centre de masse commun.

Conclusion: le Soleil et toutes les planètes tournent autour du centre de masse du système solaire.

Mark Olson
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La seule bonne réponse: pas de point particulier , car le mouvement de la Terre est complexe.

Premièrement, la Terre tourne autour du barycentre Terre – Lune.
Étonnamment. Mais ce point se trouve à l'intérieur de la planète, quelque part dans le manteau.

Ensuite, ce serait une approximation raisonnable de dire que le système Terre + Lune orbite autour du système Soleil + planètes inférieures (Vénus et Mercure). Bien sûr, nous ne devons pas supposer exactement que leur gravité combinée émet à partir d'un seul point. Mais, en gros et en moyenne, il provient du centre de masse Soleil + Mercure + Vénus (presque le centre géométrique du Soleil). À aucun moment, aucun de ces corps ne tire la Terre et la Lune du Soleil.

Il existe également des influences des planètes extérieures, telles que Jupiter. Mais nous ne devons pas, à aucun niveau de simplification, penser que cela vient de l'intérieur du système solaire. La direction de la gravité de Jupiter fait un tour complet de l'écliptique à chaque fois qu'il termine l'orbite (≈ 12 ans). Il serait raisonnable de dire que Soleil + Mercure + Vénus + Terre + Lune + Mars et Jupiter orbitent autour de leur centre de masse commun (quelque part non loin de la surface du Soleil), environ. Mais tous les corps ne sont évidemment pas inclus ici. Généralement, «quel point… orbite» dépend fortement de la définition de notre référentiel «stationnaire», et argumenter à ce sujet n'a aucun sens, en principe.

Une approximation de la «Terre en orbite autour du Soleil» ignorerait non seulement l'influence de Vénus (qui a peu d'importance au cours d'une vie humaine), mais, avant tout, la gravité de la Lune.

Incnis Mrsi
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Quel point la Terre orbite-t-elle réellement?

Cependant, il y a encore un barycentre (souvent en dehors du membre du Soleil) autour duquel le Soleil fait une danse complexe.

Maintenant, quelle est la Terre en orbite? L'orbite de la Terre est décrite comme une ellipse; le "centre" d'une orbite elliptique se produit à l'un des points focaux de l'ellipse. Qu'est-ce qui est au point focal du chemin elliptique que la Terre suit? S'agit-il du barycentre du système solaire ou du centre de masse du Soleil (vacillant)? En d'autres termes, l'orbite de la Terre se déplace-t-elle lorsque le Soleil est tiré, notre distance au Soleil ne variant jamais de plus que l'excentricité de l'ellipse, ou faisons-nous orbite autour du barycentre du système solaire, et ...

Tout est relatif et relatif à quoi.

Voir l'article de la NASA " Qu'est-ce qu'un barycentre? ", La section "Barycentres dans notre système solaire":

Où est le barycentre entre la Terre et le soleil? Eh bien, le soleil a beaucoup de masse. En comparaison, la masse de la Terre est très petite. Cela signifie que le soleil est comme la tête du marteau. Ainsi, le barycentre entre la Terre et le soleil est très proche du centre du soleil. [Il orbite à 449 km du centre du soleil .]

Jupiter est beaucoup plus grand que la Terre. Il a 318 fois plus de masse. En conséquence, le barycentre de Jupiter et du soleil n'est pas au centre du soleil. C'est en fait juste à l'extérieur de la surface du soleil!

Le barycentre de notre système solaire est la combinaison de toutes ses masses, c'est à quel point le soleil vacille:

Enfin et surtout, l'utilisateur "fizixfan" du PhysicsForum a fourni ce graphique intéressant:

Notre orbite autour du plan supergalactique .

Rob
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