Вопрос задан 14.07.2026 в 23:00. Предмет Астрономия. Спрашивает Сламхан Арсен.

Крупнейший спутник Урана Титания обращается вокруг него на расстоянии примерно 436 000 км с периодом 8,7 суток. Пренебрегая массой Титании по сравнению с массой Урана, оцените, во сколько раз масса Урана больше массы Земли.

Масса Титании примерно в 1700 раз меньше массы Земли, а диаметр равен примерно 1600 км. Оцените ускорение свободного падения, первую и вторую космические скорости для поверхности Титании.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Колесникова Аня.

Решим задачу по частям.


1. Оценка массы Урана по орбитальному движению Титании

Используем третий закон Кеплера в форме:

M4π2a3GT2M \approx \frac{4\pi^2 a^3}{G T^2}

где
a=436000 км=4.36108 мa = 436\,000 \text{ км} = 4.36 \cdot 10^8 \text{ м},
T=8.7 суток=8.7864007.52105 сT = 8.7 \text{ суток} = 8.7 \cdot 86400 \approx 7.52 \cdot 10^5 \text{ с}.

Считаем:

  • a3(4.36108)38.31025a^3 \approx (4.36 \cdot 10^8)^3 \approx 8.3 \cdot 10^{25}

  • T2(7.52105)25.651011T^2 \approx (7.52 \cdot 10^5)^2 \approx 5.65 \cdot 10^{11}

a3T21.471014\frac{a^3}{T^2} \approx 1.47 \cdot 10^{14}

Умножаем на 4π239.54\pi^2 \approx 39.5:

4π2a3T25.81015\frac{4\pi^2 a^3}{T^2} \approx 5.8 \cdot 10^{15}

Теперь делим на G=6.671011G = 6.67 \cdot 10^{-11}:

MU8.71025 кгM_U \approx 8.7 \cdot 10^{25} \text{ кг}

Масса Земли:

ME6.01024 кгM_E \approx 6.0 \cdot 10^{24} \text{ кг}

Отношение:

MUME8.710256.0102414.515\frac{M_U}{M_E} \approx \frac{8.7 \cdot 10^{25}}{6.0 \cdot 10^{24}} \approx 14.5 \approx 15

Ответ: масса Урана примерно в 15 раз больше массы Земли.


2. Ускорение свободного падения на Титании

Дано:
масса Титании в 1700 раз меньше Земли:

MT6.0102417003.51021 кгM_T \approx \frac{6.0 \cdot 10^{24}}{1700} \approx 3.5 \cdot 10^{21} \text{ кг}

Диаметр 1600 км ⇒ радиус:

RT=800 км=8.0105 мR_T = 800 \text{ км} = 8.0 \cdot 10^5 \text{ м}

Формула:

g=GMR2g = \frac{GM}{R^2}

Подставляем:

g6.6710113.51021(8105)2g \approx \frac{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot 3.5 \cdot 10^{21}}{(8 \cdot 10^5)^2}
  • числитель: 2.341011\approx 2.34 \cdot 10^{11}

  • знаменатель: 6.410116.4 \cdot 10^{11}

g0.36 м/с2g \approx 0.36 \text{ м/с}^2

Ответ:

gT0.37 м/с2g_T \approx 0.37 \text{ м/с}^2

3. Первая космическая скорость

v1=gRv_1 = \sqrt{gR} v1=0.3681052.9105540 м/сv_1 = \sqrt{0.36 \cdot 8 \cdot 10^5} \approx \sqrt{2.9 \cdot 10^5} \approx 540 \text{ м/с}

Похожие вопросы

Последние заданные вопросы в категории Астрономия

Задать вопрос