Видимые движения небесных тел. Законы движения планет
Выполнила: Шарыпова Татьяна Владимировна
МБОУ” Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа»”
г. Великий Устюг
Издавна люди наблюдали на небе такие явления как видимое вращение звездного неба, смена фаз Луны, восход и заход небесных светил, видимое движение Солнца по небу в течение дня, солнечные затмения, изменение высоты Солнца над горизонтом в течение года, лунные затмения. Было ясно, что все эти явления связаны, прежде всего, с движением небесных тел, характер которого люди пытались описать при помощи простых визуальных наблюдений, правильное понимание и объяснение которых складывалось веками.
Первые письменные упоминания о небесных телах возникли в древнем Египте и Шумере. Древние различали на небесном своде три типа тел: звёзды, планеты и "хвостатые звёзды". Отличия происходят как раз из наблюдений: Звёзды сохраняют на протяжении достаточно долгого времени неподвижность относительно других звёзд. Поэтому считалось, что звёзды "закреплены" на небесной сфере. Как нам сейчас известно, из-за вращения Земли каждая звезда "чертит" на небе "круг.
Планеты же, напротив, двигаются по небосводу, и их движение видно невооружённым глазом в течение часа–двух. Ещё в Шумере были найдены и отождествлены 5 планет: Меркурий,
Венера,
Марс,
Юпитер,
Сатурн.
К ним были добавлены Солнце и
и Луна. Итого: 7 планет.
"Хвостатые" звёзды - кометы. Появлялись нечасто, символизировали беды.
- Конфигурация – характерное взаимное расположение планеты, Солнца и Земли. Эклиптика —большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Соответственно плоскость эклиптики — плоскость вращения Земли вокруг Солнца
- Нижние (внутренние) планеты движутся по орбите быстрее Земли, а верхние (внешние) медленнее.
Введем понятия конкретных физических величин, характеризующих движение планет и позволяющих произвести некоторые расчеты:
- Периге́лий (др.-греч. περί «пери» — вокруг, около, возле, др.-греч. ηλιος «гелиос» — Солнце) — ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты или иного небесного тела Солнечной системы.
- Антонимом перигелия является апоге́лий (афе́лий) — наиболее удалённая от Солнца точка орбиты. Воображаемую линию между афелием и перигелием называют — линия апсид.
- Сидерический (T –звездный) – промежуток времени в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по своей орбите относительно звезд.
- Синодический (S) – промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми конфигурациями планеты
Три закона движения планет относительно Солнца были выведены эмпирически немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века. Это стало возможным благодаря многолетним наблюдениям датского астронома Тихо Браге
Наиболее просто видимое движение планет и Солнца описывается в системе отсчета, связанной с Солнцем. Такой подход получил название гелиоцентрической системы мира и был предложен польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543).
Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово " планета " в переводе с древнегреческого означает " блуждающая " или " бродяга ". Траектория движения небесного тела называется его орбитой. Скорости движения планет по орбитам убывают с удалением планет от Солнца. Характер движения планеты зависит от того, к какой группе она принадлежит. Поэтому по отношению к орбите и условиям видимости с Земли планеты разделяются на внутренние (Меркурий, Венера) и внешние (Марс, Сатурн, Юпитер, Уран, Нептун, Плутон), или соответственно, по отношению к Земной орбите, на нижние и верхние.
Поскольку при наблюдениях с Земли на движение планет вокруг Солнца накладывается еще и движение Земли по своей орбите, планеты перемещаются по небосводу то с востока на запад (прямое движение), то с запада на восток (попятное движение). Моменты смены направления называются стояниями. Если нанести этот путь на карту, получится петля. Размеры петли тем меньше,
чем больше расстояние между планетой и Землей.
Планеты описывают петли, а не просто движутся туда-сюда по одной линии исключительно из-за того, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью эклиптики. Такой сложный петлеобразный характер был впервые замечен и описан на примере видимого движения Венеры
Для верхних (внешних)
- соединение - планета за Солнцем, на прямой Солнце-Земля (М 1 ).
- противостояние – планета за Землей от Солнца – лучшее время наблюдения внешних планет, она полностью освещена Солнцем (М 3 ).
- квадратура
- западная – планета наблюдается в западной стороне (М 4 ). восточная –наблюдается в восточной стороне (М 2).
- западная – планета наблюдается в западной стороне (М 4 ).
- восточная –наблюдается в восточной стороне (М 2).
Для нижних(внутренних)
- соединение планета находится на прямой Солнце-Земля.
- верхнее – планета за Солнцем (V 3 ). нижнее – планета перед Солнцем (V 1 ).
- верхнее – планета за Солнцем (V 3 ).
- нижнее – планета перед Солнцем (V 1 ).
- элонгация - угловое удаление планеты от Солнца восточная - планета видна на востоке до восхода Солнца в лучах утренней зари (V 4 ). западная – планета видна на западе в лучах вечерней зари после захода Солнца (V 2 ).
- восточная - планета видна на востоке до восхода Солнца в лучах утренней зари (V 4 ).
- западная – планета видна на западе в лучах вечерней зари после захода Солнца (V 2 ).
Если T – Земля, P 1 – внутренняя планета, S – Солнце, небесное соединение называется нижним соединением. В «идеальном» нижнем соединении происходит прохождение Меркурия или Венеры по диску Солнца.
Если T – Земля, S – Солнце, P 1 – Меркурии или Венера, явление называется верхним соединением. В «идеальном» случае происходит покрытие Солнцем планеты, которое, конечно, не может наблюдаться из-за несравнимой разницы в блеске светил. Для системы Земля – Луна – Солнце в нижнем соединении происходит новолуние, а в верхнем – полнолуние.
Внешние планеты всегда повернуты к Земле стороной, освещаемой Солнцем. Внутренние планеты меняют свои фазы подобно Луне. Наибольшее угловое удаление планеты от Солнца называется элонгацией. Наибольшая элонгация у Меркурия - 28°, у Венеры - 48°. При восточной элонгации внутренняя планета видна на западе, в лучах вечерней зари, вскоре после захода Солнца. Вечерняя (восточная) элонгация Меркурия
Венера и Сатурн
Спасибо
за внимание!