Читайте также:
|
Видимое движение планет
Солнечная система состоит из восьми больших планет со своими спутниками, свыше 2500 малых планет (астероидов), десятков тысяч комет и множества метеоритных тел. Все планеты и астероиды обращаются вокруг Солнца в направлении движения Земли, которое считается прямым. Они образуют планетную систему, ее радиус 6×109 км (расстояние от Плутона до Солнца).
Планеты перемещаются на небе по зодиакальным созвездиям вблизи эклиптики, что доказывает очень малые наклонения их орбит к плоскости земной орбиты. Исключением является орбита Плутона, наклоненная к эклиптике под углом 17°.
Большую часть времени планеты перемещаются по зодиакальным созвездиям в направлении с запада к востоку (прямое движение), но постепенно их движение замедляется, они останавливаются (наступает стояние), затем некоторое время движутся с востока к западу (попятное движение), снова останавливаются и после этого продолжают прямое движение. Видимый путь планеты на небе петлеобразен.
Планеты, движущиеся за поясом астероидов, от Юпитера до Плутона считаются внешними. Меркурий, Венера, Земля и Марс – внутренними планетами. У внутренних планет дуги попятного движения составляют: Меркурий - 13° или (22д), Венера - 16° (40д), Марс - 15° (79д). У внешних планет: Юпитера - 10° (120д), Сатурна - 7° (136д). Видимое движение Меркурия и Венеры отличается от видимого движения остальных планет благодаря их близости к Солнцу, они бывают видны либо в восточной области неба под утро, либо в западной стороне по вечерам. Все другие планеты бывают видимы в различные часы темного времени суток.
Конфигурации и условия видимости планет
Видимые на небе взаимные расположения тел Солнечной систем называют их конфигурациями. Изобразим в плоскости эклиптики Солнце (С), орбиту Земли (З), проекцию орбиты планеты (Р) и направления на точку весеннего равноденствия (¡) с Солнца и Земли.
Эклиптическая долгота, отсчитываемая при Земле от ¡, называется геоцентрической долготой l, а отсчитываемая при Солнце – гелиоцентрической долготой l.
Геоцентрическая долгота Солнца l0 и гелиоцентрическая долгота Земли l 0 связаны соотношением l0 = 180° + l 0.
Условия видимости планет зависят от их конфигураций относительно Солнца.
Конфигурации нижних планет
Нижние планеты Меркурий и Венера движутся с большей скоростью и меньшим периодом обращения, нежели Земля.
Конфигурация 1 называется нижним соединением (с Солнцем), при этом геоцентрическая долгот планеты l = l0 – геоцентрической долготе Солнца, а ее гелиоцентрическая долгот l = l0 – гелиоцентрической долготе Земли, геоцентрическое расстояние наименьшее. Если нижнее соединение наступает вблизи узлов орбиты, то планета проектируется на солнечный диск. Прохождение планеты по диску Солнца – редкое явление: у Меркурия оно наблюдается через каждые 13 и 7 лет в мае и ноябре; у Венеры – в июне и декабре, с чередованием через 8 лет, 105,5 г., 8 лет и 121,5 г. (последнее прохождение было 6 декабря 1882 г., а очередные произойдут 8 июня 2004 г. и 6 июня 2012 г.). Вблизи нижнего соединения планета перемещается по небу попятным движением, находится вблизи Солнца и поэтому невооруженному глазу не видна (к Земле обращено темное полушарие).
В положении 2 планета имеет наибольшее угловое удаление вправо от Солнца называемое западным удалением или наибольшей западной элонгацией. (прямая, соединяющая Землю с планетой, становится касательной к планетной орбите. При этом Dlm = l - l0 < 0 и l > l0. Планета восходит до восхода Солнца и имеет наиболее продолжительную видимость в восточной стороне неба в предутренние часы (утренняя видимость планеты), видна половина диска планеты (фаза y = 0,5).
В положении 3 планета находится за Солнцем – верхнее соединение с Солнцем. Планета невидима невооруженному глазу: ее l = l0, l - l0 = 180°, геоцентрическое расстояние наибольшее, угловое диаметр наименьший, фаза y = 1.
В положении 4 планета находится в наибольшей восточной элонгации Dlm = l - l0> 0, l - l0 = 90° - Dlm, фаза y = 0,5 (выпуклость к западу), вечерняя видимость планеты.
На протяжении смены конфигураций диаметр диска Меркурия меняется от 5 до 12², а блеск от 3m до -2m (ярче Сириуса).
Из-за эллиптичности планетных орбит наибольшие элонгации у Меркурия заключены в пределах от 18° (планета в перигелии) до 28° (планета в афелии), а у Венеры – от 45° до 48°. Обычно наилучшие условия вечерней видимости создаются весной, а утренней видимости - осенью, когда эклиптика по утрам занимает высокое положение на небе. Однако, если склонение планеты меньше склонения Солнца, видимость планеты заметно сокращается, а Меркурий бывает совсем невидим, т.к. восходит и заходит в светлое время суток.
Конфигурации верхних планет
Схема основных конфигураций верхних планет: 1 – соединение, 2 – западная квадратура, 3 – противостояние, 4 – восточная квадратура. Эта последовательность противоположна направлению орбитального движения планеты.
В конфигурации соединение планета находится за Солнцем: l = l0, l - l0 = 180°, планета восходит и заходит одновременно с Солнцем и поэтому не видна.
Положение 2 – западное удаление достигает Dlm = l0 - l = 90°, такая конфигурация называется западной квадратурой (планета восходит около полуночи).
Положение 3 – противостояние или оппозиция, планета отстоит от Солнца Dl = l - l0 = 180° и l = l0. Эпоха противостояния наиболее благоприятна для наблюдений планеты: видна всю ночь, максимально сближена с Землей, в момент противостояния планета находится в середине дуги попятного движения
Положение 4 – восточная квадратура Dl = l - l0 = 90°, планета заходит около полуночи.
Условия видимости верхних планет зависят от их расположения в зодиакальных созвездиях. Даже в эпохи противостояний эти условия различны: наилучшие бывают в зимние противостояния. Когда планеты перемещаются в созвездиям Тельца, близнецов и Рака, высоко поднимаются и большую часть суток видны на горизонтом, чему способствуют длинные зимние ночи. Летние же противостояния самые неблагоприятные.
Оппозиции Марса, наступающие при геоцентрическом расстоянии, не превышающем 0,4 а.е.» 60×106 км (планета движется вблизи своего перигелия), называются великими противостояниями. Они повторяются через промежутки времени, кратные сидерическому Т и синодическому S периодом обращения планеты: kT = mS, где K и m – целые числа. У Марса Т = 687д = 1,881г, S = 780д = 2,136г. Равенство 1,881×k = 2,136×m удовлетворяет числам k = 8 и m = 7, а также k = 9 и m = 8. Поэтому великие противостояния Марса повторяются дважды через 15 лет, а затем через 17 лет в интервале с 5 июля по 5 октября. Последнее было в конце июля 1986 г, очередное произойдет в 2003 г. Великие противостояния характерны и для астероидов, периодически близко подходящих к Земле. Например, астероид Эрос (а = 1,458 а.е., е = 0,222, Т = 1,761 года и S = 2,315 года) в среднем противостоянии проходит на расстоянии r = а – а0 = 0,458 а.е. от Земли. Но через каждые 44 года (иногда 37 лет) сближается с Землей до 0,135 а.е. = 20,2 млн. км. Очередное такое сближение должно произойти в 2019 году (или 2012 году).
Уравнения синодического движения
Период смены конфигураций называется синодическим периодом обращения планеты. Среднее значение дуги, проходимой планетой по орбите за одни сутки, называется средним движением: n = 360°/T. Т – сидерический период обращения планеты.
У нижних планет Т < Т0 и n > n0 – синодический период обращения S, за который планета догоняет Землю равен 
.
У верхних планет Т > Т0 и n < n0 - синодический период обращения S, за который Земля догоняет планету равен 
.
Оба эти уравнения дают средние значения синодических периодов обращения, но из-за неравномерного движения планет реальные значения их другие: например у Меркурия S = 116д с изменениями от 104 до 132д; у Венеры S = 584д ± 7д. Для Меркурия и Венеры Земля является верхней планетой, для всех остальных – нижней.
ДОД ДДЮТ: Астрономия в измерениях, вычислениях и наблюдениях. г.о. Тольятти -2013
АСТРОНОМИЯ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
Карты звездного неба. Подвижная карта звездного неба
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 32 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |