Видимое движение планет. Видимое движение планет движения солнца и планет по Петлеобразное движение планет

Характер видимого движения планеты зависит от того, к какой группе она принадлежит. 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.

Угловое расстояние Венеры от Солнца меньше, чем угловые расстояния Луны и Юпитера. Луна, Юпитер и Венера в вечернем Париже. Угловое удаление планеты от Солнца называется элонгацией. Наибольшая элонгация Меркурия – 28°, а Венеры – 48°. При восточной элонгации внутренняя планета видна на западе, в лучах вечерней зари, вскоре после захода Солнца.

Сидерические и синодические периоды обращений планет Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите называется сидерическим (или звездным) периодом обращения (T). Промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты называется синодическим периодом (S). Земля Уравнения синодического движения: для нижней планеты: 1/S = 1/Т - 1/T з для верхней планеты: 1/S = 1/Т з - 1/T где T з – сидерический период Земли, равный 1 году Задача. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1,9 года? Дано: T з = 1 г. Найти: S = ? Решение: 1/S = 1/Т з - 1/T; Ответ: S 2,1 г. Т = 1,9 г.S = T з *T / (T – T з); S 2,1 г.

− прямоугольные координаты точки Р

− сферические координаты точки Р

Горизонтальная система координат

При построении любой системы небесных координат на небесной сфере выбирается большой круг (основной круг системы координат) и две диаметрально противоположные точки на оси, перпендикулярной к плоскости этого круга (полюса системы координат).

В качестве основного круга горизонтальной системы координат принимают истинный горизонт, полюсами служат зенит (Z) и надир (Z 1), через которые проводятся большие полукруги, называемые кругами высоты или вертикалами.

Небесное светило

Истинный горизонт

Вертикал

Мгновенное положение светила M относительно горизонта и небесного меридиана определяется двумя координатами: высотой (h) и азимутом (A), которые называются горизонтальными.

Зенитное расстояние

0 ° ≤ h ≤ 90°

0 ° ≤ A ≤ 360°

Южная половина небесного меридиана (ZSZ 1) есть начальный вертикал, а круги высоты ZEZ 1 и ZWZ 1 , проходящие через точки востока E и запада W, называются первым вертикалом.
Малые круги (ab, cd), параллельные плоскости истинного горизонта, называются кругами равной высоты или альмукантаратами.

В течение суток азимут и высота светил непрерывно меняются.
Поэтому горизонтальная система координат непригодна для составления звездных карт и каталогов.
Для этой цели нужна система, в которой вращение небесной сферы не влияет на значения координат светил.

Экваториальная система координат

Для неизменности сферических координат нужно, чтобы координатная сетка вращалась вместе с небесной сферой.
Этому условию удовлетворяет экваториальная система координат.

Основная плоскость в этой системе – небесный экватор, а полюса – северный и южный полюсы мира.

Северный полюс мира

Небесный экватор

Южный полюс мира

Через полюса проводятся большие полукруги, называемые кругами склонения, а параллельно плоскости экватора – небесные параллели.

Небесная параллель

Круг склонения

Положение светила в экваториальной системе координат отсчитывается по кругу склонения (склонение) и по небесному экватору (прямое восхождение). Точкой отсчета координаты служит точка весеннего равноденствия.

Эклиптика

Северный полюс

эклиптики

Наклонение

эклиптики

Небесный

Южный полюс

эклиптики

Точка весеннего

равноденствия

Круг склонения, проходящий через точку весеннего равноденствия называется равноденственным колюром. Прямое восхождение есть угол при полюсе мира между равноденственным колюром и кругом склонения, проходящим через светило. Склонение – это угловое расстояние светила от небесного экватора.

Круг склонения

Равноденственный

Склонение

Небесный

Прямое восхождение

Точка весеннего

равноденствия

Точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыбы, и она служит начальной точкой, от которой в направлении против часовой стрелки отсчитывается координата прямое восхождение, которую обычно обозначают буквой α . Эта координата является аналогом долготы в географических координатах.
В астрономии принято прямое восхождение измерять в часовой мере, а не в градусной. При этом исходят из того, что полная окружность составляет 24 ч.
Вторая координата светила δ – склонение – является аналогом широты, ее измеряют в градусной мере. Так, звезда Альтаир (α Орла) имеет координаты α = 19ч48м18с, склонение δ = +8°44".
Измеренные координаты звезд хранят в каталогах, по ним строят звездные карты, которые используют астрономы при поиске нужных светил.

Темной ночью мы можем увидеть на небе около 2500 звезд (с учетом невидимого полушария 5000), которые отличаются по блеску и цвету. Кажется, что они прикреплены к небесной сфере и вместе с ней обращаются вокруг Земли. Чтобы ориентироваться среди них, небо разбили на 88 созвездий.
Во II в. до н. э. Гиппарх разделил звезды по блеску на звездные величины, самые яркие он отнес к звездам первой величины (1 m ), а самые слабые, едва видимые невооруженным глазом, - к 6 m .
В созвездии звезды обозначаются греческими буквами, некоторые самые яркие звезды имеют собственные названия. Так, Полярная звезда - Малой Медведицы имеет блеск 2 m . Самая яркая звезда северного неба Вега - Лиры имеет блеск около 0 m .

В настоящее время для ориентации среди звезд астрономы используют различные системы небесных координат. Одна из них – экваториальная система координат (рис. 1). В ее основе лежит небесный экватор – проекция земного экватора на небесную сферу.
Эклиптика и экватор пересекаются в двух точках: весеннего (γ ) и осеннего (Ὠ ) равноденствия.

Видимое движение планет

В древности были известны 5 похожих на звезды, но более ярких светил, которые хотя и участвуют в суточном вращении небосвода, но совершают и самостоятельные видимые движения. Древние греки назвали такие светила планетами (по-гречески «планета» означает «блуждающая»).
Невооруженным глазом можно увидеть 5 блуждающих светил (планет) - Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн.

Планеты всегда располагаются на небе недалеко от эклиптики, но в отличие от Солнца и Луны через определенные временные интервалы меняют направление своего движения.
Они перемещаются между звездами в основном с запада на восток (как Солнце и Луна) - прямое движение.
Однако каждая планета в определенное время замедляет свое движение, останавливается и начинает двигаться с востока на запад - попятное движение.
Затем светило опять останавливается и возобновляет прямое движение. Поэтому видимый путь каждой планеты на небосводе - сложная линия с зигзагами и петлями.

В XVI в. польский ученый Николай Коперник, отбросив догматическое представление о неподвижности Земли, поставил ее в число рядовых планет.
Коперник указал, что Земля, занимая третье место от Солнца, так же, как и другие планеты, движется в пространстве вокруг Солнца и одновременно вращается вокруг своей оси. Гелиоцентрическая система Коперника очень просто объясняла петлеобразное движение планет.
На рисунке показано движение Марса на небесной сфере, наблюдаемое с Земли. Одинаковыми цифрами отмечены положения Марса, Земли и точек траектории Марса на небосводе в одни и те же моменты времени.

Меркурий и Венера всегда находятся вблизи Солнца, удаляясь от него попеременно к западу и к востоку. Благодаря близости к Солнцу эти две планеты видны только в восточной области неба под утро, до восхода Солнца, либо в западной стороне по вечерам, вскоре после захода Солнца.
Таким образом, видимое движение Меркурия и Венеры значительно отличается от видимого пути Марса, Юпитера и Сатурна.
Перемещение же Солнца и Луны на фоне звезд происходит по большим кругам всегда в прямом направлении.

Петлеобразные участки видимого пути планет могут располагаться в разных зодиакальных созвездиях, но в их расположении имеется существенное различии.
Весь пояс зодиакальных созвездий Марса обходит за 687 суток, Юпитер – почти за 12 лет, а Сатурн – за 29,5 года. Эти три планеты периодически бывают вблизи Солнца и тогда не видны, затем постепенно отходят от него к западу и описывают петлю в области неба, противоположной Солнцу.
Эти планеты бывают видны в различные часы темного времени суток. Аналогично движутся Уран, Нептун и Плутон.

Планеты, орбиты которых расположены в н у т р и земной орбиты, называются н и ж н и м и , а планеты, орбиты которых расположены в н е земной орбиты, - в е р х н и м и . Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли называются к о н ф и г у р а ц и я м и планет .
Конфигурации нижних и верхних планет различны. У нижних планет это

с о е д и н е н и я (верхнее и нижнее ) и э л о н г а ц и и (восточная и западная ; это наибольшие угловые удаления планеты от Солнца).

У верхних планет - к в а д р а т у р ы (восточная и западная: слово «квадратура» означает «четверть круга»), с о е д и н е н и е и п р о т и в о с т о я н и е .
Видимое движение нижних планет напоминает колебательное движение около Солнца. Нижние планеты лучше всего наблюдать вблизи элонгации (наибольшая элонгация Меркурия - 28°, а Венеры - 48°). С Земли в это время видно не все освещенное Солнцем полушарие планеты, а лишь часть его (ф а з а планеты). При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной - на востоке незадолго перед восходом Солнца.
Верхние планеты лучше всего видны вблизи противостояний, когда к Земле обращено все освещенное Солнцем полушарие планеты.

В астрономии среднее расстояние от Земли до Солнца принято за единицу расстояния и называется астрономической единицей (а. е.), 1 а. е. = 1,5 10 8 км.
Так, Меркурий находится от Земли на расстоянии 0,39 а. е., а Сатурн – на расстоянии 9,54 а. е.

Выражение «путь Солнца среди звёзд» кому-то покажется странным. Ведь днём звёзд не видно. Поэтому нелегко заметить, что Солнце медленно, примерно на 1° за сутки, перемещается среди звёзд справа налево. Зато можно проследить, как в течение года меняется вид звёздного неба. Всё это - следствия обращения Земли вокруг Солнца. Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звёзд именуется эклиптикой (от греч. «эклипсис» - «затмение»), а период оборота по эклиптике - звёздным годом. Он равен 365 суткам 6 ч 9 мин 10с, или Зб5,25б4 средних солнечных суток. Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23°26′ в точках весеннего и осеннего равноденствия. В первой из этих точек Солнце обычно бывает 21 марта, когда оно переходит из южного полушария неба в северное. Во второй - 23 сентября, при переходе из северного полушария в южное. В наиболее удалённой к северу точке эклиптики Солнце бывает 22 июня (летнее солнцестояние), а к югу - 22 декабря (зимнее солнцестояние). В високосный год эти даты сдвинуты на один день. Из четырёх точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от неё отсчитывается одна из небесных координат - прямое восхождение. Она же служит для отсчёта звёздного времени и тропического года - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времён года на нашей планете.

Неравномерное движение Солнца среди звёзд

Около 2 тыс. лет назад, когда Гиппарх составил свой звёздный каталог (первый дошедший до нас целиком), точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна.
К нашему времени она переместилась почти на 30°, в созвездие Рыб, а точка осеннего равноденствия - из созвездия Весов в созвездие Девы. Но по традиции точки равноденствий обозначаются знаками прежних «равноденственных» созвездий - Овна ‘Y’ и Весов Ὠ .
То же случилось и с точками солнцестояний: летнее в созвездии Тельца отмечается знаком Рака ®, а зимнее в созвездии Стрельца - знаком Козерога ^.

Половину эклиптики от весеннего равноденствия до осеннего (с 21 марта по 23 сентября) Солнце проходит за 186 суток. Вторую половину, от осеннего равноденствия до весеннего, - за 179-180 суток.
Но половинки эклиптики равны: каждая 180°. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно. Эта неравномерность отражает изменения скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца.
Неравномерность движения Солнца по эклиптике приводит к разной длительности времён года.
Для жителей Северного полушария весна и лето на шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2-4 июля расположена от Солнца на 5 млн километров дальше, чем 2-3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера.
Летом Земля получает от Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

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.

3 слайд

Описание слайда:

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“.

4 слайд

Описание слайда:

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 Луна. Итого: 7 планет. "Хвостатые" звёзды - кометы. Появлялись нечасто, символизировали беды.

5 слайд

Описание слайда:

После признания революционной гелиоцентрической системы мира Коперника, после того как Кеплер сформулировал три закона движения небесных тел и разрушил многовековые наивные представления о простом круговом движении планет вокруг Земли, доказал расчетами и наблюдениями, что орбиты движения небесных тел могут быть только эллиптическими, стало наконец ясно, что видимое движение планет складывается из: перемещения наблюдателя по поверхности Земли вращения Земли вокруг Солнца собственных движений небесных тел

6 слайд

Описание слайда:

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.

7 слайд

Описание слайда:

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 При западной элонгации внутренняя планета видна на востоке, в лучах утренней зари, незадолго до восхода Солнца. Внешние же планеты могут находиться на любом угловом расстоянии от Солнца.

8 слайд

Описание слайда:

Фазовым углом планеты называют угол между лучом света, падающим от Солнца на планету, и лучом, отразившимся от нее в сторону наблюдателя. Фазовые углы Меркурия и Венеры изменяются в пределах от 0° до 180°, поэтому Меркурий и Венера сменяют фазы так же, как и Луна. Около нижнего соединения обе планеты имеют наибольшие угловые размеры, но выглядят, как узкие серпы. При фазовом угле ψ = 90°, освещается половина диска планет, фаза φ = 0,5. В верхнем соединении нижние планеты освещены полностью, но плохо видны с Земли, так как находятся за Солнцем.

9 слайд

Описание слайда:

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

10 слайд

Описание слайда:

Известен факт, что движение определенных планет можно наблюдать с Земли в строго определенное время года, это связано с их положением с течением времени на звездном небе. Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли называются конфигурациями планет. Конфигурации внутренних и внешних планет различны: у нижних планет это соединения и элонгации (наибольшее угловое отклонение орбиты планеты от орбиты Солнца), у верхних планет это квадратуры, соединения и противостояния.

11 слайд

Описание слайда:

Конфигурации при которых внутренняя планета, Земля и Солнце выстраиваются по одной линии, называются соединениями.

12 слайд

Описание слайда:

Если T – Земля, P1 – 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, P1 – 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.

13 слайд

Описание слайда:

В своём движении по небесной сфере Меркурий и Венера никогда не уходят далеко от Солнца (Меркурий - не дальше 18° - 28°; Венера - не дальше 45° - 48°) и могут находиться либо к востоку, либо к западу от него. Момент наибольшего углового удаления планеты к востоку от Солнца называется восточной или вечерней элонгацией; к западу - западной или утренней элонгацией.

14 слайд

Описание слайда:

Конфигурация, в которой Земля, Солнце и планета (Луна) образуют в пространстве треугольник, называется квадратурой: восточной при расположении планеты на 90° к востоку от солнца и западной при расположении планеты в 90° к западу от Солнца.

15 слайд

Описание слайда:

Введем понятия конкретных физических величин, характеризующих движение планет и позволяющих произвести некоторые расчеты: Сидерическим (звездным) периодом обращения планеты называется промежуток времени Т, за который планета совершает один полный оборот вокруг Солнца по отношению к звездам. Синодическим периодом обращения планеты называется промежуток времени S между двумя последовательными одноименными конфигурациями.

«Неповторимая планета» - Теперь мы знаем, какова Земля сейчас. В чем уникальность планеты Земля? От путешественников. Гидросфера – водная оболочка Земли. Потом на Земле образовалась вода и появился воздух. Из чего состоит наша Земля? Откуда мы знаем, какая наша Земля? Атмосфера – воздушная оболочка Земли. Литосфера – твердая оболочка Земли.

«Законы движения планет Кеплера» - Второй закон Кеплера. Гелиоцентрическая система мира Коперника. Гея или Ге – Земля), а наиболее удаленная – апогеем. Первый закон Кеплера: Задача. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Афелий. Клавдий Птолемей (ок. 90 – ок. 160). Иллюстрация третьего закона Кеплера на примере движения спутников Земли.

«Планеты-гиганты» - Воспитание чувства долга и ответственности человека перед Природой. Развивающая: Формирование мировоззрения учащихся. Сатурн. Нептун. Блеск Юпитера. А сейчас, подумайте! Выводы. Оптика показывает, что Харон синее, чем Плутон. Позже разглядели, что у Сатурна не одно кольцо, не три, а больше. Кто первым увидел кольцо у Сатурна?

«Планеты в Солнечной системе» - Уран. Какую планету назвали в честь богини войны и красоты? Марс – четвёртая планета от Солнца. Зима. Нептун – восьмая планета от Солнца. Осень. Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли. Планета, на которой существует жизнь. Назови самую маленькую планету. Нептун обладает магнитным полем. Юпитер.

«Планеты» - Планеты. Наблюдать за Солнцем можно, глядя в бинокль, подзорную трубу. Пароль: С. 6, №6 Дорисовать схемы смены дня и ночи, времен года. Планеты Солнечной системы делятся на планеты земной группы и планеты-гиганты. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон – газовые планеты. С. 5, №3 Найти названия планет среди букв и закрасить разными цветами.