Obdobje revolucije okoli sonca. Popolna revolucija planetov. Enačbe sinodičnega gibanja

13. marca 1781 je angleški astronom William Herschel odkril sedmi planet v sončnem sistemu – Uran. In 13. marca 1930 je ameriški astronom Clyde Tombaugh odkril deveti planet v sončnem sistemu - Pluton. Do začetka 21. stoletja je veljalo, da sončni sistem vključuje devet planetov. Leta 2006 pa se je Mednarodna astronomska zveza odločila Plutonu odvzeti ta status.

Znanih je že 60 naravnih Saturnovih satelitov, večina jih je bila odkrita s pomočjo vesoljskih plovil. Večina satelitov je sestavljena iz kamenja in ledu. Največji satelit Titan, ki ga je leta 1655 odkril Christian Huygens, je večji od planeta Merkur. Premer Titana je približno 5200 km. Titan obkroži Saturn vsakih 16 dni. Titan je edini satelit, ki ima zelo gosto atmosfero, 1,5-krat večjo od Zemljine, sestavljeno večinoma iz 90 % dušika z zmerno količino metana.

Mednarodna astronomska zveza je maja 1930 Pluton uradno priznala kot planet. Takrat so domnevali, da je njegova masa primerljiva z maso Zemlje, pozneje pa so ugotovili, da je masa Plutona skoraj 500-krat manjša od Zemljine, celo manjša od mase Lune. Masa Plutona je 1,2 krat 1022 kg (0,22 Zemljine mase). Povprečna oddaljenost Plutona od Sonca je 39,44 AU. (5,9 x 10 do 12. stopinja km), polmer je približno 1,65 tisoč km. Obdobje kroženja okoli Sonca je 248,6 let, obdobje vrtenja okoli svoje osi pa 6,4 dni. Sestava Plutona naj bi vključevala kamen in led; planet ima tanko atmosfero, sestavljeno iz dušika, metana in ogljikovega monoksida. Pluton ima tri lune: Haron, Hidro in Niks.

V poznem 20. in zgodnjem 21. stoletju je bilo v zunanjem sončnem sistemu odkritih veliko objektov. Postalo je jasno, da je Pluton le eden od največjih objektov v Kuiperjevem pasu, ki so do sedaj znani. Poleg tega je vsaj eden od predmetov pasu - Eris - večje telo od Plutona in 27% težje od njega. V zvezi s tem se je pojavila ideja, da Plutona ne bi več obravnavali kot planet. 24. avgusta 2006 je bilo na XXVI generalni skupščini Mednarodne astronomske zveze (IAU) odločeno, da se Pluton odslej ne imenuje "planet", ampak "pritlikavi planet".

Na konferenci je bila razvita nova definicija planeta, po kateri so planeti telesa, ki krožijo okoli zvezde (in niso sama zvezda), imajo hidrostatično ravnotežno obliko in »čistijo« območje v območju njihovo orbito od drugih, manjših predmetov. Za pritlikave planete bomo šteli objekte, ki se vrtijo okoli zvezde, imajo hidrostatsko ravnovesno obliko, vendar niso "počistili" bližnjega prostora in niso sateliti. Planeti in pritlikavi planeti sta dva različna razreda objektov sončnega sistema. Vse druge predmete, ki se vrtijo okoli Sonca in niso sateliti, bomo imenovali majhna telesa sončnega sistema.

Tako je od leta 2006 v sončnem sistemu osem planetov: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun. Mednarodna astronomska zveza uradno priznava pet pritlikavih planetov: Ceres, Pluton, Haumea, Makemake in Eris.

11. junija 2008 je IAU objavila uvedbo koncepta "plutoid". Odločeno je bilo, da se plutoidi imenujejo nebesna telesa, ki se vrtijo okoli Sonca po orbiti, katere polmer je večji od polmera Neptunove orbite, katerih masa je zadostna, da jim gravitacijske sile dajo skoraj sferično obliko, in ki ne čistijo prostora okoli njihova orbita (to pomeni, da se okoli njih vrti veliko majhnih predmetov).

Ker je za tako oddaljene objekte, kot so plutoidi, še vedno težko določiti obliko in s tem razmerje do razreda pritlikavih planetov, so znanstveniki priporočili, da plutoidom začasno pripišejo vse objekte, katerih absolutna asteroidna magnituda (sijaj z razdalje ene astronomske enote) je svetlejša. kot +1. Če se pozneje izkaže, da objekt, dodeljen plutoidom, ni pritlikavi planet, mu bo ta status odvzet, čeprav bo dodeljeno ime ostalo. Pritlikava planeta Pluton in Eris sta bila uvrščena med plutoide. Julija 2008 je bil Makemake vključen v to kategorijo. 17. septembra 2008 je bil Haumea dodan na seznam.

Gradivo je bilo pripravljeno na podlagi informacij iz odprtih virov

Že od antičnih časov je človeštvo verjelo, da se Zemlja premika. Toda kako se premika v vesolju, je bilo vedno sporno vprašanje. Predpostavljeno je bilo, da se celotno vesolje vrti okoli našega planeta. N. Kopernik je prvi predlagal, da se Zemlja vrti okoli Sonca. Nato so drugi znanstveniki poskušali matematično najti razmerje in izračunati čas gibanja Zemlje.

Sčasoma so se oblikovala zanesljiva dejstva o rotaciji našega planeta:

• V letu sta dve obdobji, ko je Zemlja na določeni razdalji. Prvo obdobje je, ko je Zemlja čim bližje Soncu. Ta čas se imenuje perihelij. Obdobje, ko je Zemlja največ oddaljena od Sonca, je afel. Aphelion pade v začetku julija, perihelion - v začetku januarja;
• oblika naše planetarne orbite ni popoln krog, ampak elipsa. Prvi znanstvenik, ki je to opisal, je bil nemški raziskovalec, astronom in matematik Kepler;
• Zemlja ima glede na navpično os nagnjenost 23,4 stopinje glede na svojo os, kar pojasnjuje obstoj letnih časov na dveh poloblah. Solsticijski dnevi - ko je točka v orbiti nagnjena maksimalno v smeri od Sonca, enakonočni dnevi - ko sta ti smeri pravokotni druga na drugo.

Zemlja naredi en obrat okoli svoje osi v štiriindvajsetih urah, tako imenovanem dnevu. V območju, kjer sončna svetloba zadene, obrnjena proti Soncu, bo opazovan dan, na nasprotni strani - noč.

Vrtenje Zemlje

Obdobje kroženja Zemlje okoli Sonca je koledarsko leto (365 dni). Ker se to število ne ujema ravno s številom ur v 365 dneh, ampak malo več, teče cel dan v štirih letih. Zato obstajajo prestopna leta, s 366 dnevi in ​​dodatnim dnevom v mesecu februarju.

Solsticijski dnevi - 22. december (pozimi) - najkrajši dan, 22. junij (poleti) - najdaljši dan. Dneva enakonočja - 21. marec in 23. september - sta dolžina dneva in noči enaka na severni in južni polobli.

Konfiguracije - relativne lege teles sončnega sistema, vidnih na nebu.

nižje,(Merkur, Venera) – bližje Soncu kot Zemlji.

Za nižje planeti: Spodnja povezava ( 1) - planet med Soncem in Zemljo. (Slika 17.)

Slika 17. Diagram konfiguracije konjunkcije spodnjih planetov,

4 - največji vzhodni raztezek

Zgornji priključek (3) - Planet je dlje od Zemlje kot Sonce.

Zahodni (2) in vzhodni (4) raztezek je kotna oddaljenost planeta od črte Zemlja-Sonce.

Vrstni red prehoda: 1 - spodnji priključek, 2 - največji zahodni raztezek, 3 - zgornji.

Slika 18. Shema konfiguracij zgornjih planetov

Za zgornji del planeti

Povezava (1) - planet za soncem.

Konfrontacija (nasprotovanje) - p3. Sonce in planet sta na nasprotnih straneh zemlje.

Zahodni (2) in vzhodni trgi (4).

Morda za nižje planete prehod čez sončni disk(redek dogodek).

Z zahodno elongacijo se planet pojavi nad obzorjem in gre pod obzorje pred Soncem. Podnevi je nad obzorjem in ni viden v sončnih žarkih - jutranja vidljivost. Z vzhodnim raztezkom - večerna vidljivost,(planet zaide za soncem).

Na zgornjih planetih je najugodnejša doba za opazovanje opozicija. Bolje v zimski opoziciji, ko se planeti premikajo skozi ozvezdja Bika, Dvojčkov in Raka. Planeti se dvigajo visoko in so večji del dneva vidni nad obzorjem (noči so daljše).

Obdobja planetov

sinodično (S) obdobje - planeti - časovni interval med dvema zaporednima konfiguracijama z istim imenom.

Zvezdni (T) ali zvezdni Perioda planeta je čas, ki je potreben, da planet opravi en obrat okoli sonca.

Siderično obdobje zemeljske revolucije se imenuje zvezdno leto.

Enačbe sinodičnega gibanja.

Za nižje planete(1)

Za zgornje planete - (2)

Iz opazovanj sta določena S in .

Keplerjevi zakoni

Kepler je bil zagovornik Kopernikovih naukov in si je zadal nalogo izboljšati svoj sistem na podlagi opazovanj Marsa, ki jih je v 20 letih opravljal danski astronom Tycho Brahe (1546-1601) in nekaj let sam Kepler.

Na začetku je Kepler delil tradicionalno prepričanje, da se nebesna telesa lahko gibljejo le krožno, zato je porabil veliko časa za iskanje krožne orbite Marsa.

Po mnogih letih zelo napornih izračunov, ki so opustili splošno napačno predstavo o krožnem gibanju, je Kepler odkril tri zakone planetarnega gibanja, ki so trenutno formulirani takole:

1. Vsi planeti se gibljejo po elipsah, v enem od žarišč katerih (skupno vsem planetom) je Sonce.

2. Radij-vektor planeta opisuje enaki površini v enakih časovnih intervalih.

3. Kvadrati stranskih obdobij revolucij planetov okoli Sonca so sorazmerni s kubiki velikih pol osi njihovih eliptičnih orbit.

Kot je znano, je v elipsi vsota razdalj od katere koli njene točke do dveh fiksnih točk f1 in f2, ki ležita na njeni osi AP in se imenujeta žarišča, konstantna vrednost, enaka glavni osi AP (slika 19) . Razdalja PO (ali OA), kjer se O-središče elipse imenuje velika pol-os a, razmerje \u003d e pa je ekscentričnost elipse. Slednji označuje odstopanja od oboda, e=0.

Slika 19. a) Eliptična orbita, b) ilustracija drugega Keplerjevega zakona.

Orbite planetov se malo razlikujejo od krogov, tj. njihove ekscentričnosti so majhne. Najmanjšo ekscentričnost ima orbita Venere (e=0,007), največjo pa orbita Plutona (e=0,249). Ekscentričnost zemeljske orbite je e=0,017.

Po prvem Keplerjevem zakonu je Sonce v enem od žarišč planetove eliptične orbite. Pustimo na sliki 19 in to bo žarišče f 1 (C - Sonce). Takrat se točka orbite P, ki je najbližje Soncu, imenuje perihelij, točka A, ki je najbolj oddaljena od Sonca, pa afel. Velika os orbite AP se imenuje črta apsid, črta f 1 P, ki povezuje Sonce in planet P v njegovi orbiti, pa se imenuje radij-vektor planeta.

Oddaljenost planeta od Sonca v periheliju

q = a (1-e), (2.3)

Q = a (1 + e). (2,4)

Velika pol os orbite je vzeta kot povprečna oddaljenost planeta od Sonca

Tako se po sodobnih konceptih v sončnem sistemu telesa gibljejo po elipsah, v enem od žarišč katerih je Sonce.

Zemlja je vesoljski objekt, ki je vključen v nenehno gibanje vesolja. Vrti se okoli svoje osi, premaga milijone kilometrov v orbiti okoli Sonca, skupaj s celotnim planetarnim sistemom počasi kroži okoli središča galaksije Rimske ceste. Prva dva gibanja Zemlje sta njenim prebivalcem jasno vidna s spremembo dnevne in sezonske osvetlitve, spremembami temperaturnega režima in posebnostmi letnih časov. Danes se osredotočamo na značilnosti in obdobje kroženja Zemlje okoli Sonca, njegov vpliv na življenje planeta.

Splošne informacije

Naš planet se giblje po tretji orbiti, najbolj oddaljeni od zvezde. Zemljo od Sonca loči povprečno 149,5 milijona kilometrov. Dolžina orbite je približno 940 milijonov km. Planet premaga to razdaljo v 365 dneh in 6 urah (eno zvezdno ali zvezdno leto je obdobje revolucije Zemlje okoli Sonca glede na oddaljene svetilke). Njegova hitrost med premikanjem v orbiti doseže povprečno 30 km / s.

Za zemeljskega opazovalca se revolucija planeta okoli svetila izraža v spremembi položaja Sonca na nebu. Premakne se za eno stopinjo na dan vzhodno od zvezd.

Orbita planeta Zemlja

Pot našega planeta ni popoln krog. Je elipsa s Soncem v enem od njenih žarišč. Ta oblika orbite "prisili" Zemljo, da se približa zvezdi, nato pa se od nje oddalji. Točka, kjer je razdalja od planeta do Sonca minimalna, se imenuje perihelij. Afel - del orbite, kjer je Zemlja največje oddaljena od zvezde. V našem času planet doseže prvo točko okoli 3. januarja, drugo pa 4. julija. Hkrati se Zemlja ne giblje okoli Sonca s konstantno hitrostjo: po prehodu skozi afel se pospeši in upočasni, premaga perihelij.

Najmanjša razdalja, ki ločuje dve vesoljski telesi v januarju, je 147 milijonov km, največja pa 152 milijonov km.

Satelit

Luna se giblje okoli Sonca skupaj z Zemljo. Če gledamo s severnega tečaja, se satelit premika v nasprotni smeri urinega kazalca. Zemljina in lunina orbita ležita v različnih ravninah. Kot med njima je približno 5º. To neujemanje bistveno zmanjša število luninih in sončnih mrkov. Če bi bile ravnine orbit enake, bi se eden od teh pojavov zgodil enkrat na dva tedna.

Orbita Zemlje in sta razporejena tako, da se oba predmeta vrtita okoli skupnega središča mase s periodo približno 27,3 dni. Hkrati plimske sile satelita postopoma upočasnjujejo gibanje našega planeta okoli svoje osi in s tem nekoliko povečajo dolžino dneva.

Učinki

Os našega planeta ni pravokotna na ravnino njegove orbite. Ta nagib, kot tudi gibanje okoli zvezde, povzročata določene spremembe podnebja med letom. Sonce se dviga višje nad ozemljem naše države v času, ko je severni pol planeta nagnjen proti njemu. Dnevi postajajo daljši, temperatura narašča. Ko se odmakne od svetila, toploto nadomesti mraz. Podobne podnebne spremembe so značilne tudi za južno poloblo.

Sprememba letnih časov se pojavi ob enakonočjih in solsticijih, ki označujejo določen položaj zemeljske osi glede na orbito. O tem se podrobneje pogovorimo.

Najdaljši in najkrajši dan

Solsticij je trenutek v času, ko je planetarna os maksimalno nagnjena proti zvezdi ali v nasprotni smeri. Zemljina orbita okoli Sonca ima dva taka segmenta. V srednjih zemljepisnih širinah se točka, na kateri se pojavi svetilka opoldne, vsak dan dvigne višje. To se nadaljuje do poletnega solsticija, ki na severni polobli pade 21. junija, nato pa se kraj opoldanskega bivanja svetilke začne zmanjševati do 21. in 22. decembra. Te dni je na severni polobli zimski solsticij. V srednjih zemljepisnih širinah pride najkrajši dan, nato pa začne prihajati. Na južni polobli je nagib osi nasproten, zato tukaj pade junija, poleti pa decembra.

Dan je enak noči

Enakonočje je trenutek, ko os planeta postane pravokotna na ravnino njegove orbite. V tem času terminator, meja med osvetljeno in temno polovico, poteka strogo vzdolž polov, torej je dan enak noči. V orbiti sta tudi dve taki točki. Spomladansko enakonočje je 20. marca, jesensko enakonočje 23. septembra. Ti datumi veljajo za severno poloblo. Na jugu, tako kot solsticiji, enakonočja zamenjajo mesta: marec je jesen, september pa pomlad.

Kje je topleje?

Krožna orbita Zemlje - njene značilnosti v kombinaciji z nagibom osi - ima še eno posledico. V tistem trenutku, ko gre planet najbližje Soncu, južni pol gleda v njegovo smer. Na ustrezni polobli je v tem času poletje. Planet v času prehoda perihelija prejme 6,9% več energije kot takrat, ko premaga afelij. Ta razlika je na južni polobli. Med letom prejme nekaj več sončne toplote kot sever. Vendar je ta razlika nepomembna, saj pomemben del "dodatne" energije pade na vodna prostranstva južne poloble in jo absorbirajo.

Tropsko in zvezdno leto

Obdobje revolucije Zemlje okoli Sonca glede na zvezde, kot je bilo že omenjeno, je približno 365 dni 6 ur 9 minut. To je zvezdno leto. Logično je domnevati, da menjava letnih časov sodi v ta segment. Vendar to ni povsem res: čas revolucije Zemlje okoli Sonca ne sovpada s polnim obdobjem menjave letnih časov. To je tako imenovano tropsko leto, ki traja 365 dni 5 ur in 51 minut. Najpogosteje se meri od enega spomladanskega enakonočja do drugega. Razlog za dvajsetminutno razliko med trajanjem obeh obdobij je precesija zemeljske osi.

koledarsko leto

Zaradi udobja je običajno domnevati, da je v letu 365 dni. Preostalih šest ur in pol se sešteje v dan za štiri obrate Zemlje okoli Sonca. Da bi to nadomestili in preprečili povečanje razlike med koledarskim in zvezdnim letom, je uveden "dodaten" dan, 29. februar.

Nekaj ​​vpliva na ta proces ima edini satelit Zemlje - Luna. Izraža se, kot smo že omenili, v upočasnitvi rotacije planeta. Vsakih sto let se dolžina dneva poveča za približno eno tisočinko.

Gregorijanski koledar

Nam znano štetje dni je bilo uvedeno leta 1582. za razliko od Julijskega, dolgo časa omogoča, da "civilno" leto ustreza celotnemu ciklu menjave letnih časov. Po njej se meseci, dnevi v tednu in datumi natančno ponovijo vsakih štiristo let. Leto po gregorijanskem koledarju je po trajanju zelo blizu tropskemu.

Cilj reforme je bil vrniti spomladansko enakonočje na običajno mesto - 21. marec. Dejstvo je, da se je od prvega stoletja našega štetja do šestnajstega pravi datum, ko je dan enak noči, premaknil na 10. marec. Glavna motivacija za revizijo koledarja je bila potreba po pravilnem izračunu dneva velike noči. Za to je bilo pomembno ohraniti 21. marec kot dan blizu pravega enakonočja. Gregorijanski koledar se zelo dobro spopada s to nalogo. Premik datuma pomladnega enakonočja za en dan se ne bo zgodil prej kot v 10.000 letih.

Če primerjamo koledar in potem so možne pomembnejše spremembe. Zaradi posebnosti gibanja Zemlje in dejavnikov, ki nanj vplivajo, se bo v približno 3200 letih nabralo neskladje s spremembo letnih časov v dolžini enega dneva. Če je v tem času pomembno ohraniti približno enakost tropskega in koledarskega leta, bo spet potrebna reforma, podobna tisti iz 16. stoletja.

Obdobje kroženja Zemlje okoli Sonca je torej v korelaciji s koncepti koledarskega, zvezdnega in tropskega leta. Metode za določanje njihovega trajanja so se izboljševale že v antiki. Novi podatki o interakciji predmetov v vesolju nam omogočajo, da sklepamo o pomembnosti sodobnega razumevanja pojma "leto" v dveh, treh in celo deset tisoč letih. Čas kroženja Zemlje okoli Sonca in njegova povezava z menjavo letnih časov in koledarja je lep primer vpliva globalnih astronomskih procesov na človekovo družbeno življenje, pa tudi odvisnosti posameznih elementov znotraj globalnega sistema Vesolje.