Видимое движение планет и Солнца. Эклиптика, точка весеннего равноденствия, неравномерное движение Солнца по эклиптике

"Видимое движение планет и Солнца. Эклиптика, точка весеннего равноденствия, неравномерное движение Солнца по эклиптике" - это 4 - й урок по учебнику "Астрономия 10 - 11" В. М. Чаругина. На первых слайдах - повторение, затем следует изложение нового материала. Можно использовать полностью или частично для изучения материала параграфа.

Видимое движение планет и Солнца. Эклиптика, точка весеннего равноденствия, неравномерное движение Солнца по эклиптике

− 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 .

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

• 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

Южный полюс мира

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

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

• Экваториальные координаты звезд имеют большое практическое применение: по ним создают звездные карты и каталоги, определяют географические координаты пунктов земной поверхности, осуществляют ориентировку в космическом пространстве, проверяют время, изучают вращение Земли и т.д.

• 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 (1m), а самые слабые, едва видимые невооруженным глазом, — к 6m .
• В созвездии звезды обозначаются греческими буквами, некоторые самые яркие звезды имеют собственные названия. Так, Полярная звезда — Малой Медведицы имеет блеск 2m . Самая яркая звезда северного неба Вега — Лиры имеет блеск около 0m .

• 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.

Объяснение петлеобразного движения планет исходя из учения Коперника

• 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.

Петлеобразный путь Сатурна между созвездиями Рака и Льва в 1888 и 1889 годах

Петлеобразный путь Юпитера по созвездию Стрельца в 1889 году

Видимый петлеобразный путь Марса по созвездию Льва в 1979-1980 гг.

Конфигурации планет

• 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 ипланет .
• 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).