Планеты по своим видимым движениям делятся на дне группы: нижние (Меркурий, Венера) и верхние (все остальные, кроме Земли).

Движения по созвездиям нижних и верхних планет различны. Меркурий и Венера всегда находятся на небе либо в том же созвездии, где и Солнце, либо в соседнем. При этом они могут находиться и к востоку и к западу от Солнца, но не дальше 18-28° (Меркурий) и 45-48° (Венера). Наибольшее угловое удаление планеты от Солнца к востоку называется ее наибольшей восточной элонгацией, к западу - наибольшей западной элонгацией. При восточной элонгации планета видна на западе, в лучах вечерней зари, вскоре после захода Солнца, и заходит через некоторое время после него.

Затем, двигаясь попятным движением (т.е. с востока к западу сначала медленно, а потом быстрее, планета начинает приближаться к Солнцу, скрывается в его лучах и перестает быть пилимой. В это время наступает нижнее соединение планеты с Солнцем; планета проходит между Землей и Солнцем. Эклиптические долготы Солнца и планеты равны. Спустя некоторое время после нижнего соединения планета становится снова видимой, но теперь уже на востоке, в лучах утренней зари, незадолго перед восходом Солнца. В это время она продолжает двигаться попятным движением, постепенно удаляясь от Солнца. Замедлив скорость попятного движения и достигнув наибольшей западной элонгации, планета останавливается и меняет направление своего движения на прямое. Теперь она движется с запада на восток, сначала медленно, затем быстрее. Удаление ее от Солнца уменьшается, и, наконец, она скрывается в утренних лучах Солнца. В это время планета проходит за Солнцем, эклиптические долготы обоих светил снова равны - наступает верхнее соединение планеты с Солнцем, после которого спустя некоторое время она снова видна на западе в лучах вечерней зари. Продолжая двигаться прямым движением, она постепенно замедляет свою скорость.

Достигнув предельного восточного удаления, планета останавливается, меняет направление своего движения на попятное, и все повторяется сначала. Таким образом, нижние планеты совершают как бы “колебания” около Солнца, как маятник около своего среднего положения.

Положения планет относительно Солнца, описанные выше, называются конфигурациями планет.

7.2. Объяснение конфигураций и видимых движений планет

При своем движении по орбитам планеты могут занимать различные положения относительно Солнца и Земли. Пусть в некоторый момент (рис. 24) Земля Т занимает на своей орбите некоторое положение относительно Солнца С. Нижняя или верхняя планета может находиться в этот момент в любой точке своей орбиты.

Если нижняя планета V находится в одной из четырех указанных на чертеже точек V 1 , V 2 , V 3 или V 4 , то она видна с Земли в нижнем (V 1) или в верхнем (V 3) соединении с Солнцем, в наибольшей западной (V 2) или в наибольшей восточной (V 4) элонгации. Если верхняя планета М находится в точках М 1 , М 2 , М 3 или М 4 своей орбиты, то она видна с Земли в противостоянии (М 1) , в соединении (M 3) , в западной (М 2) или в восточной (М 4) квадратуре.

Суть объяснения прямых и попятных движений планет заключается в сопоставлении орбитальных линейных скоростей планеты и Земли.

Когда верхняя планета (рис. 25) находится около соединения (M 3) , то ее скорость направлена в сторону, противоположную скорости Земли (Т 3). С Земли планета будет казаться движущейся прямым движением, т.е. в сторону ее действительного движения, справа налево. При этом скорость ее будет казаться увеличенной. Когда верхняя планета находится около противостояния (M 1) , то ее скорость и скорость Земли направлены в одну сторону. Но линейная скорость Земли больше линейной скорости верхней планеты, и поэтому с Земли планета будет казаться движущейся в обратную сторону, т.е. попятным движением, слева направо.

Подобные же рассуждения объясняют, почему нижние планеты (Меркурий и Венера) около нижнего соединения (V 1) движутся среди звезд попятным движением, а около верхнего соединения (V 3) - прямым движением (рис. 26).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас? Есть ли границы у звездной Вселенной? С глубокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился понять, и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем.

Самые ранние представления людей о нем сохранились в сказках и легендах. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам замечательную простату, удивительный порядок мироздания. Недаром еще в древней Греции ее называли Космосом а это слово первоначально означало «порядок» и «красоту».

Системы мира - это представления о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесных тел.

1. Картина мира

В древнеиндийской книге, которая называется «Ригведа», что значит «Книга гимнов»,можно найти описание - одно из самых первых в истории человечества - всей Вселенной как единого целого. Согласно «Ригведе», она устроена не слишком сложно. В ней имеется, прежде всего, Земля. Она представляется безграничной плоской поверхностью - «обширным пространством». Эта поверхность покрыта сверху небом. А небо - это голубой, усеянный звездами «свод». Между небом и Землей - «светящийся воздух».

От науки это было очень далеко. Но важно здесь другое. Замечательна и грандиозна сама дерзкая цель - объять мыслью всю Вселенную. Отсюда берет истоки уверенность в том, что человеческий разум способен осмыслить, понять, разгадать ее устройство, создать в своем воображении полную картину мира.

2. Движение планет

Наблюдая за годичным перемещением Солнца среди звезд, древние люди научились заблаговременно определять наступление того или иного времени года. Они разделили полосу неба вдоль эклиптики на 12 созвездий, в каждом из которых Солнце находится примерно месяц. Как уже отмечалось, эти созвездия были названы зодиакальными. Все они за исключением одного носят названия животных.

С предутренним восходом того или иного созвездия древние люди связывали свои сельскохозяйственные работы, и это отражено в самих названиях созвездий. Так, появления на небе созвездия Водолея указывало на ожидаемое половодье, появление Рыб - на предстоящий ход рыбы для метания икры. С утренним появлением созвездия Девы начиналась уборка хлеба, которая проводилась преимущественно женщинами. Спустя месяц на небе появилась соседнее созвездие Весы, в это время как раз происходило взвешивание и подсчет урожая.

Еще за 2000 лет до н. э. Древние наблюдатели заметили среди зодиакальных созвездий пять особых светил, которые, постоянно меняя свое положение на небе, переходят из одного зодиакального созвездия в другое. В последствии греческие астрономы назвали эти светила планетами, т. е. «блуждающими». Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, сохранившие в своих названиях до наших дней имена древнеримских богов. К блуждающим светилам были причислены также Луна и Солнце.

Вероятно, прошло много столетий прежде чем древним астрономам удалось установить определенные закономерности в движении планет и, прежде всего, установить промежутки времени, по истечении которых положение планеты на небе по отношению к Солнцу повторяется. Этот промежуток времени позже был назван синодическим периодом обращения планеты. После этого можно было делать следующий шаг - строить общую модель мира, в которой для каждой из планет было бы отведено определенное место и пользуясь которой можно было бы заранее предсказать положение планеты на несколько месяцев или лет вперед.

По характеру своего движения на небесной сфере по отношению к Солнцу планеты (в нашем понимании) подразделяются на две группы. Меркурий и Венера названы внутренними или нижними, остальные - внешними или верхними.

Угловая скорость Солнца больше скорости прямого движения верхней планеты. Поэтому Солнце постепенно обгоняет планету. Как и для внутренних планет, в момент, когда направление на планету и на Солнце совпадает, наступает соединение планеты с Солнцем. После того как Солнце обгонит планету, она становится видимой перед его восходом, во второй половине ночи. Момент, когда угол между направлением на Солнце и направлением на планету составляет 180 градусов, называется противостоянием планеты. В это время она находится в середине дуги своего попятного движения. Удаление планеты от Солнца на 90 градусов к востоку называется восточной квадратурой, а на 90 градусов к западу - западной квадратурой. Все упомянутые здесь положения планет относительно Солнца (с точки зрения земного наблюдателя) называются конфигурациями.

При раскопках древних городов и храмов Вавилонии обнаружены десятки тысяч глиняных табличек с астрономическими текстами. Их расшифровка показала, что древне вавилонские астрономы внимательно следили за положением планет на небе; они сумели определить их синодические периоды обращения и использовать эти данные при своих расчетах.

3. Первые модели мира

Несмотря на высокий уровень астрономических сведений народов древнего Востока, их взгляды на строение мира ограничивались непосредственными зрительными ощущениями. Поэтому в Вавилоне сложились взгляды, согласно которым Земля имеет вид выпуклого острова, окруженного океаном. Внутри Земли будто бы находится «царство мертвых». Небо - это твердый купол, опирающийся на земную поверхность и отделяющий «нижние воды» (океан, обтекающий земной остров) от «верхних» (дождевых) вод. На этом куполе прикреплены небесные светила, над небом будто бы живут боги. Солнце восходит утром, выходя из восточных ворот, и заходит через западные ворота, а ночью оно движется под Землей.

Согласно представлениям древних египтян, Вселенная имеет вид большой долины, вытянутой с севера на юг, в центре ее находится Египет. Небо уподоблялось большой железной крыше, которая поддерживается на столбах, на ней в виде светильников подвешены звезды.

В Древнем Китае существовало представление, согласно которому Земля имеет форму плоского прямоугольника, над которым на столбах поддерживается круглое выпуклое небо. Разъяренный дракон будто бы согнул центральный столб, вследствие чего Земля наклонилась к востоку. Поэтому все реки в Китае текут на восток. Небо же наклонилось на запад, поэтому все небесные светила движутся с востока на запад.

И лишь в греческих колониях на западных берегах Малой Азии (Иония), на юге Италии и в Сицилии в четвертом веке до нашей эры началось бурное развитие науки, в частности, философии, как учения о природе. Именно здесь на смену простому созерцанию явлений природы и их наивному толкованию приходят попытки научно объяснить эти явления, разгадать их истинные причины.

Одним из выдающихся древнегреческих мыслителей был Гераклит Эфесский (ок. 530 - 470 гг. до н. э.). Это ему принадлежат слова: «Мир, единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим...» Тогда же Пифагор Самосский (ок. 580 - 500 гг. до н. э.) высказал мысль о том, что Земля, как и другие небесные тела, имеет форму шара. Вселенная представлялась Пифагору в виде концентрических, вложенных друг в друга прозрачных хрустальных сфер, к которым будто бы прикреплены планеты. В центре мира в этой модели помещалась Земля, вокруг нее вращались сферы Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера и Сатурна. Дальше всех находилась сфера неподвижных звезд.

Первую теорию строения мира, объясняющую прямое и попятное движение планет, создал греческий философ Евдокс Книдский (ок. 408 - 355 гг. до н. э.). Он предложил, что у каждой планеты имеется не одна, а несколько сфер, скрепленных друг с другом. Одна из них совершает один оборот в сутки вокруг оси небесной сферы по направлению с востока на запад. Время обращения другой (в обратную сторону) предполагалось равным периоду обращения планеты. Тем самым объяснялось движение планеты вдоль эклиптики. При этом предполагалось, что ось второй сферы наклонена к оси первой под определенным углом. Комбинация с этими сферами еще двух позволяла объяснить попятное движение по отношению к эклиптике. Все особенности движения Солнца и Луны объяснялось с помощью трех сфер. Звезды Евдокс разместил на одной сфере, вмещающей в себя все остальные. Таким образом, все видимое движение небесных светил Евдокс свел к вращению 27 сфер.

Уместно напомнить, что представление о равномерном, круговом, совершенно правильном движении небесных тел высказал философ Платон. Он же высказал предположение, что Земля находится в центре мира, что вокруг нее обращается Луна, Солнце, далее утренняя звезда Венера, звезда Гермеса, звезды Ареса, Зевса и Кроноса. У Платона впервые встречаются названия планет по имени богов, полностью совпадающие с вавилонскими. Платон впервые сформулировал математикам задачу: найти, с помощью каких равномерных и правильных круговых движений можно «спасти явления, представляемые планетами». Другими словами, Платон ставил задачу построить геометрическую модель мира, в центре которой, безусловно, должна была находиться Земля.

Усовершенствованием системы мира Евдокса занялся ученик Платона Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.). Так как взгляды этого выдающегося философа - энциклопедиста безраздельно господствовали в физике и астрономии в течение почти двух тысяч лет, то остановлюсь на них поподробнее.

Аристотель, вслед за философом Эмпедоклом (ок. 490 - 430 гг. до н. э.), предположил существование четырех «стихий»: земли, воды, воздуха и огня, из смешения которых будто бы произошли все тела, встречающиеся на Земле. По Аристотелю, стихии вода и земля естественным образом стремятся двигаться к центру мира («вниз»), тогда как огонь и воздух движутся «вверх» к периферии и то тем быстрее, чем ближе они к своему «естественному» месту. Поэтому в центре мира находится Земля, над ней расположены вода, воздух и огонь. По Аристотелю, Вселенная ограничена в пространстве, хотя ее движение вечно, не имеет ни конца ни начала. Это возможно как раз потоиу, что, кроме упомянутых четырех элементов, существует еще и пятая, неуничтожимая материя, которую Аристотель назвал эфиром. Из эфира будто бы и состоят все небесные тела, для которых вечное круговое движение - это естественное состояние. «Зона эфира» начинается около Луны и простирается вверх, тогда как ниже Луны находится мир четырех элементов.

Вот как описывает свое понимание мироздания сам Аристотель: «Солнце и планеты обращаются около Земли, находящейся неподвижно в центре мира. Наш огонь, относительно цвета своего, не имеет никакого сходства со светом солнечным, ослепительной белизны. Солнце не состоит из огня; оно есть огромное скопление эфира; теплота Солнца причиняется действием его на эфир во время обращения вокруг Земли. Кометы суть скоропреходящие явления, которые быстро рождаются в атмосфере и столь же быстро исчезают. Млечный Путь есть не что иное, как испарения, воспламененные быстрым вращением звезд около Земли... Движения небесных тел, вообще говоря, происходят гораздо правильнее, чем движения замечаемые на Земле; ибо, так как тела небесные совершеннее любых других тел, то им приличествует самое правильное движение, и вместе с тем самое простое, а такое движение может быть только круговым, потому что в этом случае движение бывает вместе с тем и равномерным. Небесные светила движутся свободно подобно богам, к которым они ближе, чем к жителям Земли; поэтому светила при движении своем не нуждаются в отдыхе и причину своего движения заключают в самих себе. Высшие области неба, более совершенные, содержащие в себе неподвижные звезды, имеют поэтому наиболее совершенное движение - всегда вправо. Что же касается части неба, ближайшей к Земле, а поэтому и менее совершенной, то эта часть служит местопребыванием гораздо менее совершенных светил, каковы планеты. Эти последние движутся не только вправо, но и влево, и притом по орбитам, наклоненным к орбитам неподвижных звезд. Все тяжелые тела стремятся к центру Земли, а так как всякое тело стремится к центру Вселенной, то поэтому и Земля должна находиться неподвижно в этом центре».

При построении своей системы мира Аристотель использовал представления Евдокса о концентрических сферах, на которых расположены планеты и которые вращаются вокруг Земли. По Аристотелю, первопричиной этого движения является «первый двигатель» - особая вращающаяся сфера, расположенная за сферой «неподвижных звезд», которая и приводит в движение все остальное. По этой модели лишь одна сфера в каждой из планет вращается с востока на запад, остальные три - в противоположном направлении. Аристотель считал, что действие этих трех сфер должно компенсироваться дополнительными тремя внутренними сферами, принадлежащими той же планете. Именно в этом случае на каждую последующую (по направлению к Земле) планету действует лишь суточное вращение. Таким образом, в системе мира Аристотеля движение небесных тел описывалось с помощью 55 твердых хрустальных сферических оболочек.

Позже в этой системе мира было выделено восемь концентрических слоев (небес), которые передавали свое движение друг другу (рис. 1). В каждом таком слое насчитывалось семь сфер, движущих данную планету.

Во времена Аристотеля высказывались и другие взгляды на строение мира, в частности, что не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца. Против этого Аристотель выдвинул серьезный аргумент: если бы Земля двигалась в пространстве, то это движение приводило бы к регулярному видимому перемещению звезд на небе. Как мы знаем, этот эффект (годичное параллактическое смещение звезд) был открыт лишь в середине 19 века, через 2150 лет после Аристотеля...

На склоне своих лет Аристотель был обвинен в безбожии и бежал из Афин. На самом деле в своем понимании мира он колебался между материализмом и идеализм. Его идеалистические взгляды и, в частности, представление о Земле как центре мироздания было приспособлено для защиты религии. Вот почему в середине второго тысячелетия нашей эры борьба против взглядов Аристотеля стала необходимым условием развития науки...

4. Первая гелиоцентрическая система

Современникам Аристотеля уже было известно, что планета Марс в противостоянии, а также Венера во время попятного движения значительно ярче, чем в другие моменты. По теории сфер они должны были бы оставаться всегда на одинаковом расстоянии от Земли. Именно поэтому тогда возникали и другие представления о строении мира.

Так, Гераклит Понтийский (388 - 315 гг. до н. э.) предполагал, что Земля движется «...вращательно, около своей оси, наподобие колеса, с запада на восток вокруг собственного центра». Он высказал также мысль, что орбиты Венеры и Меркурия являются окружностями, в центре которых находится Солнце. Вместе с Солнцем эти планеты будто бы и обращаются вокруг Земли.

Еще более смелых взглядов придерживался Аристарх Самосский (ок. 310 - 230 гг. до н. э.). Выдающийся древнегреческий ученый Архимед (ок. 287 - 212 гг. до н.э.) в своем сочинении «Псаммит» («Исчисление песчинок»), обращаясь к Гелону Сиракузскому, писал о взглядах Аристарха так:

«Ты знаешь, что по представлению некоторых астрономов мир имеет форму шара, центр которого совпадает с центром Земли, а радиус равен длине прямой, соединяющей центры Земли и Солнца. Но Аристарх Самосский в своих «Предложениях», написанных им против астрономов, отвергая это представление, приходит к заключению, что мир гораздо больших размеров, чем только что указано. Он полагает, что неподвижные звезды и Солнце не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца, находящегося в его центре, и что центр сферы неподвижных звезд совпадает с центром Солнца, а размер этой сферы таков, что окружность, описываемая по его предположению, Землей, находится к расстоянию неподвижных звезд в таком же отношении, в каком центр шара находится к его поверхности».

5. Система Птолемея

Становление астрономии как точной науки началось благодаря работам выдающегося греческого ученого Гиппарха. Он первый начал систематические астрономические наблюдения и их всесторонний математический анализ, заложил основы сферической астрономии и тригонометрии, разработал теорию движения Солнца и Луны и на ее основе - методы предвычисления затмений.

Гиппарх обнаружил, что видимое движение Солнца и Луны на небе является неравномерным. Поэтому он стал на точку зрения, что эти светила движутся равномерно по круговым орбитам, однако центр круга смещен по отношению к центру Земли. Такие орбиты были названы эксцентрами. Гиппарх составил таблицы, по которым можно было определить положение Солнца и луны на небе на любой день года. Что же касается планет, то, по замечанию Птолемея, он «не сделал других попыток объяснения движения планет, а довольствовался приведением в порядок сделанных до него наблюдений, присоединив к ним еще гораздо большее количество своих собственных. Он ограничился указанием своим современникам на неудовлетворительность всех гипотез, при помощи которых некоторые астрономы думали объяснить движение небесных светил».

Благодаря работам Гиппарха астрономы отказались от мнимых хрустальных сфер, предположенных Евдоксом, и перешли к более сложным построениям с помощью эпициклов и деферентов, предложенных еще до Гиппарха Аполлоном Пергским. Классическую форму теории эпициклических движений придал Клавдий Птолемей.

Главное сочинение Птолемея «Математический синтаксис в 13 книгах» или, как его назвали позже арабы, «Альмагест»(«Величайшее») стал известным в средневековой Европе лишь в XII в. В 1515 г. он был напечатан на латинском языке в переводе с арабского, а в 1528 г. в переводе с греческого. Трижды «Альмагест» издавался на греческом языке, в 1912 г. он издан на немецком языке.

«Альмагест» - это настоящая энциклопедия античной астрономии. В этой книге Птолемей сделал то, что не удавалось сделать ни одному из его предшественников. Он разработал метод, пользуясь которым можно было рассчитать положение той или другой планеты на любой наперед заданный момент времени. Это ему далось нелегко, и в одном месте он заметил:

«Легче, кажется, двигать самые планеты, чем постичь их сложное движение...»

«Установив» Землю в центре мира, Птолемей представил видимое сложное и неравномерное движение каждой планеты как сумму нескольких простых равномерных круговых движений.

Согласно Птолемею каждая планета движется равномерно по малому кругу - эпициклу. Центр эпицикла в свою очередь равномерно скользит по окружности большого круга, названого деферентом. Для лучшего совпадения теории с данными наблюдений пришлось предположить, что центр деферента смещен по отношению к центру Земли. Но этого было недостаточно. Птолемей был вынужден предположить, что движение центра эпицикла по деференту является равномерным (т. е. его угловая скорость движения постоянна), если рассматривать это движение не из центра деферента О и не из центра Земли Т, а с некоторой «выравнивающей точки» Е, названной позже эквантом.

Комбинируя наблюдения с расчетами, Птолемей методом последовательных приближений получил, что отношения - радиусов эпициклов к радиусам деферентов для Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна равны соответственно 0.376, 0.720, 0.658, 0.192 и 0.103. Любопытно, что для предвычисления положения планеты на небе не было необходимости знать расстояния до планеты, а лишь упомянутое отношение радиусов эпициклов и деферентов.

При построении своей геометрической модели мира Птолемей учитывал тот факт, что в процессе своего движения планеты несколько отклоняются от эклиптики. Поэтому для Марса, Юпитера и Сатурна он «наклонил» плоскости деферентов к эклиптике и плоскости эпициклов к плоскостям деферентов. Для Меркурия и Венеры он ввел колебания вверх и вниз с помощью небольших вертикальных кругов. В целом для объяснения всех замеченных в то время особенностей в движении планет Птолемей ввел 40 эпициклов. Система мира Птолемея, в центре которой находится Земля, называется геоцентрической.

Кроме отношения радиусов эпициклов и деферентов для сопоставления теории с наблюдениями необходимо было задать периоды обращения по этим кругам. По Птолемею, полный оборот по окружности эпициклов все верхние планеты совершают за тот же промежуток времени, что и Солнце по эклиптике, т. е. за год. Поэтому радиусы эпициклов этих планет, направленные к планетам, всегда параллельны направлению с Земли на Солнце. У нижних планет - Меркурия и Венеры - период обращения по эпициклу равен промежутку времени, а течении которого планета возвращается к исходной точке на небе. Для периодов обращений центра эпицикла по окружности деферента картина обратная. У Меркурия и Венеры они равны году. Поэтому центры их эпициклов всегда лежат на прямой, соединяющей солнце и Землю. Для внешних планет они определяются временем, в течении которого планета, описав полную окружность на небе, возвращается к тем же звездам.

Вслед за Аристотелем Птолемей попытался опровергнуть представление о возможном движении Земли. Он писал:

«Существуют люди, которые утверждают, будто бы ничто не мешает допустить, что небо неподвижно, а земля вращается около своей оси от запада к востоку, и что она делает такой оборот каждые сутки. Правда, говоря о светилах, ничто не мешает для большей простоты допустить это, если принимать в расчет только видимые движения. Но эти люди не сознают, до какой степени смешно такое мнение, если присмотреться ко всему, что совершается вокруг нас и в воздухе. Если мы согласимся с ними, - чего в действительности нет, - что самые легкие тела вовсе не движутся или движутся так же, как и тела тяжелые, между тем как, очевидно, воздушные тела движутся с большей скоростью, чем тела земные; если бы мы согласились с ними, что предметы самые плотные и самые тяжелые имеют собственное движение, быстрое и постоянное, тогда как на самом деле они с трудом движутся от сообщаемых им толчков, - все - таки эти люди должны были бы сознаться, что Земля вследствие своего вращения имела бы движение значительно быстрее всех тех, какие происходят вокруг нее, ибо она совершала бы такую большую, окружность в такой малый промежуток времени. Таким образом, тела, которые поддерживали бы Землю, казались бы всегда движущимися по противоположному с ней направлению, и никакое облако, ничто летящее или брошенное никогда не казалось бы направляющимся к востоку, ибо Земля опередила бы всякое движение в этом направлении».

С современной точки зрения можно сказать, что Птолемей слишком переоценил роль центробежной силы. Он также придерживался ошибочного утверждения Аристотеля, что в поле тяжести тела падают со скоростями, пропорциональными их массам...

В целом же, как заметил А. Паннекук, «Математическое сочинение» Птолемея «было карнавальным шествием геометрии, праздником глубочайшего создания человеческого ума в представлении Вселенной.. труд Птолемея предстает перед нами как великий памятник науки античной древности...».

После высокого расцвета античной культуры на европейском континенте наступил период застоя и регресса. Этот мрачный промежуток времени продолжительностью более тысячи лет был назван средневековьем.

Ему предшествовало превращение христианства в господствующую религию, при которой не было места для высокоразвитой науки античной древности. В это время произошел возврат к наиболее примитивным представлениям о плоской Земле.

И лишь начиная с XI в. под влиянием роста торговых сношений, с усилием в городах нового класса - буржуазии. Духовная жизнь в Европе начала пробуждаться. В середине XIII в. философия Аристотеля была приспособлена к христианской теологии, отменены решения церковных соборов, запрещавших натурфилософские идеи великого древнегреческого философа. Взгляды Аристотеля на устройство мира вскоре стали неотъемлемыми элементами христианской веры. Теперь уже нельзя было сомневаться в том, что Земля имеет форму шара, установленного в центре мира, и что вокруг него обращаются все небесные светила. Система Птолемея стала как бы дополнением к Аристотелю, помогающим проводить конкретные расчеты положений планет.

Основные параметры своей модели мира Птолемей определил в высшей степени искусно и с высокой точностью. Со временем, однако, астрономы начали убеждаться в том, что между истинным положением планеты на небе и расчетным существуют расхождения. Так, в начале 12 века планета Марс оказалась на два градуса в стороне от того места, где ей надлежало быть по таблицам Птолемея.

Чтобы объяснить все особенности движения планет на небе, приходилось вводить для каждой из них до десяти и более эпициклов со всё уменьшающимися радиусами так, чтобы центр меньшего эпицикла обращался по кругу большего. К 16 веку движение Солнца, Луны и пяти планет объяснялось с помощью более чем 80 кругов! И всё же наблюдения, разделённые большими промежутками времени, было трудно «подогнать» под эту схему. Приходилось вводить новые эпициклы, несколько изменять их радиусы, смещать центры деферентов по отношению к центру Земли. В конечном итоге геоцентрическая система Птолемея, перегруженная эпициклами и эквантами, рухнула от собственной тяжести...

6. Мир Коперника

Книга Коперника, вышедшая в год его смерти, в 1543 году, носила скромное название: «О вращении небесных сфер». Но это было полное ниспровержение Аристотеля взгляда на мир. Сложная махина полых прозрачных хрустальных сфер отошла в прошлое. С этого времени началась новая эпоха в нашем понимании Вселенной. Продолжается она и по ныне.

Благодаря Копернику мы узнали, что Солнце занимает надлежащее ему положение в центре планетной системы. Земля же никакой не центр мира, а одна из рядовых планет, обращающихся вокруг Солнца. Так все стало на свои места. Строение Солнечной системы было наконец разгадано.

Дальнейшие открытия астрономов пополнили семью больших планет. Их девять: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. В таком порядке они занимают свои орбиты вокруг Солнца. Открыто множество малых тел Солнечной системы - астероидов и комет. Но это не изменило новой Коперниковой картины мира. Напротив, все эти открытия только подтверждают и уточняют ее.

Теперь мы понимаем, что живем на небольшой планете, похожей на шар. Земля вращается вокруг Солнца по орбите, не слишком отличающейся от окружности. Радиус этой окружности близок к 150 миллионам километров.

Расстояние от Солнца до Сатурна - самой дальней из известных во времена Коперника планет - приблизительно в десять раз больше радиуса земной орбиты. Это расстояние совершенно правильно определил еще Коперник. Размеры Солнечной системы - расстояние от Солнца до орбиты девятой планеты, Плутона, еще почти в четыре раза больше и составляет приблизительно 6 миллиардов километров.

Такова картина Вселенной в нашем непосредственном окружении. Это и есть мир по Копернику.

Но Солнечная система еще не вся Вселенная. Можно сказать, что это только наш маленький мирок. А как же далекие звезды? О них Коперник не рисковал высказывать никакого определенного мнения. Он просто оставил их на прежнем месте, не дальней сфере, где были они у Аристотеля, и лишь говорил, и совершенно правильно, что расстояние до звезд во множество раз больше размеров планетных орбит. Как и античные ученые, он представлял Вселенную замкнутым пространством, ограниченным этой сферой.

7. Солнце и Звезды

В ясную безлунную ночь, когда ничто не мешает наблюдению, человек с острым зрением увидит на небосводе не более двух - трех тысяч мерцающих точечек. В списке, составленном во 2 веке до нашей эры знаменитом древнегреческим астрономом Гиппархом и дополненном позднее Птолемеем, значится 1022 звезды. Гевелий же, последний астроном, производивший такие подсчеты без помощи телескопа, довел их число до 1533.

Но уже в древности подозревали о существовании большого числа звезд, невидимых глазом. Демокрит, великий ученый древности, говорил, что белесоватая полоса, протянувшаяся через все небо, которую мы называем Млечным Путем, есть в действительности соединение света множества невидимых по отдельности звезд. Споры о строении Млечного Пути продолжались веками. Решение - в пользу догадки Демокрита - пришло в 1610 году, когда Галилей сообщил о первых открытиях, сделанных на небе с помощью телескопа. Он писал с понятным волнением и гордостью, что теперь удалось «сделать доступными глазу звезды, которые раньше никогда не были видимыми и число которых по меньшей мере в десять раз больше числа звезд, известных издревле».

Но и это великое открытие всё ещё оставляло мир звёзд загадочным. Неужели все они, видимые и невидимые, действительно сосредоточены в тонком сферическом слое вокруг Солнца?

Ещё до открытия Галилея была высказана совершенно неожиданная, по тем временам замечательно смелая мысль. Она принадлежит Джордано Бруно, трагическая судьба которого всем известна. Бруно выдвинул идею о том, что наше Солнце - это одна из звёзд Вселенной. Всего только одна из великого множества, а не центр всей Вселенной. Но тогда и любая другая звезда тоже вполне может обладать своей собственной планетной системой.

Если Коперник указал место Земли отнюдь не в центре мира, то Бруно и Солнце лишил этой привилегии.

Идея Бруно породила немало поразительных следствий. Из неё вытекала оценка расстояний до звёзд. Действительно, Солнце - это звезда, как и другие, но только самая близкая к нам. Поэтому - то оно такое большое и яркое. А на какое расстояние нужно отодвинуть светило, чтобы и оно выглядело так, как, например, Сириус? Ответ на этот вопрос дал голландский астроном Гюйгенс (1629 - 1695). Он сравнил блеск этих двух небесных тел, и вот что оказалось: Сириус находится от нас в сотни раз дальше, чем Солнце.

Чтобы лучше представить, сколь велико расстояние до звезды, скажем, что луч света, пролетающий за одну секунду 300 тысяч километров, затрачивает на путешествие от Сириуса к нам несколько лет. Астрономы говорят в этом случае о расстоянии в несколько световых лет. По современным уточненным данным, расстояние до Сириуса - 8,7 световых лет. А расстояние от нас до солнца всего 8 световых минут.

Конечно, разные звезды отличаются друг от друга (это и учтено в современной оценке расстояние до Сириуса). Поэтому определение расстояний до них и сейчас часто остаётся очень трудной, а иногда и просто неразрешимой задачей для астрономов, хотя со времени Гюйгенса придумано для этого немало новых способов.

Заключение

Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её расширение - почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение «скрытой» массы? И наконец, как зародилась разумная жизнь во Вселенной?

Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют.

Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них.

солнце луна планета звезда

Список литературы

1. Космос: Сборник. “Научно - популярная литература” (Сост. Ю. И. Коптев и С. А. Никитин; Вступ. ст. академика Ю. А. Осипьяна; Оформл. и макет В. Итальянцева; Рис. Е. Азанова, Н. Котляровского, В. Цикоты. - Л.: Дет. лит.,1987. - 223 с., ил.)

2. И. А. Климишин. “Астрономия наших дней” - М.: «Наука».,1976. - 453 с.

3. А. Н. Томилин. “Небо Земли. Очерки по истории астрономии” (Научный редактор и автор предисловия доктор физико-математических наук К. Ф. Огородников. Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., «Дет. лит.», 1974. - 334 с., ил.)

4. “Энциклопедический словарь юного астронома” (Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Педагогика, 1986. - 336с., ил.

Размещено на Allbest.ur

Подобные документы

Картина мира. Движение планет. Первые модели мира и гелиоцентрическая система. Система мира - это представления о положении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет и звезд. Система Птолемея и Коперника. Галактика. Звездные миры. Вселенная.

реферат , добавлен 02.07.2008


Системы мира - это представления о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесных тел. Вселенная еще с древней Греции называлась космосом, а это слово первоначально означало "порядок" и "красоту" мироздания.

реферат , добавлен 13.06.2008


Анализ сочинения Коперника "Об обращении небесных сфер". Положения о шарообразности мира и Земли, вращении планет вокруг оси и обращении их вокруг Солнца. Вычисление видимых положений звезд, планет и Солнца на небесном своде, реального движения планет.

реферат , добавлен 11.11.2010


Путешествие в космос на уроке астрономии. Природа Вселенной, эволюция и движение небесных тел. Открытие и исследование планет. Николай Коперник, Джордано Бруно, Галилео Галилей о строении Солнечной системы. Движение Солнца и планет по небесной сфере.

творческая работа , добавлен 26.05.2015


Картина мира, движение планет. Первые модели мира, первая гелиоцентрическая система, системы Птолемея и Коперника. Солнце и звезды, Галактика, звездные миры, Вселенная. Что лежит за границами наблюдаемой области мира, как зародилась жизнь во Вселенной.

реферат , добавлен 03.11.2009


Картина мира. Движение планет. Первые модели мира. Первая гелиоцентрическая система. Система Птолемея. Мир Коперника. Солнце и Звезды. Галактика. Звездные миры. Вселенная. Есть ли жизнь ещё где-нибудь кроме нашей планеты?

реферат , добавлен 06.03.2007


Зарождение теории о движении Солнца и планет в Древней Греции. Первые научные знания в области астрономии. Гелиоцентрическая система в варианте Н. Коперника, характеристика произведения "О вращениях небесных сфер". Значение гелиоцентризма в истории науки.

контрольная работа , добавлен 18.05.2009


Картина мира. Движение планет. Первые модели мира. Первая гелиоцентрическая система. Cистема Птолемея. Мир Коперника. Солнце и звезды. Галактика. Звездные миры. Вселенная.

реферат , добавлен 13.06.2007


Образование Солнечной системы. Теории прошлого. Рождение Солнца. Происхождение планет. Открытие других планетных систем. Планеты и их спутники. Строение планет. Планета земля. Форма, размеры и движение Земли. Внутреннее строение.

реферат , добавлен 06.10.2006


Построение графика распределения официально известных планет. Определение точных расстояний до Плутона и заплутоновых планет. Формула вычисления скорости усадки Солнца. Зарождение планет Солнечной системы: Земли, Марса, Венеры, Меркурия и Вулкана.

Для поля тяготения, создаваемого массивным телом, можно сформулировать теорему, которая похожа на теорему Ньютона о поле сферически симметричного тела.

Теорема эта носит имя Биркгофа. Суть теоремы Биркгофа состоит в следующем. Предположим, что поле тяготения создается системой тел, которые движутся в ограниченном пространстве. Тогда если распределение массы в такой системе сферически симметрично, а скорости все направлены по радиусам и также не зависят от углов, поле такой системы не зависит от времени и совпадает (вне системы) с нолем материальной точки, имеющей массу, равную массе системы.

Следовательно, наблюдатель не может ничего заключить о распределении масс и скоростей внутри такой системы, если он ограничится только измерением силы тяжести. Поэтому, рассматривая задачу о поле Солнца, мы можем пользоваться решением задачи о поле точечной массы. Условия теоремы нарушаются, если источник поля вращается. В этом случае система теряет сферическую симметрию и остается с симметрией аксиальной. Для Солнца эффект этот мал. Есть проект изучения взаимодействия поля вращающейся Земли с вращающимся же гироскопом. Этот эффект очень похож на взаимодействие двух магнитных моментов, каждый из которых создается движением электрических зарядов. Однако экспериментальные исследования гравитационных полей вращающихся тел очень трудны.

Но мы увидим, что в черных дырах вращающиеся поля оказываются весьма существенными.

Прежде всего мы можем оценить, какой величины должны быть те исправления, которые вносит теория тяготения в классические законы движения планет.

Ньютон не знал, что скорость не может быть больше скорости света. Посмотрим, когда скорость планеты достигнет скорости света, если считать по формуле механики Ньютона. Третий закон Кеплера в механике Ньютона можно записать так:

ω 2 R 3 = γM c

где ω - частота обращения планеты (2π/ω - период); R - среднее расстояние планеты от Солнца; γ - постоянная тяготения и M c - масса Солнца. Заменяя для круговой орбиты ω на υ/R, где υ - линейная скорость, получаем:

Скорость планеты достигает величины скорости света на расстоянии от Солнца R ≈ γM c /с 2 . Это и есть оценка расстояния от Солнца, на котором эффекты общей теории относительности будут очень велики. На самом деле мы просто сосчитали радиус, при котором первая космическая скорость (скорость на круговой орбите) будет равна (по механике Ньютона) скорости света. Можно приравнять ее второй космической скорости - так делал еще в 1796 г. Лаплас - и получить R c = 2γM c: c 2 . Эта величина играет важную роль в теории относительности и имеет специальное название - гравитационный радиус Солнца. Она обозначается R гр с и равна примерно 3 км. Аналогичная величина для Земли R гр з ≈ 7 мм.

Лаплас выводил свою формулу из равенства потенциальной энергии тела на звезде, γmM/r, и кинетической его энергии, вычисленной по обычной классической формуле mυ 2 /2. Если приравнять эти две величины, то их можно сократить на m. Так как Лаплас считал, что свет состоит из корпускул, то он подставил в формулу скорость света и пришел к заключению, которое он и изложил в 1798 г. во втором томе своего сочинения «Изложение системы мира»: «Светящаяся звезда с той же плотностью, что и Земля, а диаметр которой в двести пятьдесят раз превышает диаметр Солнца, не позволит ни одному из своих лучей достигнуть нас; возможно, что самые большие из светящихся тел по этой причине остаются невидимыми».

Аргументация Лапласа, конечно, неверна, но формула гравитационного радиуса остается той же и в общей теории относительности.

Лаплас сделал одно из самых удивительных предсказаний: он понял, что могут существовать «черные дыры». Проверим еще раз числа Лапласа. Из формулы для гравитационного радиуса видно, что R r р растет пропорционально массе тела. Лаплас рассматривал звезду с плотностью, равной плотности Земли, а в этом случае массы звезд относятся как кубы их радиусов. Тогда радиус черной дыры R д можно выразить через радиус Земли:

где R з - радиус Земли, а R гр з - ее гравитационный радиус.

что превышает радиус Солнца примерно в 250 раз.

Для Солнца расстояния порядка его гравитационного радиуса лежат вблизи его центра.

В нашей планетной системе орбита Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, пролегает на расстоянии около 60 млн. км. Величина поправки к движению Меркурия должна быть по порядку величины равна отношению гравитационного радиуса Солнца к расстоянию до Меркурия. Эта величина имеет порядок √5∙10 -6 .

Поправки к движению Меркурия будут двух типов - за счет изменения массы планеты со скоростью и за счет изменения закона тяготения.

Скорость Меркурия согласно все тому же третьему закону Кеплера больше скорости Земли (30 км/с) в корень из отношения их расстояния, ~ 1,7, т. е. составляет около 50 км/с, или 1/6000 от скорости света. Поправки обычно определяются квадратом отношения υ 2 /c 2 , а значит, имеют порядок 1/36∙10 -6 . В законе же тяготения, кроме обычного члена 1/r 2 ; появляется член 1/r 3 ; что приводит к поправке того же порядка.

Последние астрономические измерения движения Меркурия дают согласие с предсказаниями теории с ошибкой не более 2%.

Некоторое время назад сравнение теории с опытом было поставлено под сомнение, когда Диккс заметил, что вывод может сильно пострадать, если Солнце хотя бы немного сплюснуто. Так, если оно сплюснуто только на 10 -4 (1 + 10 -4 есть отношение длин осей эллипсоида, если Солнце - эллипсоид). Это приведет к изменению теоретического числа на 7″ в 100 лет. По-видимому, более точные наблюдения исключат даже такую малую сплюснутость.

Во всяком случае сейчас картина движения Меркурия выглядит так:

Если бы не было других планет и движение происходило бы но законам Ньютона, то Меркурий описывал бы эллипс. Эффекты, связанные с теорией относительности, приводили бы к смещению перигелия на 41″ в 100 лет. На самом деле полное смещение составляет 575″ в 100 лет, происходящее из-за взаимодействия с другими планетами (на долю Венеры приходится половина эффекта). Но механика Ньютона объясняет лишь 534″ - остальное осталось на долю механики теории относительности.

Напомним, что изменения в движении Меркурия сравнительно малы из-за того, что Меркурий все время находится далеко от Солнца. На расстояниях порядка одного-трех гравитационных радиусов (3 км для Солнца) поправки к закону тяготения были бы настолько велики, что нарушилась бы компенсация центробежной силы силой притяжения к Солнцу и планета упала бы па Солнце.

Для Солнца, размер которого во много раз больше его гравитационного радиуса, такой области просто не существует. Однако для черных дыр все это выглядит весьма серьезно. Но об этом дальше.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

На фоне неподвижных звезд прослеживается постоянное перемещение светил совершенно другой природы - планет, которые передвигаются вокруг Солнца. На ночном небе четко видно 7 небесных тел, постоянно меняющих свое положение. К ним принято причислять Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Методику определения положения Солнца относительно звезд разработали еще в древности, для этого было организовано регулярное изучение звездного неба на рассвете или сразу после заката. Благодаря пристальным наблюдениям было установлено, что Солнце ежедневно изменяет свое положение в звездном небе, смещаясь при этом на 1 градус на восток. Такое явление наблюдается 365 дней, после чего оно возвращается в свое прежнее положение относительно расположения звезд. Согласно результатам таких исследований и была установлена траектория движения Солнца относительно звезд.

Характерные особенности движения планет в солнечной системе

Во время своего постоянного движения Солнце в течение 1 года проходит через 12 небезызвестных созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак и т.д. Пояс вдоль эклиптики (ширина составляет порядка 16 градусов), в котором находятся эти созвездия, принято называть зодиаком. В дни летних и зимних равноденствий Солнце перемещается в небесный экватор, после чего начинает медленно отдаляться от него. Показатель наибольшего отклонения в 2 стороны равняется примерно 23,5 градусам, это дни летних и зимних солнцестояний. По мнению древних греков, было установлено, что скорость движения Солнца вдоль эклиптики зимой немного быстрее по сравнению с летом. Остальным планетам также свойственно суточное движение в сторону запада и незначительное - на восток.
Что касается Луны, то она движется на восток немного быстрее по сравнению с Солнцем, ее траектории свойственна незначительная хаотичность. Ее движение вдоль одного знака зодиака происходит в течение 27 и 1/3 дня (перемещение происходит с востока на запад). Сидерическим периодом обращения принято называть тот временной промежуток, за который Луна проходит вдоль одного знака зодиака. Его погрешность может составлять 7 часов. Траектория движения Луны в определенный период времени полностью совпадает с эклиптикой, после чего она начинает отдаляться от нее. Такая ситуация продолжается вплоть до достижения максимального отклонения в 5 градусов. После чего Луна опять приближается к эклиптике и начинает отклоняться от нее на аналогичный угол, но только уже в противоположную сторону.

Периоды обращения планет и степень их отдаления от Солнца

В зависимости от характерных особенностей движения планет по небесной сфере, их принято подразделять на 2 группы: нижние и верхние. К 1 группе относят Меркурий и Венеру, а ко второй - все остальные планеты (за исключением Земли). Нижним планетам во время движений свойственна смена фаз (подобно Луне). У верхних планет такое явление не наблюдается, они постоянно поворачиваются к Земле освещенной стороной. Во время передвижения по небесной сфере нижним планетам не свойственно значительное отдаление далеко от Солнца (Меркурий — не более 28 градусов, а Венера - не дальше 48 градусов). Нахождение планеты в наибольшем угловом отдалении к востоку от Солнца называют восточной (вечерней) элонгацией, а к западу - западной (утренней) элонгацией.
Такие крупные планеты как Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн даже невооруженным глазом можно увидеть на звездном небе, они имеют вид крупных и ярких точек. Средний сидерический период обращения для Меркурия и Венеры равняется по 1 году, для Марса составляет 687 дней. Полный оборот вдоль одного знака зодиака Юпитер совершает за 12 лет, а Сатурн - за 29,5 лет. По факту временной промежуток обращения указанных планет может незначительно отличаться.

Перечислим средние величины дуг попятных движений:
- Меркурий - 12 градусов, Венера - 16 градусов;
- Марс — 15 градусов, Юпитер - 10 градусов;
- Сатурн - 7 градусов, Уран - 4 градусов;
- Нептун - 3 градусов, Плутон - 2 градусов.

Расположение планет на 90 градусов к востоку от Солнца принято называть восточной квадратурой, а на 90 градусов к западу - соответственно западной квадратурой. Перемещение планет с запада на восток именуют прямым (собственным) движением, скорость которого постоянно изменяется. Следует заметить, что перемещение на восток периодически останавливается, и они начинают двигаться в обратном (западном) направлении. При этом траектории могут образовывать петли, после чего прямое движение возобновляется. Было установлено, что во время движения яркость планет увеличивается.
Попятное движение у Меркурия начинается каждые 116 дней, Марса - каждые 780 дней, у Юпитера - каждые 399 дней, а у Сатурна - на 378 день. Меркурию и Венере не свойственно отдаление от Солнца на приличное угловое расстояние, чего нельзя сказать про Марс, Юпитер и Сатурн. В процессе изучения движения планет ученым было довольно сложно связать с движением звезд. Поэтому перечень установленных взаимосвязей можно считать последовательными попытками для преодоления выявленных расхождений.

Конфигурациями планет называют характерные взаимные расположения планет Земли и Солнца.

Все планеты относительно Земли делятся на внутренние (орбиты которых располагаются внутри земной орбиты) и внешние . К внутренним планетам относятся Венера й Меркурий, к внешним - все остальные. Для внутренних планет характерна конфигурация соединения.

Соединением называется такое положение планет, когда внутренняя планета находится либо между Землей
и Солнцем, либо за Солнцем. В таких случаях она невидима. Положение планеты между Землей и Солнцем называется нижним соединением; в нем планета находится наиболее близко к Земле. Нахождение планеты за Солнцем называется верхним соединением, причем планета
максимально удалена от Земли.

Внутренние планеты не отходят от Солнца на большие углы (максимальный угол для Меркурия составляет 28°, для Венеры — 48°). Наибольшие отклонения планет от Солнца на запад называются наибольшей западной элонгацией, на восток — наибольшей восточной элонгацией.

Для внешних планет также возможна конфигурация соединения (положение «за Солнцем»). При этом они невидимы для наблюдателя с Земли, поскольку теряются в лучах Солнца. Положение внешних планет на прямой Земля-Солнце называется противостоянием. Это наиболее удобная конфигурация для наблюдений планеты.

Периоды обращения планет

Синодическим периодом планеты называется промежуток времени, протекающий между повторениями ее одинаковых конфигураций.

Скорость движения планет тем больше, чем они ближе к Солнцу. Поэтому после противостояния Земля станет обгонять те планеты, которые находятся дальше от Солнца. Со временем снова произойдет противостояние, поскольку Земля обгоняет планету на полный оборот.

Можно сказать, что синодический период внешней планеты - это промежуток времени, по истечении которого Земля обгоняет планету на 360° в их движении вокруг Солнца.

Сидерический период — это время, по прошествии которого для наблюдателя, находящегося на Солнце, планета возвращается к той же самой звезде.

Между синодическим (S , в сутках) и сидерическим (T , в сутках) месяцами существует соотношение. Для планет, находящихся между Солнцем и Землей:

Законы Кеплера

Иоганн Кеплер (1571—1630 гг.) открыл свои законы, изучая периодическое обращение Марса вокруг Солнца.

Первый закон Кеплера: каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием, а самая далекая от него точка - афелием. Степень вытянутости эллипса характеризуется его эксцентриситетом.

Второй закон Кеплера (закон площадей) : радиус- вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. Если рассмотреть движение планеты, то дуги, описанные планетой за одинаковые промежутки времени в различных местах орбиты, различны, хотя ограничивают равные площади. Следовательно, линейная скорость движения планеты неодинакова в разных точках ее орбиты. Скорость планеты при движении ее по орбите тем больше, чем ближе она к Солнцу. В перигелии скорость планеты наибольшая.

Таким образом, второй закон Кеплера количественно определяет изменение скорости движения планеты по эллипсу.

Третий закон Кеплера: квадраты звездных периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит. Если большую полуось орбиты и звездный период обращения одной планеты обозначить соответственно через a 1 , T 1 , а другой планеты — через a 2 , T 2 , то формула третьего закона будет такова:

Третий закон Кеплера связывает длины больших полуосей планетных орбит с длиной большой полуоси земной орбиты. В астрономии эта длина принята за основную единицу измерения расстояний - астрономическую единицу (а. е.).