Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Scopul lucrării. studiul regularităților în mișcarea planetelor și calculul configurațiilor lor.

Beneficii. Calendarul astronomic este o parte permanentă sau directorul astronomiei amatorilor; Calendar astronomic; Atlasul mic de stea Mihailov; Calculator.

Sub acțiunea atracției gravitaționale la Soare, planetele se învârt în jurul ei pe orbite ușor alungite. Soarele se află într-una dintre focarele orbitei planetei eliptice. Această mișcare este supusă legilor lui Kepler.

Dimensiunea semiaxisului

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
Orbita eliptică a planetei este, de asemenea, distanța medie de la planetă la Soare. Datorită excentricităților scăzute
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și înclinații mici
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
orbite ale planetelor mari, este posibil, atunci când rezolvăm multe probleme, să presupunem aproximativ ca aceste orbite să fie circulare cu o rază
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și situată aproape într-un plan - în planul ecliptic (planul orbital al pământului).

Conform celei de-a treia legi a lui Kepler, dacă

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
- respectiv, perioadele de revoluție stea (siderică) ale unei anumite planete și ale Pământului în jurul Soarelui și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
- axele semimajor ale orbitelor lor, atunci

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Aici perioadele de revoluție ale planetei și ale Pământului pot fi exprimate în orice unitate, dar dimensiunile

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
trebuie să fie la fel. O afirmație similară se aplică pentru semiaxurile mari
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Dacă un an tropical este luat ca unitate de timp

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
- perioada de revoluție a Pământului în jurul Soarelui), iar pentru unitatea de măsură a distanței 1 unitate astronomică (
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
), atunci a treia lege a lui Kepler (7.1) poate fi rescrisă în formă

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Vitezele angulare și liniare ale unei planete, cu mișcarea ei pe o orbită, se modifică periodic, în conformitate cu cea de-a doua lege a lui Kepler. Valorile lor medii pot fi calculate din distanța medie

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
planeta de la soare.

Viteza medie zilnică unghiulară a unei planete este dată de

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
,

unde

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
- perioada de revoluție siderală a planetei în jurul Soarelui, exprimată în zilele medii solare.

Evident, pentru Pamant viteza medie unghiulara este determinata de formula

Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Semnul "-" corespunde unui interior sau mai mici planete (Mercur, Venus), și "+" - exterior sau superior (Marte, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun). În această formulă

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
sunt exprimate în ani. Dacă este necesar, valorile găsite
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
poate fi întotdeauna exprimată în 24 de ore.

Pozițiile relative ale planetelor pot fi ușor de instalat pe coordonatele lor ecliptice heliocentric sferice ale căror valori diferite zile ale anului sunt publicate în calendare astronomice, almanahuri, în tabelul intitulat „longitudine heliocentrice a planetelor.“

Centrul acestui sistem de coordonate (Figura 7.1) este centrul Soarelui, iar cercul principal este eclipticul, ale cărui stâlpi

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
sunt la 90 de grade de la ea.

Cercurile mari trase prin polii eclipticului sunt numite cercuri de latitudine ecliptică. latitudinea heliocentrică ecliptică este calculată de la ecliptic

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
. care este considerată pozitivă în emisfera eliptică nordică și negativă în emisfera ecliptică sudică a sferei celeste. Heliocentric longitudine ecliptică
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
se calculează în funcție de eclipticul de la punctul de echinocție ernal  în sens contrar acelor de ceasornic la baza cercului de latitudine al stelei și are valori cuprinse între 0º și 360º.

Datorită înclinației mici a orbitele planetelor față de planul eclipticii, aceste orbite sunt întotdeauna în apropiere de ecliptica, iar în prima apropiere, le putem considera ca longitudinea heliocentrică

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
, determinând poziția planetei în raport cu Soarele doar cu una din longitudinea sa eclitică heliocentrică
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Fig. 7.1. Sistem ecliptic de coordonate celeste

Luați în considerare orbitele Pământului și o anumită planetă interioară (figura 7.2), folosind un sistem de coordonate eliptic eclitic. În el, cercul principal este eclipticul, iar punctul zero este punctul echinocțiului vernal . Numărătoarea inversă ecliptică longitudine heliocentrică a planetei este de la direcția de „Soare - echinocțiului » înainte de a trimite «soarele - planeta» invers acelor de ceasornic. Pentru simplitate, vom presupune că orbitele Pământului și ale planetelor coincid, iar orbitele în sine sunt circulare. Apoi, poziția planetei pe orbită este dată de longitudinea ei heliocentrică ecliptică

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Dacă centrul sistemului de coordonate ecliptice este aliniat cu centrul Pământului, atunci acesta va fi un sistem de coordonate geocentrice ecliptic. Apoi, unghiul dintre direcțiile "centrul Pământului - punctul echinocțiului de primăvară" și "centrul pământului - planeta" se numește longitudinea geocentrică ecliptică a planetei

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
. Heliocentric longitudinea ecliptică a Pământului
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
și longitudinea geocentrică ecliptică a Soarelui
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
, așa cum se poate vedea din Fig. 7.2, sunt legate de relația:

.

Noi numim configurația planetei o anumită locație reciprocă fixă ​​a planetei, a Pământului și a Soarelui.

Luați în considerare separat configurația planetelor interioare și exterioare.

Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Fig. 7.2. Helio și sistemele geocentrice ale coordonatelor ecliptice

Există patru configurații ale planetelor interioare: conexiune inferioară (NS), conexiunea superioară (VS), cea mai mare alungire vestic (n.z.e.) și elongația maximă de Est (n.v.e.).

În conexiunea inferioară (nc), planeta interioară se află pe linia dreaptă care leagă Soarele și Pământul, între Soare și Pământ (Figura 7.3). Pentru observatorul terestru în acest moment, planeta interioară "se conectează" cu Soarele, adică este vizibilă pe fundalul Soarelui. În același timp, longitudinile geocentrice ecliptice ale Soarelui și ale planetei interioare sunt egale, adică:

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Aproape planeta de conexiune inferioară se mișcă pe cer in miscare retrograda in jurul soarelui este deasupra orizontului în timpul zilei, și despre soarele, și să-l observe, uita la ceva pe suprafața sa, este imposibil. Este rar posibil pentru a vedea un fenomen astronomic unic - trecerea planetelor interioare (Mercur sau Venus) pe discul solar.

Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Fig. 7.3. Configurațiile planetelor interioare

Deoarece viteza unghiulară a planetei interior mai mare decât viteza unghiulară a Pământului, în timp, planeta se va muta într-o poziție în care direcția de „planeta-Soare“ și „Planeta Pământ“ diferă de

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
(Figura 7.3). Pentru un observator pe planeta Pământ, în același timp, îndepărtat de pe discul solar la unghiul maxim, sau spun că planeta în acest moment este în cea mai mare alungire (distanța de la Soare). Există două mari întinderi ale planetei interioare - vest (ns) și est (nve). În cea mai mare alungire occidentală
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
(
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
), iar planeta trece dincolo de orizont și se ridică mai devreme decât Soarele. Aceasta înseamnă că o puteți observa dimineața, înainte de răsăritul soarelui, în partea de est a cerului. Aceasta se numește vizibilitatea dimineața a planetei.

După trecerea prin cea mai mare alungire discul de Vest a planetei începe să se apropie de sfera cerească pe discul solar, atâta timp cât planeta nu dispare în spatele discului soarelui. Această configurație, atunci când Pământul, Soarele și planetele sunt pe aceeași linie dreaptă, iar planeta este Soarele, numit compus superior (VS) a planetei. Efectuate în momentul observării planetei interior este imposibilă.

După conexiunea de sus, distanța unghiulară dintre planetă și Soare începe să crească, ajungând la o valoare maximă în cea mai mare alungire estică (NE). Mai mult, longitudinea eclitică heliocentrică a planetei este mai mare decât cea a Soarelui

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
(și geocentrică - dimpotrivă, mai puțin, adică
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
). Planeta din această configurație se ridică și se fixează mai târziu decât Soarele, ceea ce face posibilă observarea acesteia seara după apusul soarelui (vizibilitatea de seară).

Datorita planetare ellipticity orbitează Pământul și unghiul dintre soare si planeta la alungirea maximă nu este constantă, ci variază în anumite limite, pentru Mercury - de la

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
până la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
, pentru Venus - de la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
până la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
.

Cele mai mari alungări sunt momentele cele mai convenabile pentru observarea planetelor interioare. Dar, chiar dacă în aceste configurații Mercur și Venus nu se îndepărtează departe de Soare în sfera cerească, ele nu pot fi observate pe toată noaptea. Durata vizibilității seară (și dimineața) a lui Venus nu depășește 4 ore, iar în Mercur - nu mai mult de 1,5 ore. Putem spune că Mercurul "se înmoaie" mereu în lumina soarelui - trebuie observat fie imediat înainte de răsărit, fie imediat după apus, în cerul strălucitor. Strălucirea vizibilă (magnitudinea stelei) a lui Mercur variază în funcție de timp

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
până la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
. Magnitudinea aparentă a lui Venus variază de la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
până la
Legile lui Kepler și configurațiile planetare
. Venus este cel mai strălucitor obiect de pe cer după Soare și Lună.

La planetele exterioare, de asemenea, sunt patru configurație (Figura 7.4.): (N.) Compus (c.), Impas, cuadratură estică și vestică (z.kv. și v.kv.).

Legile lui Kepler și configurațiile planetare

Fig. 7.4. Configurațiile planetelor exterioare

În configurația "conexiune", planeta exterioară este situată pe linia dreaptă care leagă Soarele și Pământul, în spatele Soarelui. În acest moment, nu puteți să-l urmăriți.

Deoarece viteza unghiulară a planetei exterioare este mai mică decât cea a Pământului, mișcarea relativă a planetei pe sfera cerească va fi reluată. În acest caz, se va trece treptat spre vest de Soare. Când se ajunge la îndepărtarea unghiulară a planetei exterioare de la Soare

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
, se va încadra în configurația "quadraturii vestic". În acest caz, planeta va fi vizibilă în partea de est a cerului toată a doua jumătate a nopții înainte de răsărit.

În configurația "confruntării", uneori numită "opoziție", planeta este situată pe cer de pe Soare

Legile lui Kepler și configurațiile planetare
, atunci

,







Trimiteți-le prietenilor: