Занятие 9. «Движение внешних планет»

Что было на занятии

Мы продолжили изучать движение планет. Планеты не только участвуют в суточном вращении небесной сферы, но еще и смещаются на фоне зодиакальных созвездий. Важная особенность их видимого движения - они описывают на фоне звездного неба петлю. Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли называются конфигурациями планет. Для всех планет различают соединение и противостояние, для внутренних планет - элонгации, а для внешних – квадратуры.

Сегодня мы рассмотрели особенности движения планет, орбиты которых лежат вне орбиты Земли, на примере Марса и Сатурна. Внешние планеты, при наблюдении их с Земли, могут находиться на любом угловом расстоянии от Солнца и наблюдаться на небе в течении всей ночи.

Считают, что первым проводить систематические наблюдения положения на небе Солнца, Луны и планет и записывать их координаты начал Гиппарх (II век до н.э.). Через 4 столетия Птолемей (II век н.э.) с помощью собственных наблюдений, а также используя наблюдения Гиппарха и высказывавшиеся ранее идеи о том, что неравномерные движения небесных тел можно разложить на сумму равномерных движений по окружностям, создал геоцентрическую систему Мира. Согласно этой системе, в центре Мира находится Земля. Вокруг нее вращаются Луна, Солнце, планеты и звезды.

С точки зрения современной физики выбор системы отсчета, вообще говоря, не является принципиальным в том смысле, что в любой системе отсчета можно правильно описывать явления природы. Просто некоторые системы отсчета являются более предпочтительными, поскольку в них законы движения тел выглядят проще. Так, при описании движения замкнутой системы тел, взаимодействующих гравитационно, предпочтительной является система координат, связанная с центром масс. Применительно к Солнечной системе можно сказать, что масса Солнца почти в 1000 раз больше суммарной массы всех планет, и размеры ее таковы, что центр масс располагается внутри Солнца. Именно по этой причине система отсчета, связанная с Солнцем, оказывается наиболее предпочтительной при рассмотрении движения планет. Но надо помнить, что законы механики были открыты Ньютоном через примерно полторы тысячи лет после создания геоцентрической системы. Примерно за 100 лет до Ньютона Николай Коперник совершил революцию в наших представлениях о строении Мира. Коперник предложил ставшую сейчас общепринятой гелиоцентрическую систему, согласно которой Солнце расположено в центре, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него. В этой системе весьма просто объяснялось не только попятное движение планет, но и их фазы: схемы, показанные на этом и прошлом (восьмом занятии) это наглядно демонстрируют.

Повторение занятия

Внешние планеты – планеты, орбиты которых лежат вне орбиты Земли.
В отличие от внутренних планет, которые были рассмотрены на занятии 8, внешние планеты не привязаны к Cолнцу, могут наблюдаться на небе в течении всей ночи.
1. Рассмотрим конфигурации планет. У внешних планет выделяют конфигурацию - квадратуру - такая конфигурация относительно Земли и Солнца, когда угол планета-Земля-Солнце равен 90°.
2. Отсутствие резко различающихся фаз, в отличие от внутренних планет.
3. Противостояния. Афелий и перигелий
4. Загрузить Стеллариум.
В «Окно настройки», «информация» убрать все, кроме названия объекта, экваториальных координат, размера и расстояния
5. Продемонстрировать Марс, Сатурн в афелии и перигелии. Для этого установить
Марс
Соединение дата 2019 09 02 диаметр 3.5'' , расст. 400.1 млн.км.
Противостояние дата 2020 10 13 диаметр 22.4'' , расст. 62.69 млн.км
Спутники Фобос и Деймос.
Сатурн
Противостояние дата 2020 07 20 диаметр 18.5'' , расст. 13454.6 млн. км
Соединение дата 2020 01 13 диаметр 15.1'' , расст. 1648.0 млн.км.

В окне «настройки неба», в «обозначения» отметить «Эклиптика (J2000);
установить ПЗ 500-600
дата наблюдения 2024 09 20;

6. Перемещение Марса
Через окно «Поиск» найти Марс и отцентрировать.
В «Окно настроек неба», ОСС включить «Показывать следы», «Только для N последних планет» включить.

Используя юлианские даты, определить продолжительность движения по петле: 2024 12 11 –JD 60 654.9 ; 2025 02 26 –JD 60 731.9; Δ =77 дней.
Перемещение Сатурна
Через окно «Поиск» найти Сатурн и отцентрировать.
Установить время 2030 05 30, ПЗ 150-200.
В «Окно настроек неба» включить «Показывать следы».
Клавишей ] вызвать пошаговое перемещение Сатурна.
В «Окно настроек неба» включить «Показывать следы».
Используя юлианские даты, определить продолжительность движения по петле: 2030 09 11 – JD 62 754.9; 2031 01 22 – JD 62 887.9; Δ =123дня.
Обратить внимание на движение Сатурна вдоль линии эклиптики, оценить величину петли в градусах (≈70) .

Домашнее задание

1. Определить характеристики петли для Юпитера (размер, продолжительность).
2. Проследить петлеобразное движение Плутона. Объяснить особенность движения.
3. Найти, в каком созвездии, около какой звезды находятся Полюса мира на небе Урана и Нептуна.

Видео Занятие 9. «Движение внешних планет» канала Физический факультет Южный федеральный университет