نسبت به یک ناظر روی زمین، سیارات حرکت می کنند. ارائه با موضوع "حرکت ظاهری سیارات"

در پایان قرن شانزدهم. ستاره شناس دانمارکی I. Kepler، با مطالعه حرکت سیارات، سه قانون حرکت آنها را کشف کرد. بر اساس این قوانین، آی نیوتن فرمولی برای قانون گرانش جهانی به دست آورد. بعداً با استفاده از قوانین مکانیک، I. Newton مشکل دو جسم را حل کرد - او قوانینی را استخراج کرد که طبق آنها یک جسم در میدان گرانشی جسم دیگر حرکت می کند. او سه قانون کلی کپلر را به دست آورد.

قانون اول کپلر

تحت تأثیر گرانش، یک جرم آسمانی در میدان گرانشی جرم آسمانی دیگر در امتداد یکی از بخش های مخروطی حرکت می کند - یک دایره، بیضی، سهمی یا هذلولی.

سیارات در مداری بیضوی به دور خورشید حرکت می کنند (شکل 15.6). نزدیکترین نقطه در مدار به خورشید نامیده می شود حضیض، دورترین - آفلیون. خطی که هر نقطه از بیضی را با کانون وصل می کند نامیده می شود بردار شعاع

نسبت فاصله بین کانون ها به محور اصلی (به بزرگترین قطر) نامیده می شود خارج از مرکز E. هرچه خروج از مرکز بیشتر باشد، بیضی کشیده تر است. نیم محور اصلی بیضی a میانگین فاصله سیاره از خورشید است.

دنباله دارها و سیارک ها نیز در مدارهای بیضی شکل حرکت می کنند. برای دایره e = 0، برای بیضی 0< е < 1, у параболы е = 1, у гиперболы е > 1.

حرکت ماهواره های طبیعی و مصنوعی در اطراف سیارات، حرکت یک ستاره به دور ستاره دیگر در یک سیستم دوتایی نیز از اولین قانون کلی کپلر پیروی می کند.

قانون دوم کپلر

هر سیاره به گونه ای حرکت می کند که بردار شعاع سیاره مناطق مساوی را در بازه های زمانی مساوی توصیف می کند.

این سیاره از نقطه A به A" و از B به C" در یک زمان حرکت می کند.

به عبارت دیگر، سیاره در حضیض سریعترین حرکت را دارد و زمانی که در بیشترین فاصله خود قرار دارد (در aphelion) کندترین حرکت را دارد. بنابراین قانون دوم کپلر سرعت سیاره را تعیین می کند. هر چه سیاره به خورشید نزدیکتر باشد، بزرگتر است. بنابراین، سرعت دنباله دار هالی در حضیض 55 کیلومتر بر ثانیه و در آفلیون 0.9 کیلومتر بر ثانیه است.

قانون سوم کپلر

مکعب نیمه محور اصلی مدار یک جسم، تقسیم بر مجذور دوره انقلاب آن و مجموع جرم اجسام، مقدار ثابتی است.

اگر T دوره چرخش یک جسم به دور جسم دیگر در فاصله متوسط ​​باشد آسپس سومین قانون تعمیم یافته کپلر به صورت نوشته شده است

a 3 /[T 2 (M 1 + M 2)] = G/4π 2

که در آن M 1 و M 2 جرم جذب دو جسم و G ثابت گرانشی است. برای منظومه شمسی، جرم خورشید جرم هر سیاره است و پس از آن

سمت راست معادله برای همه اجرام منظومه شمسی ثابت است، چیزی که قانون سوم کپلر بیان می کند که توسط دانشمند از مشاهدات بدست آمده است.

قانون تعمیم یافته سوم کپلر به ما اجازه می دهد تا جرم سیارات را از حرکت ماهواره های آنها و جرم ستارگان دوگانه را از عناصر مدار آنها تعیین کنیم.

حرکت سیارات و سایر اجرام آسمانی به دور خورشید تحت تأثیر گرانش طبق قانون سه گانه کپلر اتفاق می افتد. این قوانین امکان محاسبه موقعیت سیارات و تعیین جرم آنها را از حرکت ماهواره ها در اطراف آنها فراهم می کند.

ستاره شناسی. کلاس 11 - یادداشت هایی در مورد کتاب درسی "فیزیک-11" (Myakishev، Bukhovtsev، Charugin) - فیزیک کلاس درس

همه فرضیه های کیهانی را می توان به چند گروه تقسیم کرد. به گفته یکی از آنها، خورشید و تمام اجسام منظومه شمسی: سیارات، ماهواره ها، سیارک ها، دنباله دارها و شهاب سنگ ها - از یک ابر گاز و غبار تشکیل شده اند. طبق دوم، خورشید و خانواده آن منشأ متفاوتی دارند، به طوری که خورشید از یک ابر گاز و غبار (سحابی، کروی) و بقیه اجرام آسمانی منظومه شمسی - از ابر دیگری تشکیل شده است. به روشی نه کاملاً واضح توسط خورشید در مدار خودش گرفته شد و به روشی حتی غیرقابل درک تر به اجرام مختلف (سیاره ها، ماهواره های آنها، سیارک ها، دنباله دارها و شهاب سنگ ها) تقسیم شد که دارای متفاوت ترین ویژگی ها هستند: جرم، چگالی. ، خروج از مرکز، جهت چرخش مدار و جهت چرخش حول محور آن، تمایل مدار به صفحه استوا (یا دایرة البروج) خورشید و تمایل صفحه استوایی به صفحه مدار آن.
9 سیاره اصلی به صورت بیضی (که تفاوت چندانی با دایره ها ندارند) تقریباً در یک صفحه به دور خورشید می چرخند. به ترتیب فاصله از خورشید، اینها هستند عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون و پلوتون. علاوه بر آنها، سیارات کوچک (سیارک) زیادی در منظومه شمسی وجود دارد که بیشتر آنها بین مدار مریخ و مشتری حرکت می کنند. فضای بین سیارات با گاز بسیار کمیاب و غبار کیهانی پر شده است. تابش الکترومغناطیسی به آن نفوذ می کند.
خورشید 109 برابر قطر زمین و تقریباً 333000 برابر جرم زمین است.. جرم تمام سیارات تنها حدود 0.1 درصد جرم خورشید است، بنابراین حرکت تمام اعضای منظومه شمسی را با نیروی گرانش خود کنترل می کند.

پیکربندی و شرایط دید سیارات

پیکربندی‌های سیاره‌ای، موقعیت‌های متقابل مشخص‌تر سیارات، زمین و خورشید هستند.
شرایط دید سیارات از زمین برای سیارات داخلی (زهره و عطارد) که مدار آنها در مدار زمین قرار دارد و برای سیارات خارجی (همه سیارات دیگر) به شدت متفاوت است.
سیاره درونی ممکن است بین زمین و خورشید یا پشت خورشید باشد. در چنین موقعیت هایی، سیاره نامرئی است، زیرا در پرتوهای خورشید گم می شود. به این موقعیت ها پیوندهای سیاره-خورشید می گویند. در اتصال پایین‌تر، سیاره به زمین نزدیک‌ترین است و در اتصال برتر، در دورترین فاصله از ما قرار دارد.

دوره های سینودیک انقلاب سیارات و ارتباط آنها با دوره های غیر واقعی

دوره چرخش سیارات به دور خورشید نسبت به ستارگان را دوره جانبی یا سیدرال می گویند.
هر چه سیاره به خورشید نزدیکتر باشد، سرعت خطی و زاویه ای آن بیشتر است و دوره چرخش به دور خورشید کوتاهتر می شود.
با این حال، از مشاهدات مستقیم، این دوره غیرواقعی انقلاب سیاره نیست که تعیین می شود، بلکه دوره زمانی است که بین دو پیکربندی متوالی آن به همین نام، برای مثال، بین دو پیوند متوالی (تضادها) می گذرد. این دوره را دوره مداری سینودی می نامند. پس از تعیین دوره های سینودی از روی مشاهدات، دوره های جانبی چرخش سیارات از طریق محاسبات یافت می شود.
دوره سینودیک سیاره بیرونی دوره زمانی است که پس از آن زمین با حرکت آنها به دور خورشید 360 درجه از سیاره پیشی می گیرد.

قوانین کپلر

شایستگی کشف قوانین حرکت سیارات متعلق به دانشمند برجسته آلمانی است یوهانس کپلر(1571 -1630). در آغاز قرن هفدهم. کپلر با مطالعه چرخش مریخ به دور خورشید، سه قانون حرکت سیاره ای را وضع کرد.

قانون اول کپلر . هر سیاره به شکل بیضی می چرخد ​​و خورشید در یکی از کانون ها قرار دارد.

قانون دوم کپلر (قانون مناطق). بردار شعاع سیاره مناطق مساوی را در بازه های زمانی مساوی توصیف می کند.

قانون سوم کپلر . مربع‌های دوره‌های آدرئال انقلاب سیارات به‌عنوان مکعب‌های نیمه محورهای اصلی مدار آنها مرتبط است.

میانگین فاصله تمام سیارات از خورشید بر حسب واحدهای نجومی را می توان با استفاده از قانون سوم کپلر محاسبه کرد. پس از تعیین فاصله متوسط ​​زمین از خورشید (یعنی مقدار 1 واحد نجومی) بر حسب کیلومتر، می توانیم در این واحدها فاصله تا تمام سیارات منظومه شمسی را پیدا کنیم. محور نیمه اصلی مدار زمین به عنوان محور در نظر گرفته می شود. واحد نجومی فاصله (= 1 AU)
روش کلاسیک برای تعیین فواصل روش هندسی گونیومتری بوده و هست. آنها همچنین فاصله ستاره های دور را تعیین می کنند که روش راداری برای آنها قابل اجرا نیست. روش هندسی مبتنی بر پدیده است جابجایی پارالاکسی.

جابجایی اختلاف منظر تغییر جهت یک جسم هنگام حرکت ناظر است.

نمونه ای از حل یک مشکل

وظیفه. مخالفت های فلان سیاره بعد از 2 سال تکرار می شود. نیم محور اصلی مدار آن چیست؟

اندازه و شکل زمین

در عکس های گرفته شده از فضا، زمین مانند توپی است که توسط خورشید روشن شده است.
پاسخ دقیق در مورد شکل و اندازه زمین داده شده است اندازه گیری درجه، یعنی اندازه گیری در کیلومتر طول کمان 1 درجه در نقاط مختلف سطح زمین. اندازه گیری درجه نشان داد که طول قوس نصف النهار 1 درجه بر حسب کیلومتر در ناحیه قطبی بیشترین (111.7 کیلومتر) و در خط استوا کمترین (110.6 کیلومتر) است. در نتیجه، در خط استوا انحنای سطح زمین بیشتر از قطب است، به این معنی که زمین یک کره نیست. شعاع استوایی زمین 21.4 کیلومتر از شعاع قطبی بزرگتر است. بنابراین، زمین (مانند سیارات دیگر) در قطب ها به دلیل چرخش فشرده می شود.
شعاع توپی به اندازه سیاره ما 6370 کیلومتر است. این مقدار شعاع زمین در نظر گرفته می شود.
زاویه ای که در آن شعاع زمین از نور، عمود بر خط دید قابل مشاهده است، اختلاف منظر افقی نامیده می شود.

جرم و چگالی زمین

قانون گرانش جهانی امکان تعیین یکی از مهمترین ویژگی های اجرام آسمانی - جرم، به ویژه جرم سیاره ما را فراهم می کند. در واقع، بر اساس قانون گرانش جهانی، شتاب گرانش g=(G*M)/r 2 . در نتیجه، اگر مقادیر شتاب گرانش، ثابت گرانش و شعاع زمین مشخص باشد، می توان جرم آن را تعیین کرد.
با جایگزینی مقدار g = 9.8 m/s 2 در فرمول مشخص شده، G = 6.67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2،

R = 6370 کیلومتر، متوجه می شویم که جرم زمین M = 6 x 10 24 کیلوگرم است. با دانستن جرم و حجم زمین، می توانید چگالی متوسط ​​آن را محاسبه کنید.

نویسنده در پاسخ به این سؤال که حرکت ظاهری سیارات چگونه رخ می دهد واهبهترین پاسخ این است در قسمت Show planets سیاراتی که حرکت آنها شبیه سازی می شود را انتخاب کنید. با انتخاب Artificial، قسمت Artificial Planet Orbital Elements برای وارد کردن عناصر مداری بیضوی تعریف شده توسط کاربر باز می شود.
در قسمت Looking from a planet، سیاره ای را که حرکت سیارات انتخاب شده نسبت به آن در نظر گرفته می شود را مشخص کنید. ضمناً در قسمت Show planets، این سیاره به صورت خودکار به لیست سیاره های انتخاب شده اضافه می شود و دکمه آن از تغییر محافظت می شود. با انتخاب Artificial، قسمت Artificial Planet Orbital Elements برای وارد کردن عناصر مداری بیضوی تعریف شده توسط کاربر باز می شود.
در قسمت Drawing گزینه هایی را انتخاب کنید که فرآیند ترسیم را کنترل می کنند. فیلد تاریخ شروع، تاریخ تقویم شروع شبیه سازی حرکت است. باید در نظر داشت که اگر عدد سال کمتر از -4700 یا بیشتر از 60000 باشد، برنامه اجرا را متوقف می کند.
[ویرایش] حرکت سیارات پایین تر
عطارد و زهره در حرکت خود در سراسر کره آسمانی هرگز از خورشید دور نمی شوند (عطارد - نه بیشتر از 18 درجه - 28 درجه؛ زهره - نه بیشتر از 45 درجه - 48 درجه) و می توانند در شرق یا غرب آن باشند. لحظه ای که سیاره در بیشترین فاصله زاویه ای خود در شرق خورشید قرار می گیرد، ازدیاد طول شرقی یا عصرگاهی نامیده می شود. به سمت غرب - کشیدگی غربی یا صبحگاهی.
در طول کشیدگی شرقی، این سیاره اندکی پس از غروب خورشید در غرب قابل مشاهده است. با حرکت از شرق به غرب، یعنی در یک حرکت رو به عقب، سیاره ابتدا به آرامی و سپس با سرعت بیشتری به خورشید نزدیک می شود تا زمانی که در پرتوهای آن ناپدید شود. این لحظه پیوند پایینی نامیده می شود (سیاره بین زمین و خورشید می گذرد). پس از مدتی، کمی قبل از طلوع خورشید در شرق قابل مشاهده می شود. با ادامه حرکت رتروگراد خود به کشیدگی غربی می رسد، می ایستد و شروع به حرکت از غرب به شرق می کند، یعنی در یک حرکت مستقیم و رسیدن به خورشید. پس از رسیدن به او، او دوباره نامرئی می شود - پیوند بالایی رخ می دهد (در این لحظه خورشید بین زمین و سیاره ظاهر می شود). با ادامه حرکت مستقیم خود، سیاره دوباره به طول شرقی می رسد، متوقف می شود و شروع به حرکت به سمت عقب می کند - چرخه تکرار می شود.
حرکت سیارات بالا
سیارات بالایی نیز به طور متناوب بین حرکت رو به جلو و عقب حرکت می کنند. هنگامی که سیاره بالایی در غرب کمی پس از غروب خورشید قابل مشاهده است، در سراسر کره آسمانی در یک حرکت مستقیم، یعنی در همان جهت خورشید حرکت می کند. با این حال، سرعت حرکت سیاره بالایی در کره آسمانی همیشه کمتر از خورشید است، بنابراین لحظه ای می رسد که به سیاره می رسد - سیاره به خورشید متصل می شود (دومی بین زمین و سیاره). پس از اینکه خورشید بر سیاره غلبه کرد، قبل از طلوع خورشید در شرق قابل مشاهده می شود. سرعت حرکت مستقیم به تدریج کاهش می یابد، سیاره متوقف می شود و شروع به حرکت در بین ستارگان از شرق به غرب می کند، یعنی در حرکت رتروگراد. در وسط قوس حرکت رتروگراد خود، این سیاره در نقطه ای از کره سماوی قرار دارد که در آن نقطه مقابل خورشید قرار دارد. به این موقعیت تقابل می گویند (زمین بین خورشید و سیاره است). پس از مدتی، سیاره دوباره می ایستد و جهت حرکت خود را به سمت راست تغییر می دهد - و چرخه تکرار می شود.
موقعیت سیاره در 90 درجه شرق خورشید را ربع شرقی و 90 درجه به سمت غرب را ربع غربی می گویند.
مقادیر متوسط ​​قوس های حرکات رو به عقب
سیارات دارای کمان های متوسط ​​حرکت رتروگراد زیر هستند: عطارد - 12 درجه، زهره - 16 درجه، مریخ - 15 درجه، مشتری - 10 درجه، زحل - 7 درجه، اورانوس - 4 درجه، نپتون - 3 درجه، پلوتون - 2 درجه. .

از زمان های قدیم، مردم پدیده هایی را در آسمان مشاهده کرده اند مانند چرخش مرئی آسمان پرستاره، تغییر در مراحل ماه، طلوع و غروب اجرام آسمانی، حرکت قابل مشاهده خورشید در سراسر آسمان در طول روز، خورشید گرفتگی، تغییر ارتفاع خورشید بالای افق در طول سال و ماه گرفتگی.

واضح بود که همه این پدیده ها قبل از هر چیز با حرکت اجرام آسمانی مرتبط است که مردم سعی کردند ماهیت آن را با کمک مشاهدات بصری ساده توصیف کنند که درک و توضیح صحیح آن قرن ها طول کشید تا توسعه یابد. پس از به رسمیت شناختن سیستم انقلابی خورشید مرکزی جهان کوپرنیک، پس از اینکه کپلر سه قانون حرکت اجرام آسمانی را فرموله کرد و عقاید ساده لوحانه چند صد ساله را در مورد حرکت دایره ای ساده سیارات به دور زمین از بین برد که با محاسبات و مشاهدات ثابت شد که مدارهای حرکت اجسام آسمانی فقط می توانند بیضوی باشند، در نهایت مشخص شد که حرکت ظاهری سیارات شامل موارد زیر است:

1) حرکت ناظر در سطح زمین.

2) چرخش زمین به دور خورشید.

3) حرکات مناسب اجرام آسمانی.

حرکت ظاهری پیچیده سیارات در کره آسمانی ناشی از چرخش سیارات منظومه شمسی به دور خورشید است. خود کلمه "سیاره" که از یونانی باستان ترجمه شده است به معنای "سرگردان" یا "ولگرد" است.

مسیر حرکت یک جرم آسمانی را آن می نامند مدار. سرعت حرکت سیارات در مدار با دور شدن سیارات از خورشید کاهش می یابد. ماهیت حرکت سیاره بستگی به گروهی دارد که این سیاره به آن تعلق دارد.

بنابراین، در رابطه با شرایط مدار و دید از زمین، سیارات به دو دسته تقسیم می شوند درونی؛ داخلی(عطارد، زهره) و خارجی(مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون، پلوتون)، یا به ترتیب، در رابطه با مدار زمین، پایین و بالا.

سیارات بیرونی همیشه رو به زمین با سمتی هستند که توسط خورشید روشن شده است. سیارات درونی مانند ماه، فازهای خود را تغییر می دهند. بزرگترین فاصله زاویه ای یک سیاره از خورشید نامیده می شود طویل شدن . بیشترین کشیدگی برای عطارد 28 درجه و برای زهره - 48 درجه است. صفحات مداری تمام سیارات منظومه شمسی (به جز پلوتون) در نزدیکی صفحه دایره البروج قرار دارند و از آن منحرف می شوند: عطارد 7 درجه، زهره 3.5 درجه. بقیه شیب حتی کمتری دارند.

در طول کشیدگی شرقی، سیاره درونی در غرب، در پرتوهای سپیده دم عصر، اندکی پس از غروب خورشید قابل مشاهده است. در طول کشیدگی غربی، سیاره درونی در شرق، در پرتوهای سپیده دم، کمی قبل از طلوع خورشید قابل مشاهده است. سیارات بیرونی می توانند در هر فاصله زاویه ای از خورشید باشند.

زاویه فاز عطارد و زهره از 0 تا 180 درجه متغیر است، بنابراین عطارد و زهره به همان روش ماه تغییر فاز می دهند. در نزدیکی پیوند پایین، هر دو سیاره بزرگترین ابعاد زاویه ای خود را دارند، اما شبیه هلال های باریک هستند. در زاویه فاز ψ = 90 درجه، نیمی از قرص سیارات روشن است، فاز Φ = 0.5. در اتصال برتر، سیارات پایین‌تر کاملاً روشن هستند، اما از زمین به خوبی قابل مشاهده هستند، زیرا در پشت خورشید قرار دارند.

بنابراین، هنگام مشاهده از زمین، حرکت سیارات به دور خورشید نیز بر حرکت زمین در مدار آن قرار می گیرد؛ سیارات در سراسر آسمان حرکت می کنند، یا از شرق به غرب (حرکت مستقیم)، یا از غرب به سمت. شرق (حرکت رتروگراد). لحظه های تغییر جهت نامیده می شود ایستاده . اگر این مسیر را روی نقشه قرار دهید، معلوم می شود یک حلقه . هرچه فاصله بین سیاره و زمین بیشتر باشد، حلقه کوچکتر است. سیارات حلقه ها را توصیف می کنند، نه اینکه صرفاً در یک خط به جلو و عقب حرکت کنند، تنها به این دلیل که صفحات مدار آنها با صفحه دایره البروج منطبق نیست. این الگوی حلقه پیچیده ابتدا با استفاده از حرکت ظاهری زهره مشاهده و توصیف شد (شکل 1).

شکل 1 - "حلقه ونوس".

این یک واقعیت شناخته شده است که حرکت سیارات خاصی را می توان از زمین فقط در زمان های کاملاً مشخصی از سال مشاهده کرد، این به دلیل موقعیت آنها در طول زمان در آسمان پرستاره است.

موقعیت نسبی مشخصه سیارات نسبت به خورشید و زمین، پیکربندی سیاره ای نامیده می شود. پیکربندی سیارات درونی و بیرونی متفاوت است: برای سیارات پایین اینها پیوندها و طول ها هستند (بزرگترین انحراف زاویه ای مدار سیاره از مدار خورشید)، برای سیارات بالایی اینها ربع ها، پیوندها و تضادها هستند.

بیایید به طور خاص در مورد هر نوع پیکربندی صحبت کنیم: پیکربندی هایی که در آن سیاره داخلی، زمین و خورشید در یک خط قرار می گیرند، پیوند نامیده می شوند (شکل 2).

برنج. 2. پیکربندی های سیاره ای:
زمین در پیوند برتر با عطارد،
در پیوند پایین با زهره و در تقابل با مریخ

اگر A زمین، B سیاره درونی، C خورشید است، پدیده آسمانی نامیده می شود اتصال پایین. در یک پیوند پایین "ایده آل"، عطارد یا زهره از قرص خورشید عبور می کنند.

اگر A زمین، B خورشید، C عطارد یا زهره باشد، این پدیده نامیده می شود اتصال بالا. در حالت "ایده آل"، این سیاره توسط خورشید پوشیده شده است که البته به دلیل تفاوت غیرقابل مقایسه در روشنایی ستارگان، نمی توان آن را مشاهده کرد.

برای منظومه زمین-ماه-خورشید، یک ماه جدید در محل اتصال پایین و یک ماه کامل در اتصال برتر رخ می دهد.

حداکثر زاویه بین زمین، خورشید و سیاره درونی نامیده می شود بیشترین فاصلهیا طویل شدنو برابر است با: برای عطارد - از 17 °30 اینچ تا 27 °45 اینچ. برای زهره - تا 48 درجه. سیارات درونی را فقط می توان در نزدیکی خورشید و فقط در صبح یا عصر، قبل از طلوع یا درست پس از غروب خورشید مشاهده کرد. دید عطارد از یک ساعت تجاوز نمی کند، دید زهره 4 ساعت است (شکل 3).

برنج. 3. طویل شدن سیارات

پیکربندی که در آن خورشید، زمین و سیاره بیرونی در یک ردیف قرار می گیرند (شکل 2):

1) اگر A خورشید است، B زمین است، C سیاره بیرونی است - با مخالفت.

2) اگر A زمین است، B خورشید است، C سیاره بیرونی است - با اتصال سیاره با خورشید.

پیکربندی که در آن زمین، خورشید و سیاره (ماه) یک مثلث قائم الزاویه در فضا تشکیل می دهند، ربع نامیده می شود: شرقی زمانی که سیاره در 90 درجه شرق خورشید قرار دارد و غربی وقتی که سیاره در 90 درجه غرب از خورشید قرار دارد. آفتاب.

حرکت سیارات درونی در کره سماوی به فاصله تناوبی آنها از خورشید در امتداد دایره البروج کاهش می یابد، چه به سمت شرق یا به سمت غرب با یک فاصله کشیدگی زاویه ای.

حرکت سیارات بیرونی در کره آسمانی دارای ویژگی حلقه مانند پیچیده تری است. سرعت حرکت ظاهری سیاره ناهموار است، زیرا مقدار آن توسط مجموع بردار سرعت های طبیعی زمین و سیاره بیرونی تعیین می شود. شکل و اندازه حلقه سیاره به سرعت سیاره نسبت به زمین و تمایل مدار سیاره به دایره البروج بستگی دارد.

حال اجازه دهید مفهوم کمیت های فیزیکی خاصی را که مشخصه حرکت سیارات است معرفی کنیم و به ما امکان می دهد محاسباتی انجام دهیم: دوره ستاره ای (ستاره ای) چرخش یک سیاره، دوره زمانی T است که در طی آن سیاره یک دور کامل به دور سیاره می چرخد. خورشید نسبت به ستارگان

دوره سینودیک انقلاب یک سیاره، فاصله زمانی S بین دو پیکربندی متوالی به همین نام است.

برای سیارات پایین (داخلی):

برای سیارات بالایی (خارجی):

طول متوسط ​​روزهای خورشیدی s برای سیارات منظومه شمسی به دوره ی جانبی چرخش آنها حول محور t، جهت چرخش و دوره ی جانبی چرخش به دور خورشید T بستگی دارد.

برای سیاراتی که جهت چرخش مستقیم حول محور خود دارند (همانطور که در آن به دور خورشید حرکت می کنند):

برای سیارات با جهت معکوس چرخش (زهره، اورانوس).

موقعیت مدار، حرکت مداری و همچنین دوره چرخش حول محور و تمایل آن از ویژگی های مهمی است که در برخی موارد می تواند شرایط را در سطح سیاره کاملاً تعیین کند. در این مقاله، ویژگی‌های فوق را در مورد سیارات منظومه شمسی بررسی می‌کنم و ویژگی‌های متمایز سیارات را با توجه به حرکت و موقعیت آنها شرح می‌دهم.

سیاره تیر

نزدیکترین سیاره به خورشید شاید از نظر موضوع مورد بحث در این مقاله خاص ترین سیاره باشد. و این انحصار عطارد به چند دلیل است. اولاً، مدار عطارد در میان تمام سیارات منظومه شمسی طولانی‌ترین مدار است (گریز از مرکز 0.205). ثانیاً، این سیاره کوچکترین شیب محور را نسبت به صفحه مدار خود دارد (فقط چند صدم درجه). ثالثاً، نسبت بین دوره های چرخش محوری و چرخش مداری 2/3 است.

به دلیل کشیدگی شدید مدار، تفاوت فاصله عطارد تا خورشید در نقاط مختلف مدار می تواند بیش از یک و نیم برابر باشد - از 46 میلیون کیلومتر در حضیض تا 70 میلیون در آفلیون. سرعت مداری سیاره به همان میزان تغییر می کند - از 39 کیلومتر بر ثانیه در آفلیون به 59 کیلومتر در ثانیه در حضیض. در نتیجه این حرکت، تنها در 88 روز زمینی (یک سال عطارد)، اندازه زاویه ای خورشید با مشاهده از سطح عطارد از 104 دقیقه قوس (که 3 برابر بیشتر از زمین است) در حضیض به 68 تغییر می کند. دقیقه قوس (2 برابر بیشتر از زمین) در aphelion. پس از آن شروع به نزدیک شدن به خورشید می کند و دوباره با نزدیک شدن به حضیض قطر آن به 104 دقیقه افزایش می یابد. و تفاوت در سرعت مداری بر سرعت حرکت ظاهری خورشید در پس زمینه ستارگان تأثیر می گذارد. در حضیض بسیار سریعتر از آفلیون.

ویژگی های سیاره

حرکت ظاهری خورشید در آسمان عطارد ویژگی دیگری دارد. علاوه بر حرکت مداری، چرخش محوری بسیار آهسته ای نیز دارد (یک چرخش حول محور نسبت به ستارگان تقریباً 59 روز زمینی طول می کشد). نکته اصلی این است که در بخش کوچکی از مدار نزدیک حضیض، سرعت زاویه‌ای حرکت مداری سیاره بیشتر از سرعت زاویه‌ای چرخش محوری است. در نتیجه، خورشید که به دلیل چرخش محوری از شرق به غرب حرکت می کند، شروع به کند شدن می کند، متوقف می شود و برای مدتی از غرب به شرق حرکت می کند. زیرا در این زمان جهت و سرعت حرکت مداری عوامل غالب هستند. با دور شدن از حضیض، حرکت ظاهری خورشید نسبت به افق دوباره به چرخش محوری سیاره وابسته می شود و از شرق به غرب ادامه می یابد.

نسبت 2/3 دوره چرخش حول محور و اطراف خورشید منجر به این واقعیت می شود که یک روز خورشیدی در عطارد 176 روز زمینی (88 روز در هر شبانه روز) طول می کشد. آن ها در طول یک سال عطارد، خورشید بالای افق و به همان میزان در زیر آن قرار دارد. در نتیجه، در 2 طول جغرافیایی در طول یک روز آفتابی می توانید طلوع سه گانه خورشید را مشاهده کنید.

چگونه این اتفاق می افتد

خورشید ابتدا به آرامی از پشت افق بیرون می‌آید و از شرق به غرب حرکت می‌کند. سپس عطارد از حضیض می گذرد و خورشید شروع به حرکت به سمت شرق می کند و در زیر افق فرو می رود. پس از عبور از حضیض، خورشید دوباره نسبت به افق از شرق به غرب حرکت می کند، اکنون بالاخره طلوع کرده است و در همان زمان به سرعت از اندازه آن کاسته می شود. هنگامی که خورشید به نقطه اوج نزدیک شود، عطارد از آفلیون عبور می کند و خورشید شروع به متمایل شدن به سمت غرب می کند و اندازه آن افزایش می یابد. سپس، در لحظه ای که خورشید تقریباً در پشت افق غربی غروب کرده است، عطارد دوباره در مدار خود به حضیض نزدیک می شود و خورشید از پشت افق غربی طلوع می کند. پس از عبور از حضیض، سرانجام خورشید در زیر افق غروب خواهد کرد. پس از آن فقط پس از یک سال عطارد (88 روز) در شرق افزایش می یابد و کل چرخه حرکات تکرار می شود. در طول های جغرافیایی دیگر، عطارد در لحظه ای که خورشید دیگر به افق نزدیک نیست، از حضیض می گذرد. و بنابراین، افزایش سه برابری ناشی از حرکت معکوس در این مکان ها رخ نخواهد داد.

اختلاف دما

به دلیل چرخش آهسته و جو بسیار نازک، سطح عطارد در سمت خورشید بسیار داغ می شود. این امر به ویژه در مورد به اصطلاح "طول جغرافیایی گرم" (نصف النهارهایی که خورشید در اوج خود در هنگام عبور سیاره از حضیض است) صادق است. در چنین مکان هایی دمای سطح می تواند به 430 درجه سانتی گراد برسد. علاوه بر این، در نزدیکی مناطق قطبی، به دلیل کج شدن جزئی محور سیاره، مکان هایی وجود دارد که پرتوهای خورشید به هیچ وجه به آنها نمی رسد. در آنجا دما در حدود -200 درجه سانتیگراد باقی می ماند.

برای جمع بندی عطارد، می بینیم که ترکیب حرکت مداری متمایز آن، چرخش آهسته، نسبت منحصر به فرد دوره های چرخش حول محور آن و چرخش به دور خورشید، و همچنین یک شیب کوچک محور، منجر به یک شیب بسیار غیرعادی می شود. حرکت خورشید در سراسر آسمان، با تغییر قابل توجه در اندازه و بیشترین تفاوت دما در منظومه شمسی.

سیاره زهره

برعکس مدار سیاره عطارد، مدار زهره، برعکس، دایره‌ای‌ترین مدار در میان سایر سیارات است. در مورد او، تفاوت فاصله تا خورشید در حضیض و آفلیون تنها 1.5 میلیون کیلومتر (به ترتیب 107.5 میلیون کیلومتر و 109 میلیون کیلومتر) متفاوت است. اما جالب‌تر این واقعیت است که این سیاره حول محور خود چرخش معکوس دارد، بنابراین اگر امکان دیدن خورشید از سطح زهره وجود داشت، در طول روز دائماً از غرب به شرق حرکت می‌کرد. علاوه بر این، بسیار آهسته حرکت می کند، زیرا سرعت چرخش محوری زهره حتی کمتر از چرخش عطارد و نسبت به ستارگان است، سیاره چرخش خود را در 243 روز زمینی کامل می کند که بیشتر از طول یک سال است (یک انقلاب). دور خورشید 225 روز زمینی طول می کشد).

ترکیب دوره های حرکت مداری و چرخش محوری طول یک روز خورشیدی را تقریباً برابر با 117 روز زمینی می کند. میل محور به خود صفحه مداری کم است و به 2.7 درجه می رسد. با این حال، با توجه به اینکه این سیاره به صورت وارونه می چرخد، در واقع کاملاً وارونه است. در این حالت، شیب محور به صفحه مداری 177.3 درجه است. با این حال، تمام پارامترهای فوق عملاً هیچ تأثیری بر شرایط روی سطح سیاره ندارند. جو متراکم گرما را به خوبی حفظ می کند، به همین دلیل دما تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. و مهم نیست در چه زمانی از روز یا در چه عرض جغرافیایی هستید.

زمین

مدار زمین از نظر شکل بسیار نزدیک به دایره است، اگرچه خروج از مرکز آن کمی بیشتر از زهره است. اما تفاوت فاصله تا خورشید که 5 میلیون کیلومتر در حضیض و آفلیون است (به ترتیب 147.1 میلیون کیلومتر و 152.1 میلیون کیلومتر تا خورشید) تأثیر قابل توجهی بر آب و هوا ندارد. انحراف محور به صفحه مداری 23 درجه مطلوب است زیرا تغییر فصل را که برای ما آشناست تضمین می کند. این شرایط سختی را در مناطق قطبی که با انحراف صفر مانند عطارد اتفاق می‌افتد، اجازه نمی‌دهد. از این گذشته، جو زمین گرما را به خوبی جو زهره حفظ نمی کند. سرعت نسبتاً بالای چرخش محوری نیز مطلوب است. این از داغ شدن بیش از حد سطح در روز و خنک شدن سطح در طول شب جلوگیری می کند. در غیر این صورت، با دوره‌های چرخشی مانند دوره‌های عطارد و به‌ویژه زهره، تغییرات دمایی در زمین شبیه به ماه خواهد بود.

مریخ

مریخ تقریباً همان دوره چرخش حول محور خود و تمایلش به صفحه مداری را مانند زمین دارد. بنابراین تغییر فصل ها از یک اصل مشابه پیروی می کند، فقط طول فصل ها تقریباً دو برابر بیشتر از روی زمین است. به هر حال، چرخش دوباره به دور خورشید تقریباً دو برابر بیشتر طول می کشد. اما یک تفاوت قابل توجه نیز وجود دارد - مدار مریخ دارای یک گریز از مرکز نسبتاً قابل توجه است. به همین دلیل فاصله تا خورشید از 206.5 میلیون کیلومتر به 249.2 میلیون کیلومتر تغییر می کند و این برای تأثیر قابل توجهی بر آب و هوای سیاره کافی است. در نتیجه تابستان‌ها در نیمکره جنوبی گرم‌تر از شمال است، اما زمستان‌ها نیز سردتر از شمال است.

سیارات غول پیکر

سیارات غول پیکر دارای گریز از مرکز مداری نسبتاً کوچکی هستند (از 0.011 برای نپتون تا 0.057 برای زحل)، اما غول ها بسیار دورتر قرار دارند. در نتیجه، مدارها طولانی هستند و سیارات در امتداد آنها بسیار آهسته می چرخند. مشتری 12 سال زمینی طول می کشد تا یک انقلاب کامل کند. زحل - 29.5; اورانوس 84 است و نپتون 165. همه غول ها با سرعت چرخش محوری بالا در مقایسه با سیارات زمینی مشخص می شوند - 10 ساعت برای مشتری. 10.5 برای زحل. 16 برای نپتون و 17 برای اورانوس، به همین دلیل سیارات به طور قابل توجهی در قطب ها مسطح شده اند.

زحل مسطح ترین است، شعاع استوایی و قطبی آن 6 هزار کیلومتر متفاوت است. تمایلات محوری غول‌ها متفاوت است: مشتری تمایل بسیار کمی دارد (3 درجه). زحل و نپتون به ترتیب دارای تمایل 27 و 28 درجه هستند که نزدیک به زمین و مریخ است؛ بر این اساس، تغییر فصل وجود دارد، فقط بسته به فاصله از خورشید، مدت زمان فصل ها نیز متفاوت است. اورانوس از این نظر متمایز است - محور، حلقه‌ها و مدارهای همه ماهواره‌ها 98 درجه نسبت به صفحه مدار سیاره متمایل است، به طوری که اورانوس در طول چرخش خود به دور خورشید، به طور متناوب با یک قطب رو به خورشید و سپس به سمت خورشید می‌رود. دیگر.

علیرغم تنوع ویژگی های مداری و فیزیکی سیارات غول پیکر، شرایط جوی آنها تا حد زیادی توسط فرآیندهای داخلی تعیین می شود که در حال حاضر هنوز به درستی مورد مطالعه قرار نگرفته است.

V. Gribkov