
- •Предисловие
- •1.Предмет и задачи астрономии, классификация разделов астрономии.
- •1.1 Задачи астрономии
- •1.2 Разделы астрономии
- •1.3 История и основные этапы развития астрономии
- •1.4 Связь астрономии с другими науками, практическое значение астрономии
- •Литература к разделу
- •2. Основные сведения о Вселенной, звездном небе, солнечной системе, Земле
- •2.1 Строение Вселенной
- •2.2 Созвездия
- •2.3 Видимое движение небесных светил
- •2.4 Общие сведения о Земле
- •2.5 Доказательство шарообразности Земли, её вращения вокруг оси и годичного движения вокруг Солнца.
- •2.6 Фигура и размеры Земли
- •Литература к разделу
- •3. Основы сферической астрономии
- •3.1 Основные понятия сферической тригонометрии
- •3.1.1 Свойства сферического треугольника
- •3.1.2 Решение сферического треугольника
- •3.2 Небесная сфера, основные точки и круги.
- •3.3 Системы небесных координат
- •3.3.1 Горизонтальная система координат
- •3.3.2 Первая экваториальная система координат
- •3.3.3 Вторая экваториальная система координат
- •3.3.4 Эклиптическая система координат
- •3.3.5 Географическая система координат
- •3.4 Связь между системами координат
- •3.4.1 Теорема о высоте полюса
- •3.4.2 Связь между географическими долготами и часовыми углами
- •3.4.3 Параллактический треугольник
- •3.5 Суточное вращение небесной сферы
- •1.Незаходящие звёзды
- •2. Восходящие и заходящие звёзды
- •3. Невосходящие звёзды
- •3.6 Горизонтальные координаты светил в кульминациях
- •Для верхней кульминации
- •Для нижней кульминации
- •3.7 Движение Земли вокруг Солнца, изменение экваториальных координат Солнца в течение года.
- •3.8 Следствия годичного движения Земли вокруг Солнца, климатические пояса Земли.
- •3.9 Сумерки, белые ночи.
- •3.10 Время, системы измерения времени в астрономии.
- •3.10.1 Звездное время.
- •3.10.2 Солнечное время.
- •3.19 Связь среднего солнечного и звездного времени
- •3.10.3 Связь среднего солнечного и звездного времени.
- •3.10.4 Время на меридиане Гринвича
- •3.10.5 Время на разных меридианах
- •3.10.6 Поясное и декретное время
- •3.10.7 Эфемеридное время
- •3.10.8 Динамические шкалы времени
- •3.10.9 Атомное время
- •3.10.10 Всемирное координированное время.
- •3.10.11 Календарь
- •310.12 Юлианские дни
- •3.10.13 Линия перемены даты
- •3.11 Астрономические факторы
- •3.11.1 Рефракция
- •3.11.2 Параллакс
- •3.11.3 Аберрация
- •3.11.4 Прецессия и нутация
- •Литература к разделу
- •5. Астрономический календарь, постоянная часть/Под ред. В.К.Абалакина. Изд. 7-е, перераб.-л.: Наука, 1981.-704с.
- •Строение и масштаб солнечной системы, движение планет.
- •4.1 Видимое движение планет, конфигурации планет
- •4.2 Прохождение внутренних планет по диску Солнца.
- •4.3 Периоды обращения планет: синодический, звездный (сидеричский)
- •4.4 Законы Кеплера
- •Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.
- •4.5 Элементы орбит.
- •4.6 Закон всемирного тяготения
- •4.6.1 Следствия закона всемирного тяготения
- •4.6.2 Движение тела под действием силы тяготения
- •4.6.2 Классификация орбит в задаче двух тел
- •4.7 Определение масс небесных тел
- •4.8 Движение исз
- •4.9 Орбита Луны и ее возмущения
- •4.10 Видимое движение и фазы Луны
- •4.11 Периоды обращения Луны
- •4.12 Вращение и либрации Луны
- •4.13 Затмения Луны и Солнца
- •Литература к разделу
- •5. Астрономический календарь, постоянная часть/Под ред. В.К.Абалакина. Изд. 7-е, перераб.-л.: Наука, 1981.-704с
- •5. Космонавтика
- •5.1 История
- •5.2 Значение освоения космоса
- •5.3 Сегодняшнее состояние космических программ и перспективы их развития
- •5.4 Ракеты-носители
- •5 .5 Вклад Кондратюка
- •Литература к разделу
- •Приложения Приложение 1 Приложении 1.1 Основные этапы освоения космоса
- •Приложение 1.2: Космические агентства
- •Приложение 1.3: Важные космические программы и полёты ка разных стран
- •1.3.1 Искусственные спутники Земли (исз)
- •1.3.2. Космические телескопы
- •1.3.3. Автоматические межпланетные станции
- •1.3.4. Лунные станции
- •1.3.5. Пилотируемые полёты
- •1.3.6. Орбитальные станции
- •1.3.7. Частные космические корабли
- •Приложение - 2
- •Iau Резолюция по планетам Резолюция 5a
Литература к разделу
1. Волынский Б.А. Сферическая тригонометрия.-М.Наука,1977.
2. Плахов Ю.В., Краснорылов И.И. Геодезическая астрономия (часть 1 сферическая астрономия)
3. Халхунов В.З., Сферическая астрономия. М.: Недра,1972.
4. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии/ Под ред. В.Г.Сурдина. Изд. 5-е, перераб. и полн. обновл.-М.: Эдиториал УРСС, 2002.-688с.
5. Астрономический календарь, постоянная часть/Под ред. В.К.Абалакина. Изд. 7-е, перераб.-л.: Наука, 1981.-704с.
Строение и масштаб солнечной системы, движение планет.
Солнце и совокупность космических тел, обращающихся вокруг него, образуют Солнечную систему. Солнечной системой называется совокупность небесных тел, движущихся вокруг Солнца. В солнечную систему входят 8 больших планет вместо со спутниками, несколько малых планет (этот термин введён МАС в 2006 г. см. приложение , это Плутон, Квавар, Седна , Эрида, Церера), свыше 2300 малых планет (астероидов), десятки тысяч комет, бесчисленное множество метеоритных тел. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела Солнца.
Тщательные научные исследования дали обширную информацию о движении этих тел в пространстве, что позволяет составить достаточно точный план строения Солнечной системы. В приложениях даны таблицы с числовыми характеристиками больших планет и их спутников — основных и наиболее массивных (после Солнца) членов Солнечной системы. Здесь же мы ограничимся лишь общим описанием ее строения.
Все планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении, против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса эклиптики (прямое движение). Их невозмущенные орбиты — эллипсы, с небольшими эксцентриситетами и малыми наклонениями к эклиптике. Вращение почти всех больших планет, а также Солнца и Луны, вокруг осей происходит в том же направлении, в котором планеты движутся вокруг Солнца (прямое вращение). Исключением являются Уран и Венера (см. раздел 7.2), у которых вращение обратное. Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность: промежутки между орбитами увеличиваются с удалением от Солнца. Среднее расстояние от Солнца самой далекой планеты Плутон составляет 39,75 а.е. Если это расстояние принять за радиус Солнечной системы, то он окажется примерно в 700 раз меньше расстояния до ближайшей звезды Проксимы Центавра.
Спутники обращаются вокруг планет, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца. Большинство спутников движется в прямом направлении, исключая 11 спутников с обратным движением, при этом 5 из них (спутники Урана) имеют, следовательно, то же направление движения, что и вращение планеты.
Закономерность расстояний планет от Солнца описывается эмпирической формулой (закон Тициуса-Боде):
an=0.4+0.3×2n , (4.1)
где n номер планеты, начиная с 0 для Венеры (для Меркурия n=), в таблице- приведены рассчитанные по этой формуле и реальные расстояния от Солнца (см. таблицу 6). Из таблицы 5 видно, что средние расстояния планет вплоть до Урана удовлетворительно представляются формулой (4.1). Как раз в промежутке между Марсом и Юпитером, где должна была быть еще одна планета, находится пояс астероидов. По-видимому, в этой части Солнечной системы, которая разделяет планеты типа Земли и типа Юпитера, физические условия были таковы, что промежуточная планета не могла сформироваться или оказалась неустойчивой.
Таблица 6. Закон Тициуса-Боде
Планета |
Мерку-рий |
Венера |
Земля |
Марс |
Пояс астерои-дов |
Юпитер |
Сатурн |
Уран |
Нептун |
Плутон |
n |
- ¥ |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
An формула |
0,4 |
07 |
1,0 |
1,6 |
2,8 |
5,2 |
10,0 |
19,6 |
38,8 |
77,2 |
An реально |
0,39 |
0,72 |
1,00 |
1,52 |
2,68 |
5,2 |
9,55 |
19,19 |
30,07 |
39,52 |
Возможно, что на каком-то этапе эволюции Солнечной системы в поясе астероидов существовала одна или несколько крупных планет, но они были разрушены вследствие столкновений с другими телами или в результате действия какой-либо другой силы, например, приливного действия Юпитера. Физическая сущность приливного механизма разрушения состоит в том, что сила притяжения постороннего тела действует по-разному на различные части системы частиц, связанных между собой гравитацией, стремится их разделить и заставить каждую частицу двигаться по независимой орбите. Если это разделяющее действие окажется сильнее, чем притяжение между частицами, то система частиц (а ею может быть и твердое тело больших размеров, такое как планета) разрушится.
Малые планеты, или астероиды, движутся вокруг Солнца, как и большие планеты, в прямом направлении. Их орбиты имеют в среднем большие эксцентриситеты и большие наклоны, чем орбиты больших планет. Большинство орбит астероидов расположено между орбитами Марса и Юпитера, однако некоторые из них могут заходить внутрь орбиты Меркурия (Икар) и удаляться до орбиты Сатурна (Гидальго). У некоторых астероидов обнаружено вращение вокруг осей, причем в ряде случаев оно оказывается обратным.
Английский астроном К.Эджворс (1949 г.) и американский Дж. Койпер (1951 г.) на основании анализа орбит комет предположили существование пояса малых тел на расстоянии 35-50 а.е. от Солнца.
В 1992 г. за орбитой Нептуна был обнаружен объект диаметром 280 км, а к 2001 г. было открыто около 370 транснептунных объектов (http//www.ifa/hawaii.edu/faculty/jewitt/kb.html). Эти тела были отнесены к объектам пояса Эджвоса-Койпера. Среди них выделяется группа из нескольких десятков плутино объектов, большие полуоси которых как и у Плутона близки к 39,4 а.е..
Согласно современным представлением, солнечная система на расстоянии до 150 тыс. а.е. окружена роем кометных ядер (облако Орта), которые являются побочным продуктом при образовании планет солнечной системы. Многие ядра не приближаются к Солнцу, не образуют хвостов и не растрачивают своего вещества. Другие под влиянием окружающих Солнце звёзд меняют свои орбиты и, или навсегда покидают солнечную систему, или переходят на более короткопериодические орбиты и приближаются к солнцу. В этом случае мы можем наблюдать эти тела как кометы, имеющие хвост.
Движение комет отличается большим разнообразием. Невозмущенные орбиты большинства комет — очень сильно вытянутые эллипсы с эксцентриситетами, близкими к 1. В редких случаях, в результате возмущений от планеты, кометы вблизи Солнца движутся по гиперболам (е > 1), но те же возмущения могут возвратить кометы на эллиптические орбиты. Расстояние в афелии у некоторых комет достигает 50 000-100 000 а.е., а период обращения — нескольких миллионов лет. У немногих короткопериодических комет орбиты почти круговые. Наклонения орбит комет также разнообразны и часто превышают 90°, т.е. кометы движутся вокруг Солнца как в прямом, так и в обратном направлении. Движение отдельных метеорных тел очень сложное, но многие из них образуют метеорные потоки, движущиеся по орбитам, подобным орбитам комет. Более детально характеристики тел Солнечной системы будут рассмотрены в разделе 7.