Лекция № 4

Күн жүйесінің құрылысы. Күн жүйесі деп динамикалық центрі болып табылатын Күнді айнала қозғалатын аспан денелерінің жиынтығын айтады. Күн жүйесіне өзінің серіктерімен 9 үлкен планета, 2300 аса кіші планеталар, көптеген метсориттік денелер (әр түрлі өлшемді тастар) және ұсақ шаң тозаң ағындары кіреді. Үлкен планеталар Күннен мынадай ретпен қашықтықта болады: Меркурий, Шолпан, Жер, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун және Плутон. Олар өлшемі Жермен өлшемдес шартәрізді қара денелер. Бұларды көбінесе планеталар д.а. Астероидтар пішіндері дұрыс емес формалы, өлшемдері жер диаметрі мен салыстырғанда 10,100,1000 есе кіші қатты денелер. Барлық кіші планеталар Юпитер мен Марс орбиталары аралығында өзіндік бір, астероидтар зонасы немесе белдеуі д.а., сақина құра Күнді айнала қозғалады. Юпитер, Сатрун, Уран, Нептун, Плутон, астероидтар белдеуінен тыс қозғалатын, сыртқы планеталар деп есептеледі. Ал Жер мен Марс, Меркурий, Шолпан ішкі планеталар. Күн мен жарықталынылатындықтан планеталар мен астероидтар көрінеді. Кіші планеталар ішіндегі ең үлкен деген астероидтың өзі тек қана телескоппен көрінеді, және жұлдыз сияқты жарқырауық нүкте сияқты көрінеді, сондықтан астероидтар деп аталған, яғни астероид деген сөз грекше жұлдыз тәрізді объекті деген сөз. Өте қашықтықтағы планеталар Плутон, Нептун, Уран да телескоппен көрінеді, себебі Күнмен жарықталынған әлсіз. Уранның жарқырауы 6^м, Нептундікі 8^м жуық, Плутондікі 15^м. Күнге жақынырақ планеталар, яғни күн жарығымен молынан жарықталынатын, қарусыз көзбен де көрінеді. Сондықтан ертедегі халыққа 5 планета белгілі болған: Меркурий, Шолпан, Марс, Юпитер, Сатурн және олардың жұлдызды аспандағы байқалатын қозғалысы оларды планета деп аталуға негіз болған(грекше планэтэс-адасқан).

Барлық планеталар мен астероидтар Күн айналасында тікелей деп есептелетін Жердің қозғалыс бағытында қозғалады, Олар Күн (системасының) жүйесінің бөлігі болып табылатын планеталар жүйесін құрады. Планеталар жүйесінің радиусы км-ге жуық, Күннен Плутонға дейінгі аралық болып табылады. Ол Күн мен Жердің арақашықтығынан 40 еседей үлкен. Планеталар жүйесінің радиусы ең жақын деген жарық Центаврге дейінгі қашықтықтан 6900 есе кіші. Кеңістікте көрші планеталар бір-бірінен бірнеше ондаған жүздеген миллион км қашықтықта болады. Планеталар аспан да зодиак шоқ жұлдыздары бойымен эклиптика маңайында қозғалады. Бұны олардың орбиталарының жер орбитасы жазықтығына көлбеуліктерінің өте аздығы дәлелдейді. Сондықтан планеталар жүйесін жуықтап алғанда жазық деп есептеуге болады. Плутон орбитасынан басқасы. Плутон орбитасы эклиптикаға 17⁰-қа көлбеген.

Планеталардың көрінерлік қозғалысы. Планеталар уақытының көп бөлігінде зодиак шоқ жұлдызының бойымен батыстан шығысқа қарай қозғалады, бірақ бірте бірте олардың қозғалысы баяулайды да, олар тоқтайды (тұрақталады), сосын біршама уақыттан кейін шығыстан батысқа қарай қозғалады шегіне қозғалыс), тағы да тоқтайды сосын қайтадан шегіну қозғалысын жалғастырады. Сонымен планеталардың аспандағы көрінерлік қозғалысы тұзақ тәрізді болады.Планеталардың сызатын тұзақтарының өлшемі әр түрлі болады.

Меркурийдің шегіне қозғалу доғасы 13⁰ (22), Шолпандікі ~16⁰ (40^Т), Марс ~ 15⁰ (79^Т), Юпитер-~ 10⁰ (120^Т), Сатурн- ~ 7⁰ (136^Т)

Планеталардың көрінерлік жолының тұзақ тәрізді бөлігі әр түрлі зодиак шоқ жұлдыздарында айтарлықтай өзгеше болады. Барлық зодиак шоқ жұлдыздарын Марс 687 тәулікте айналып өтеді, ал Юпитер ~12 ж, Сатурн, 29,5 жылда айналып өтеді. Осы үш плентада күнге периодтты түрде жақын болады, онда көрінбейді, ал содан кейін бірте-бірте батысқа қарай ??? Аспанның күнге қарама-қарсы жағындағы аймағында тұзақ ??№ Уран, Нептун, Плутон да осы сияқты қозғалады.

Меркурий мен Венера барлық уақытта күнге жақын болады, кезек-кезек күннен батысқа немесе шығысқа 28⁰ (Мерк.) 48⁰ (Венера) қашықтай отырып, Күнмен бірге бір жылда барлық зодиакты айналып өтеді. Күнге жақын болғандықтан бұл екі планета аспанға шығыс аймағында ертеңгісін немесе батыс жағында кескінінде ғана көрінеді. Олардың шегініс қозғалысы да күнге жақын маңайда болады.

Дүниенің геоцентрлік жүйесі. Ертедегі грек ойшылдары (дүниенің) әлемнің құрылысын елестету үшін және аспан ширақтарының көрінерлік қозғалысын түсіндіру үшін центрі қозғалмайтын әлемнің геометриялық моделін жасады. Бұндай көзқарас сол кезде толығымен заңда болды, себебі аспанның бірқалыпты айнымалы қозғалысын бақылаудан алынған, Күннің , Айдың, планеталардың тұзақ тәрізді қозғалыстарын түсіндіру үшін әр түрлі өлшемді геометриялық сфералар жасалынды. Әрбір шырақ өзі айналатын сфера бетінде жатады. Бұндай сфералар санын қажетінше көбейтіп отырды, ең соңғы ең үлкен радиусты сфера Жер айналасында қозғалатын сфера деп есептелді.

Ертедегі грек астрономы, математик Евдокс планеталардың тұзақ тәрізді қозғалысын 26 геометриялық сфералардың күрделі комбинациясымен, ал философ Аристотель 56 геометриялық сфералар комбинациясымен түсіндірді. Аристотель әлем, центрі Жер жұлдызды хрусталь сферамен шектелген деп, аспан шырақтары эфирден тұратын салмақсыз, жарық шығаратын белгісіз зат және дөңгелек орбитамен қозғалады деп есептеді. Аристотель қозғалыста дене айналмалы қозғалыстың центрі бола алмайды, егер олай болса олардың жолы дөңгелек болмайды деп түсіндірді.

Б.э.д. ІІІ ғасырда Аристрах Самосский бақылаулардан Күн өлшемі Жердің өлшемінен 340 есе үлкен, Жер Күнді айнала және өз осімен тәуліктік айналады деп тапты. Бірақ сол кездегі ғылымдағы дене Аристотельдің беделі Аристрахтың дұрыс түсінігін қабылдамады. Көп ғасырлық астрономиялық бақылауларды. б.э.д. ІІ-ғасырда Птолемей қорытындылады, сөйтіп ол өзінің геоцентрлік жүйесін жасады және Күннің, Айдың, планеталар қозғалысының математикалық түсініктемелерн жасады. Птоломей жасаған дүниенің геоцентрі жүйесі өте күрделі.

Меркурий, Шолпан Күннен төмен орналасқан, оларда төменгі планеталар, ал қалғандары Жоғары планета деп аталады.

Күн және Ай деферент деп аталатын үлкен дөңгелектер бойымен бір қалыпты тікелей қозғалады.

Планеталардың тұзақ тәрізді қозғалысы олардың эпицикл мен деферент бойымен қозғалысы нәтижесінен деп түсіндіріледі. Төменгі планеталардың эпицикл центрін Күн мен Жерді қосатын бір түзудің бойына келтіреді, себебі олардың айналу периодтары бірдей бір жыл, жоғарғы планеталардың айналу периодтары әр түрлі болғандықтан олар әр түрлі орналасқан. Сонымен Птоломей жүйесінде де планеталар қозғалысы Жермен емес Күнмен байланыстырылған.

ХІІІ ғасырдың ортасында Птоломей жүйесінің дұрыс еместігі айқын болды. ХIV ғасырдың аяғында XV ғасырдың басында Еуропада қайта өрлеу дәуірі басталды. Бұнда экономика, идеология жағында ғана емес, ғылымда да төңкеріс болды.

1473-1543 жылдары өмір сүрген поляк ғалымы Николай Коперник ғылымда революциялық төңкеріс жасады. Ол дүниенің гелиоцентрлік жүйесін жасады.

Коперник жүйесінің теориялық негізі мынада:

1) Жер дүние спектрі емес, ол басақа планеталардан айырмашылығы жоқ кәдімгі планета.

2) Дүние центрі айналасында планеталар дөңгелек орбита бойымен тіке бағытта бір қалыпты қозғалатын Күн болып табылады.

3) Эклиптика бойымен Күннің көрінерлік қозғалысы реалды емес, ол тек Жердің Күнді айнала нақты жылдық қозғалысының көрінісі.

4) Жер батыстан шығысқа қарай өз осінің айналасында айналады. Ол ось Жер орбитасы жазықтығына көлбеген.

5) Жерді тек қана Ай айналады.

6) Жоғарғы планеталардың тұзақ тәрізді қозғалысы және олардың тоқырауы көрінерлік құбылыс, ол Жердің тікелей қозғалысы мен планеталардың тікелей қозғалысының бірлесуінен деп түсіндірді.

Планеталар конфигурациясы. Күн жүйесі денелерінің аспандағы өзара көрінерлік орналасуын олардың конфигурациясы деп атайды. Планеталардың конфигурацияларын қарастырайық. Планета мен Күннің эклиптитка бойымен өлшенілетін бұрыштық ара қашықтығы планетаның элонгациясы деп аталады.

Төменгі планеталар конфигурациялары. Меркурий мен Шолпанның эллипсі шектеулі, сондықтан олар Күннің маңында болады.

1. планета Күн мен Жердің арасында орналасқан конфигурацияны төменгі байланыс деп атайды.

2. Ең үлкен батыс элонгациясы.

3. Планета Күннің сырт жағында болғанда жоғарғы байланыс.

4. Ең үлкен шығыс элонгиция.

Планета орбитасының эллипс формалы болғандығынан ең үлкен элонгиция мәні тұрақты болмайды. Меркурийдің ең үлкен элонгициясы 18⁰÷28⁰. шолпандікі 45⁰÷48⁰

Екі планетада Күннен алысқа кетпейді. Сондықтан түнде көрінбейді. Планеталардың элонгициясы 180⁰ градусқа жеткен жағдайдағы орны қарсы тұру деп аталады. Егер элонгиция 90⁰-қа тең болса, онда планета жоғарғы планеталар конфигурациялары элонгициясы мәндерді, яғни қабылдай алатын планеталар жоғарғы планета деп аталады.

1. байланыс.

2. батыс квадратура.

3. қарсы тұру.

4. шығыс квадратура.

Планеталардың бірінен соң бірі болатын екі бірдей конфигурациясы уақыт аралығы S синодтық периоды деп аталады.

Синодтық қозғалыс теңдеуі.

Кеплердің ІІІ заңы бойынша планетаның сидерлік айналу периоды Т анықталады. Осы периодтар S, Т және Т₀ байланыстыратын теңдеуді қозғалыс теңдеуі деп атайды. Мұндағы T₀ – Жердің айналу периоды, яғни

Жер жылының ұзақтығы.

Жоғарғы планеталар үшін: Т>Т₀ n<n₀

n планетаның туәліктік қозғалыс жылдамдығы.

Төменгі планеталар үшін: Т <Т_0, n<n₀

Планеталар қозғалыс заңдары. Кеплердің бірінші заңы:

Барлық паленаталар Күннің айналасында бір фокусында Күн орналасқан эллипстік орбита бойымен қозғалады.

Күнге ең жақын нүкте П -перигелий, А – афелий, АП = 2а. Үлкен ось, центрі О. АО = ОП= а. – үлкен жарты ось. ОС = С - жартылай фокус аралығы. А және П нүктелері орбитаны үлкен осінде жатыр, оны апсидалар деп атайды. Үлкен ості апилид сызығы деп атайды.

Радиус вектор r , p – планетаның орнын анықтайды.

- бұрышы шын аномалиал деп аталады. Перигелийден планета қозғалысы бағытымен бұрыштық қашықтығы.

- орбита эксцентритеті.

Планета орбитав бойымен толық бір айналым жасайтын уақыт аралығы жұлдыздардың немесе сидерлік айналыс периоды деп аталады.

2) Екінші заң.

Планеталардың радиус векторы уақыт аралығына тура пропорционал аудан сызады.

- укқытша планета, Р¹ Р₂ жол жүрсін,

- уақытша планета, Р₃ Р₄, .... осы уақыт аралықтарында радиус вектор және аудан сызады.

Бірлік уақыт ішінде радиус вектордың сызатын ауданын секторлвқ жылдамдық деп атайды.

Кеплердің екінші заңы: планеталардың секторлық жылдамдығы тұрақыт шама.

3) Кеплердің үшінші заңы:

Планеталардың сидерлік айналым периодтарының квадраты олардың Күннен орташа қашықтықтарының кубына пропорционал болады.