Mula noong sinaunang panahon, ang sangkatauhan ay interesado sa nakikitang paggalaw ng mga celestial na katawan: ang Araw, Buwan at mga bituin. Mahirap isipin Ang sarili nating solar system ay tila masyadong malaki, na umaabot nang higit sa 4 trilyong milya mula sa Araw. Samantala, ang Araw ay isang daan lamang ng isang bilyon ng iba pang mga bituin na bumubuo sa Milky Way galaxy.
Milky Way
Ang kalawakan mismo ay isang malaking gulong na umiikot, gawa sa gas, alikabok at higit sa 200 bilyong bituin. Sa pagitan nila ay namamalagi ang trilyong milya ng walang laman na espasyo. Ang araw ay naka-angkla sa labas ng kalawakan, na hugis spiral: mula sa itaas, ang Milky Way ay parang isang malaking umiikot na bagyo ng mga bituin. Kung ikukumpara sa laki ng kalawakan, ang Solar System ay napakaliit. Kung akala natin na ang Milky Way ay kasing laki ng Europa, kung gayon ang solar system ay hindi magiging mas malaki sa laki kaysa sa isang walnut.
solar system
Ang Araw at ang 9 na satellite na planeta nito ay nakakalat sa isang direksyon mula sa gitna ng kalawakan. Kung paanong ang mga planeta ay umiikot sa kanilang mga bituin, ang mga bituin ay umiikot din sa mga kalawakan.
Aabutin ng Araw nang humigit-kumulang 200 milyong taon sa bilis na 588,000 milya bawat oras upang makumpleto ang isang rebolusyon sa paligid ng galactic carousel na ito. Ang ating Araw ay walang pinagkaiba sa ibang mga bituin sa anumang bagay na espesyal, maliban na mayroon itong satellite, isang planeta na tinatawag na Earth, na tinitirhan ng buhay. Ang mga planeta at mas maliliit na celestial body na tinatawag na asteroid ay umiikot sa Araw sa kanilang mga orbit.
Mga unang obserbasyon ng mga luminaries
Ang tao ay nagmamasid sa mga nakikitang paggalaw ng mga celestial body at cosmic phenomena sa loob ng hindi bababa sa 10,000 taon. Sa unang pagkakataon, lumitaw ang mga tala sa mga talaan tungkol sa mga celestial body sinaunang Ehipto at Sumer. Natukoy ng mga Ehipsiyo ang tatlong uri ng mga katawan sa kalangitan: mga bituin, planeta, at “mga bituing may buntot.” Kasabay nito, natuklasan ang mga celestial na katawan: Saturn, Jupiter, Mars, Venus, Mercury at, siyempre, ang Araw at Buwan. Ang mga nakikitang paggalaw ng mga celestial body ay ang paggalaw ng mga bagay na ito na nakikita mula sa Earth na may kaugnayan sa coordinate system, anuman ang araw-araw na pag-ikot. Ang tunay na paggalaw ay ang kanilang paggalaw sa kalawakan, na tinutukoy ng mga puwersang kumikilos sa mga katawan na ito.
Mga nakikitang galaxy
Sa pagtingin sa kalangitan sa gabi, makikita mo ang aming pinakamalapit na kapitbahay - - sa anyo ng isang spiral. Ang Milky Way, sa kabila ng laki nito, ay isa lamang sa 100 bilyong kalawakan sa kalawakan. Nang hindi gumagamit ng teleskopyo, makikita mo ang tatlong kalawakan at bahagi ng atin. Dalawa sa kanila ay tinatawag na Malaki at Maliit na Magellanic Clouds. Una silang nakita sa katimugang tubig noong 1519 sa pamamagitan ng ekspedisyon ng Portuguese explorer na si Magellan. Ang maliliit na kalawakan na ito ay umiikot sa paligid milky way, samakatuwid, ay ang aming pinakamalapit na cosmic na kapitbahay.
Ang ikatlong kalawakan na nakikita mula sa Earth, ang Andromeda, ay humigit-kumulang 2 milyong light years ang layo mula sa atin. Nangangahulugan ito na ang liwanag ng bituin mula sa Andromeda ay tumatagal ng milyun-milyong taon upang mapalapit sa ating Earth. Kaya, pinag-iisipan natin ang kalawakan na ito bilang ito ay 2 milyong taon na ang nakalilipas.
Bilang karagdagan sa tatlong kalawakan na ito, makikita mo ang bahagi ng Milky Way sa gabi, na kinakatawan ng maraming bituin. Ayon sa mga sinaunang Griyego, ang pangkat ng mga bituin na ito ay gatas mula sa dibdib ng diyosang si Hera, kaya ang pangalan.
Mga nakikitang planeta mula sa Earth
Ang mga planeta ay mga celestial body na umiikot sa Araw. Kapag nakita natin ang Venus na kumikinang sa kalangitan, ito ay dahil ito ay iluminado ng Araw at sumasalamin sa bahagi ng sikat ng araw. Si Venus ay Bituin sa Gabi o Bituin sa Umaga. Iba-iba ang tawag dito ng mga tao dahil nasa iba't ibang lugar ito sa gabi at umaga.
Paano umiikot ang planetang Venus sa Araw at nagbabago ang lokasyon nito. Sa buong araw, ang nakikitang paggalaw ng mga celestial na katawan ay nangyayari. Ang celestial coordinate system ay hindi lamang nakakatulong upang maunawaan ang lokasyon ng mga luminaries, ngunit nagbibigay-daan din sa iyo na mag-compile ng mga mapa ng bituin, mag-navigate sa kalangitan sa gabi sa pamamagitan ng mga konstelasyon, at pag-aralan ang pag-uugali ng mga celestial na bagay.
Mga batas ng paggalaw ng planeta
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga obserbasyon at mga teorya tungkol sa paggalaw ng mga celestial na katawan, hinuhusgahan ng mga tao ang mga pattern ng ating kalawakan. Ang mga natuklasan ng mga siyentipiko ay nakatulong sa pag-decipher ng mga nakikitang paggalaw ng mga celestial body. natuklasan ay kabilang sa mga unang astronomical na batas.
Ang German mathematician at astronomer ang naging pioneer ng paksang ito. Si Kepler, na pinag-aralan ang gawain ni Copernicus, ang pinakamaraming kinakalkula mas magandang hugis, na nagpapaliwanag sa nakikitang paggalaw ng mga celestial na katawan - ang ellipse, at nagbigay-liwanag sa mga pattern ng planetary movement na kilala sa siyentipikong mundo tulad ng mga batas ni Kepler. Dalawa sa kanila ang nagpapakilala sa paggalaw ng planeta sa orbit. Nabasa nila:
Ang anumang planeta ay umiikot sa isang ellipse. Ang Araw ay naroroon sa isa sa mga pokus nito.
Ang bawat isa sa kanila ay gumagalaw sa isang eroplano na dumadaan sa gitna ng Araw, habang sa parehong mga panahon ang radius vector sa pagitan ng Araw at ng planeta ay nagbabalangkas ng mga pantay na lugar.
Ang ikatlong batas ay nag-uugnay sa orbital data ng mga planeta sa loob ng isang system.
Mga planeta sa ibaba at itaas
Sa pag-aaral ng mga nakikitang paggalaw ng mga celestial na katawan, hinahati sila ng pisika sa dalawang grupo: ang mga mas mababa, na kinabibilangan ng Venus, Mercury, at ang mga nasa itaas - Saturn, Mars, Jupiter, Neptune, Uranus at Pluto. Ang paggalaw ng mga celestial body na ito sa globo ay nangyayari sa iba't ibang paraan. Sa proseso ng naobserbahang paggalaw ng mas mababang mga planeta, nakakaranas sila ng pagbabago ng mga yugto tulad ng Buwan. Kapag gumagalaw sa itaas na mga planeta, mapapansin mo na hindi sila nagbabago ng mga yugto; patuloy silang nakaharap sa mga tao na may maliwanag na bahagi.
Ang Earth, kasama ang Mercury, Venus at Mars, ay kabilang sa grupo ng mga tinatawag na panloob na planeta. Umiikot sila sa Araw sa mga panloob na orbit, hindi katulad mga pangunahing planeta, na umiikot sa mga panlabas na orbit. Halimbawa, ang Mercury, na 20 beses na mas maliit sa pinakaloob nitong orbit.
Mga kometa at meteorite
Bilang karagdagan sa mga planeta, ang pag-ikot sa paligid ng Araw ay bilyun-bilyong mga bloke ng yelo na binubuo ng nagyelo na solidong gas, maliliit na bato at alikabok - mga kometa na pumupuno sa Solar System. Ang nakikitang paggalaw ng mga celestial na katawan, na kinakatawan ng mga kometa, ay makikita lamang kapag papalapit sila sa Araw. Pagkatapos ang kanilang buntot ay nagsisimulang masunog at kumikinang sa kalangitan.
Ang pinakasikat sa kanila ay ang kometa ni Halley. Bawat 76 na taon ay umaalis ito sa orbit nito at lumalapit sa Araw. Sa oras na ito maaari itong maobserbahan mula sa Earth. Kahit na sa kalangitan sa gabi, maaari mong pagnilayan ang mga meteorite sa anyo ng mga lumilipad na bituin - ito ay mga kumpol ng bagay na gumagalaw sa buong Uniberso sa napakalaking bilis. Kapag nahulog sila sa gravitational field ng Earth, halos palagi silang nasusunog. Dahil sa matinding bilis at alitan sa air shell ng Earth, ang mga meteorite ay nagiging mainit at nabibiyak sa maliliit na particle. Ang proseso ng kanilang pagkasunog ay maaaring maobserbahan sa kalangitan sa gabi sa anyo ng isang makinang na laso.
Ang astronomy curriculum ay naglalarawan sa mga maliwanag na paggalaw ng mga celestial na katawan. Ang ika-11 baitang ay pamilyar na sa mga pattern ayon sa kung saan nangyayari ang kumplikadong paggalaw ng mga planeta, ang pagbabago mga yugto ng buwan at ang mga batas ng eclipses.
II MGA PUNDAMENTAL NG CELESTIAL MECHANICS.
ARALIN Blg. 10. MGA BATAS NG PAGGALAW NG MGA KATAWAN SA LANGIT.
4. Mga batas ni Kepler.
6. Conic na mga seksyon.
7. Pagrerebisa ng mga batas ni Kepler.
1. Pagbuo ng mga ideya tungkol sa solar system.
Ang unang siyentipikong geocentric system ng mundo ay nagsimulang magkaroon ng hugis sa mga gawa ni Aristotle at iba pang mga siyentipiko sinaunang Greece. Natapos ito sa mga gawa ng sinaunang Greek astronomer na si Ptolemy. Ayon sa sistemang ito, ang Earth ay matatagpuan sa gitna ng mundo, kaya tinawag na geocentric. Ang uniberso ay limitado sa pamamagitan ng isang kristal na globo kung saan matatagpuan ang mga bituin. Ang mga planeta, ang Araw at ang Buwan ay gumagalaw sa pagitan ng Earth at ng globo. Naniniwala ang mga sinaunang tao sa uniporme Roundabout Circulation- ito ay perpektong paggalaw, at ang mga celestial na katawan ay gumagalaw nang eksakto sa ganitong paraan. Ngunit ipinakita ng mga obserbasyon na ang Araw at Buwan ay gumagalaw nang hindi pantay, at upang maalis ang malinaw na pagkakasalungatan na ito, kinakailangang ipagpalagay na sila ay gumagalaw sa mga bilog, na ang mga sentro ay hindi nag-tutugma sa gitna ng Earth o sa bawat isa. Ang mas kumplikadong parang loop na galaw ng mga planeta ay kinatawan bilang kabuuan ng dalawang pabilog pare-parehong paggalaw. Ang ganitong sistema ay naging posible upang makalkula nang may sapat na katumpakan para sa mga obserbasyon pagsasaayos ng isa't isa mga planeta para sa hinaharap. Ang parang loop na paggalaw ng mga planeta ay hindi pa rin sa mahabang panahon nanatiling misteryo at natagpuan lamang ang paliwanag nito sa mga turo ng dakilang astronomer ng Poland na si Nicolaus Copernicus
Noong 1543, inilathala ang kanyang aklat na "On the Rotation of the Celestial Spheres". Binalangkas nito ang isang bagong heliocentric system ng mundo. Ayon sa sistemang ito, ang Araw ay nasa gitna ng mundo. Ang mga planeta, kabilang ang Earth, ay umiikot sa Araw sa mga pabilog na orbit, at ang Buwan ay umiikot sa Earth at sa parehong oras sa paligid ng Araw. Ang katumpakan sa pagtukoy sa mga posisyon ng mga planeta ay hindi tumaas nang malaki, ngunit ito ay ang sistema ng Copernican na naging posible na ipaliwanag lamang ang parang loop na paggalaw ng mga planeta. Ang mga turo ni Copernicus ay nagbigay ng matinding dagok sa geocentric system ng mundo. Ito ay lumampas sa saklaw ng astronomiya at nagbigay ng malakas na puwersa sa pag-unlad ng lahat ng natural na agham.
2. Loop-like motion ng mga planeta.
Sa mata ay mamamasid natin ang limang planeta - Mercury, Venus, Mars, Jupiter at Saturn. Ang mga planeta ay kabilang sa mga luminary na hindi lamang nakikilahok sa pang-araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere, ngunit lumilipat din laban sa background mga konstelasyon ng zodiac, habang umiikot sila sa Araw. Kung susundin mo ang taunang paggalaw ng isang planeta, na minarkahan ang posisyon nito sa isang star chart bawat linggo, maaari mong matuklasan pangunahing tampok nakikitang paggalaw ng planeta: inilalarawan ng planeta ang isang loop laban sa background ng mabituing kalangitan, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na naobserbahan natin ang paggalaw ng mga planeta hindi mula sa isang nakatigil na Earth, ngunit mula sa Earth na umiikot sa Araw.
3. Johannes Kepler at Isaac Newton.
Ang dalawang pinakadakilang siyentipiko, na nauna sa kanilang panahon, ay lumikha ng isang agham na tinatawag na celestial mechanics, iyon ay, natuklasan nila ang mga batas ng paggalaw ng mga celestial body sa ilalim ng impluwensya ng gravity, at kahit na ang kanilang mga tagumpay ay limitado sa ito, magkakaroon pa rin sila. pumasok sa panteon ng mga dakila sa mundong ito. Nagkataon na hindi sila nagsalubong sa oras. Labintatlong taon lamang pagkatapos ng kamatayan ni Kepler ay ipinanganak si Newton. Pareho silang mga tagasuporta ng heliocentric Copernican system. Matapos pag-aralan ang galaw ng Mars sa loob ng maraming taon, eksperimento na natuklasan ni Kepler ang tatlong batas ng paggalaw ng planeta, mahigit limampung taon bago natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon. Hindi pa naiintindihan kung bakit gumagalaw ang mga planeta sa paraang ginagawa nila. Ito ay mahirap na paggawa at napakatalino na pananaw. Ngunit ginamit ni Newton ang mga batas ni Kepler upang subukan ang kanyang batas ng grabitasyon. Ang lahat ng tatlong batas ni Kepler ay bunga ng batas ng grabidad. At natuklasan ito ni Newton sa edad na 23. Sa oras na ito, 1664 - 1667, naganap ang salot sa London. Ang Trinity College, kung saan nagturo si Newton, ay natunaw nang walang katiyakan upang hindi lumala ang epidemya. Si Newton ay bumalik sa kanyang tinubuang-bayan at sa loob ng dalawang taon ay gumawa ng isang rebolusyon sa agham, na gumawa ng tatlong mahahalagang pagtuklas: differential at integral calculus, isang paliwanag ng kalikasan ng liwanag at ang batas ng unibersal na grabitasyon. Si Isaac Newton ay taimtim na inilibing sa Westminster Abbey. Sa itaas ng kanyang libingan ay nakatayo ang isang monumento na may bust at ang epitaph "Narito si Sir Isaac Newton, ang maharlika na, na may sulo ng matematika sa kanyang kamay, ang unang nagpatunay, na may sulo ng matematika sa kanyang kamay, ang galaw ng ang mga planeta, ang mga landas ng mga kometa at ang pagtaas ng tubig ng karagatan... Hayaang magsaya ang mga mortal na ang gayong palamuti ng sangkatauhan ay umiiral.”
4. Mga batas ni Kepler.
Ang pangunahing gawain ng celestial mechanics ay ang pag-aaral ng paggalaw ng mga celestial body sa ilalim ng impluwensya ng unibersal na puwersa ng gravitational. Ibig sabihin, ang pagkalkula ng mga orbit ng mga planeta, kometa, asteroid, artipisyal na satellite ng Earth, sasakyang pangkalawakan, mga bituin sa binary at maramihang mga sistema. Ang lahat ng mga problema sa matematikal na kahulugan ay napakahirap at, na may mga pambihirang eksepsiyon, ay malulutas lamang sa pamamagitan ng mga numerical na pamamaraan gamit ang pinakamalaking mga computer. Gayunpaman, ang mga problema sa modelo kung saan ang mga katawan ay itinuturing na mga materyal na punto at ang impluwensya ng iba pang mga katawan ay maaaring mapabayaan ay maaaring malutas sa pangkalahatang pananaw, ibig sabihin, kumuha ng mga formula para sa mga orbit ng mga planeta at satellite. Ang pinakasimpleng problema ay itinuturing na dalawang katawan, kapag ang isa ay mas malaki kaysa sa isa at ang reference frame ay konektado sa mas malaking katawan na ito.
Ito ay para sa kasong ito na ang tatlong mga batas ng planetary motion na may kaugnayan sa Araw ay empirically nakuha ni Johannes Kepler. Paano niya ito nagawa? Alam ni Kepler: ang mga coordinate ng Mars sa celestial sphere na may katumpakan na 2" ayon sa mga obserbasyon ng kanyang guro na si Tycho Brahe; mga kamag-anak na distansya ng mga planeta mula sa Araw; synodic at sidereal na panahon ng planetary revolution. Tapos nag-reason siya ng ganito.
Ang posisyon ng Mars sa panahon ng pagsalungat ay kilala (tingnan ang figure). Sa isang tatsulok ABC
sulat A
nagpapahiwatig ng posisyon ng Mars, SA
- Lupa, SA
- Ang araw. Pagkatapos ng tagal ng panahon na katumbas ng sidereal period ng rebolusyon ng Mars (687 araw), babalik ang planeta sa punto A
, at sa panahong ito ang Earth ay lilipat sa punto SA'
. Dahil ang mga angular na bilis ng paggalaw ng Earth sa panahon ng taon ay kilala (katumbas sila ng angular na bilis ng maliwanag na paggalaw ng Araw sa kahabaan ng ecliptic), maaari nating kalkulahin ang anggulo DIA'
. Ang pagkakaroon ng pagtukoy sa mga coordinate ng Mars at ng Araw sa sandaling dumaan ang Earth sa punto SA'
, maaari nating, alam ang 2 anggulo sa isang tatsulok, gamitin ang sine theorem upang kalkulahin ang ratio ng gilid SV'
Upang AC
. Pagkatapos ng isa pang pag-ikot ng Mars, ang Earth ay nasa posisyon SA"
at ito ay magiging posible upang matukoy ang relasyon NE"
sa parehong segment AC
atbp. Sa ganitong paraan, bawat punto, makakakuha ang isang tao ng ideya ng tunay na hugis ng orbit ng Earth, na nagpapatunay na ito ay isang ellipse kung saan nakatutok ang Araw. Maaaring matukoy na kung ang oras ng paggalaw sa kahabaan ng arko M3M4 = ang oras ng paggalaw sa kahabaan ng arko M1M2, kung gayon ang Pl. SM3M4 = Square SM1M2.
Ang F1 at F2 ay ang foci ng ellipse, c ay ang focal length, a ay ang semimajor axis ng ellipse at ang average na distansya mula sa planeta hanggang sa Araw.
5. Ang batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton.
Naipaliwanag ni Isaac Newton ang paggalaw ng mga katawan sa outer space gamit batas ng unibersal na grabitasyon . Dumating siya sa kanyang teorya bilang resulta ng maraming taon ng pananaliksik sa paggalaw ng Buwan at mga planeta. Ngunit ang isang pinasimpleng konklusyon ng batas ng unibersal na grabitasyon ay maaaring makuha mula sa ikatlong batas ni Kepler.
Hayaang gumalaw ang mga planeta sa mga pabilog na orbit, ang kanilang mga centripetal acceleration ay pantay: 
, Saan T- ang panahon ng rebolusyon ng planeta sa paligid ng Araw, R- radius ng orbit ng planeta. Mula sa batas ni Kepler III o. Samakatuwid, ang acceleration ng anumang planeta, anuman ang masa nito, ay inversely proportional sa square ng radius ng orbit nito: 
.
Ayon sa batas ni Newton II, puwersa F, na nagbibigay ng acceleration na ito sa planeta, ay katumbas ng: https://pandia.ru/text/78/063/images/image010_95.gif" width="125" height="51 src=">, kung saan M– masa ng Araw. Dahil ang F = F', =https://pandia.ru/text/78/063/images/image013_78.gif" width="161" height="54">, kung saan G= 6.67∙10–11 N∙m2/kg2 – pare-pareho ang gravitational ..gif" width="109" height="51">. Ang gravitational force sa pagitan ng Araw at ng planeta ay proporsyonal sa produkto ng kanilang mga masa at inversely proportional sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Ang batas na ito ay may bisa para sa anumang spherical simetriko katawan, at ito ay tinatayang totoo para sa anumang mga katawan kung ang distansya sa pagitan ng mga ito ay malaki kumpara sa kanilang mga laki. Ang pagbilis na, ayon sa ikalawang batas ni Newton, nararanasan ng isang katawan m, na matatagpuan sa malayo r mula sa katawan M, katumbas ng: https://pandia.ru/text/78/063/images/image017_68.gif" width="47" height="47">, kung saan ang masa ng Earth, ay ang distansya sa gitna nito . Malapit sa ibabaw ng Earth, ang acceleration free fall ay katumbas ng g= 9.8 m/s2. Ang oblateness ng Earth at ang pag-ikot nito ay humantong sa isang pagkakaiba sa puwersa ng gravity sa ekwador at malapit sa mga pole: ang acceleration ng gravity sa observation point ay maaaring tinatayang kalkulahin gamit ang formula g = 9,78 ∙ (1 + 0,0053 kasalanan φ ), Saan φ – latitude ng puntong ito.
Ang gravity ay kumikilos nang hindi karaniwan sa loob ng Earth. Kung ang Earth ay itinuturing na isang homogenous na globo, ang puwersa ng gravity ay tumataas sa proporsyon sa distansya r mula sa gitna ng globo.
6. Conic na mga seksyon.
Ang mga conic na seksyon ay nabuo kapag ang isang kanang pabilog na kono ay nagsalubong sa isang eroplano. Kasama sa mga conic na seksyon ang mga second-order na curve: ellipse , parabola At hyperbola . Ang lahat ng mga ito ay ang locus ng mga punto, ang mga distansya mula sa kung saan binigay na puntos (mga trick) o hanggang sa isang naibigay na tuwid na linya (directrix) mayroong pare-parehong halaga. Halimbawa, ang isang ellipse ay tinukoy bilang ang locus ng mga punto kung saan ang kabuuan ng mga distansya mula sa dalawang ibinigay na mga punto (foci F1 at F2) ay isang pare-parehong halaga at katumbas ng haba ng pangunahing axis: F1M+F2M=2a=const . Ang antas ng pagpahaba ng isang ellipse ay nailalarawan sa pamamagitan ng eccentricity nito e. Eccentricity e = c/a. Kapag ang foci ay nag-tutugma sa sentro e = 0, at ang ellipse ay nagiging bilog . Pangunahing axle shaft A ay ang average na distansya mula sa focus hanggang sa ellipse. Ang punto ng ellipse na pinakamalapit sa pokus ay tinatawag na periapsis, ang pinakamalayo ay tinatawag na apocenter. Ang distansya mula sa focus hanggang sa periapsis ay PF1 = a (1 – e), sa apocenter – F1A = a (1 + e).
7. Pagrerebisa ng mga batas ni Kepler.
Kaya natuklasan ni Kepler ang kanyang mga batas sa empirically. Hinango ni Newton ang mga batas ni Kepler mula sa batas ng unibersal na grabitasyon. Bilang resulta nito, ang una at ikatlong batas ay sumailalim sa mga pagbabago. Ang unang batas ni Kepler ay pangkalahatan at ang modernong pagbabalangkas nito ay ang mga sumusunod: Ang mga trajectory ng paggalaw ng mga celestial na katawan sa gitnang gravitational field ay mga conical section: isang ellipse, isang bilog, isang parabola o isang hyperbola, sa isa sa kung saan ang foci ay ang sentro ng masa ng sistema. Ang hugis ng trajectory ay tinutukoy ng kabuuang enerhiya ng gumagalaw na katawan, na binubuo ng kinetic energy SA masa ng katawan m, gumagalaw ng mabilis v, at potensyal na enerhiya U katawan na matatagpuan sa isang gravitational field sa malayo r mula sa isang katawan na may masa M. Sa kasong ito, nalalapat ang batas ng konserbasyon ng kabuuang enerhiya ng katawan. E=K +U = const; K =mv2 /2, U=- GMm/ r.
Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay maaaring muling isulat bilang: (2).
pare-pareho h tinawag patuloy na enerhiya
. Ito ay direktang proporsyonal sa kabuuang mekanikal na enerhiya ng katawan E at nakasalalay lamang sa paunang radius vector r0 at paunang bilis v 0. Sa h < 0 кинетической энергии тела недостаточно для преодоления гравитационной связи. Величина радиус-вектора тела ограничена сверху и имеет место обращение по замкнутой, эллиптической орбите. Такое движение можно уподобить движению маятника – тот же самый переход кинетической энергии в потенциальную во время подъема и обратный – при опускании. Подобное движение называется may hangganan
, ibig sabihin, sarado. Para sa h= 0, na may walang limitasyong pagtaas sa radius vector ng katawan, ang bilis nito ay bumababa sa zero - ito ay isang parabolic motion. Ang ganitong uri ng paggalaw walang hanggan
, walang limitasyon sa espasyo. Sa h> 0 ang kinetic energy ng katawan ay sapat na malaki, at sa isang walang katapusang distansya mula sa attracting center ang katawan ay magkakaroon ng non-zero na bilis ng pag-alis mula dito - ito ay paggalaw kasama ang isang hyperbola. Kaya, maaari nating sabihin na ang katawan ay gumagalaw na may kaugnayan sa nakakaakit na sentro lamang sa mga orbit na mga conical na seksyon. Tulad ng sumusunod mula sa formula (2), ang paglapit ng isang katawan sa sentrong pang-akit ay dapat palaging may kasamang pagtaas sa bilis ng orbital ng katawan, at ang pag-alis nito sa pamamagitan ng pagbaba alinsunod sa ikalawang batas ni Kepler. Ang pangalawang batas ni Kepler ay hindi nabago, ngunit ang pangatlo ay napino, at ganito ang mababasa: ratio ng kubo ng semimajor axis. Ang orbit ng planeta sa parisukat ng panahon ng rebolusyon ng planeta sa paligid ng Araw ay katumbas ng kabuuan ng mga masa ng Araw at ng planeta, g
de (3)
M
Q
At m
masa ng Araw at planeta, ayon sa pagkakabanggit; A
At T
– semimajor axis at panahon ng rebolusyon ng planeta. Hindi tulad ng unang dalawa, ang ikatlong batas ni Kepler ay nalalapat lamang sa mga elliptical orbit.
Sa isang pangkalahatang anyo, ang batas na ito ay karaniwang binubuo ( 4)
tulad nito: Ang produkto ng mga kabuuan ng masa ng mga celestial body at kanilang mga satelayt na may mga parisukat ng kanilang sidereal na mga panahon ng rebolusyon ay nauugnay bilang mga cube ng mga semimajor axes ng kanilang mga orbit, kung saan M 1 at M 2 - masa ng mga celestial na katawan, m 1 at m 2 - ayon sa pagkakabanggit, ang masa ng kanilang mga satellite, A 1 at A 2 - semimajor axes ng kanilang mga orbit, T 1 at T 2 - sidereal na mga panahon ng sirkulasyon. Kinakailangang maunawaan na ang batas ni Kepler ay nag-uugnay sa mga katangian ng paggalaw ng mga bahagi ng anuman arbitrary at independiyenteng mga sistema ng espasyo.
Ang formula na ito ay maaaring sabay na isama ang Mars na may satellite, at ang Earth kasama ang Buwan, o ang Araw na may Jupiter.
Kung ilalapat natin ang batas na ito sa mga planeta ng solar system at pababayaan ang masa ng mga planeta M1 at M 2 kumpara sa masa ng Araw M☼ (i.e. M 1 << M☼, M 2 << M☼), pagkatapos ay makukuha natin ang pagbabalangkas ng ikatlong batas na ibinigay mismo ni Kepler.
8. Pagpapasiya ng masa ng mga celestial body.
https://pandia.ru/text/78/063/images/image026_47.gif" width="157" height="53 src=">. Pinapalitan dito ang mga halaga ng mga semi-major axes ng Earth at ang Buwan at ang kanilang mga panahon ng rebolusyon, nakuha natin iyon M U=3.3·10-6 M☼. Well, ang ganap na masa ng Araw ay medyo madaling kalkulahin. Gamit ang direktang formula (3), para sa pares ng Sun-Earth, na itinatapon ang masa ng Earth dahil sa kaliit nito kumpara sa masa ng Araw, nakukuha natin para sa M☼=2·1030 kg.
Ang ikatlong batas ng Kepler ay nagpapahintulot sa amin na kalkulahin hindi lamang ang masa ng Araw, kundi pati na rin ang masa ng iba pang mga bituin. Totoo, ito ay maaari lamang gawin para sa mga binary system; ang masa ng mga solong bituin ay hindi maaaring matukoy sa ganitong paraan. Sa pamamagitan ng pagsukat sa mga relatibong posisyon ng dobleng bituin sa mahabang panahon, kadalasang posible na matukoy ang kanilang orbital period. T at alamin ang hugis ng kanilang mga orbit. Kung ang distansya R sa binary star at ang maximum na αmax at pinakamababang αmin angular na dimensyon ng orbit ay kilala, kung gayon ang semimajor axis ng orbit ay maaaring matukoy. a= R (α max+ α min)/2 , pagkatapos ay gamit ang equation (3) maaari nating kalkulahin ang kabuuang masa ng binary star. Kung, batay sa mga obserbasyon, tinutukoy natin ang distansya mula sa mga bituin hanggang sa sentro ng masa x1 At x2, o sa halip ang saloobin x1/x2, na nananatiling pare-pareho, pagkatapos ay lilitaw ang pangalawang equation x 1 / x 2 = m 2 / m 1 , na ginagawang posible upang matukoy ang masa ng bawat bituin nang hiwalay.
D.Z. § 8,9, 10. Mga Problema 7,8 p.47.
Mabilis na mga tanong sa survey
1. Ano ang pangalan ng punto ng orbit ng planeta na pinakamalapit sa Araw?:
2. Ano ang pangalan ng pinakamalayong punto ng orbit ng Buwan?
3. Paano nagbabago ang bilis ng paggalaw ng isang kometa habang lumilipat ito mula perihelion patungo sa aphelion?
5. Paano nakadepende ang synodic period ng mga panlabas na planeta sa distansya sa Araw?
6. Bakit nila sinusubukang magtayo ng mga kosmodrom na mas malapit sa ekwador?
7. Paano nagbabago ang gravitational field sa loob ng Earth?
8. Bumuo ng mga batas ni Kepler.
9. Ano ang average na radius ng orbit ng planeta?
Paksa 3. Solar system at ang paggalaw ng mga celestial body.
§1. solar system
Kasama sa Solar System ang Araw, 9 na malalaking planeta na may 34 na satellite nito, higit sa 100,000 maliliit na planeta (asteroids), humigit-kumulang 1011 na kometa, pati na rin ang hindi mabilang na maliliit, tinatawag na meteoric body (mula sa 100 m ang lapad hanggang sa mga maliit na particle ng alikabok) .
Ang Araw ay sumasakop sa isang sentral na posisyon sa Solar System. Ang masa nito ay 750 beses na mas malaki kaysa sa masa ng lahat ng iba pang mga katawan na kasama sa sistemang ito. Ang gravitational extension ng Araw ay ang pangunahing puwersa na tumutukoy sa paggalaw ng lahat ng katawan ng Solar System na umiikot sa paligid nito. Ang average na distansya mula sa Araw hanggang sa planetang Pluto, ang pinakamalayo mula dito, ay 6 bilyong km, na napakaliit kumpara sa mga distansya sa pinakamalapit na mga bituin.
Ang lahat ng mga pangunahing planeta - Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune at Pluto - ay umiikot sa Araw sa parehong direksyon (sa direksyon ng axial rotation ng Araw mismo), sa halos pabilog na mga orbit. Ang eroplano ng orbit ng mundo, ang ecliptic, ay kinuha bilang pangunahing eroplano kapag kinakalkula ang mga hilig ng mga orbit ng mga planeta at iba pang mga katawan na umiikot sa Araw.
Dahil sa halos pabilog na hugis ng mga planetary orbit at ang malalaking gaps sa pagitan ng mga ito, ang posibilidad ng malapit na pagkikita sa pagitan ng mga planeta ay hindi kasama. Tinitiyak nito ang pangmatagalang pag-iral ng planetary system.
Ang mga planeta ay umiikot din sa kanilang axis, at para sa lahat ng mga planeta maliban sa Venus at Uranus, ang pag-ikot ay nangyayari sa pasulong na direksyon, iyon ay, sa parehong direksyon ng kanilang rebolusyon sa paligid ng Araw. Ang napakabagal na pag-ikot ng Venus ay nangyayari sa kabaligtaran na direksyon, at ang Uranus ay umiikot na parang nakahiga sa gilid nito.
Karamihan sa mga satellite ay umiikot sa kanilang mga planeta sa parehong direksyon tulad ng axial rotation ng planeta. Ang mga orbit ng naturang mga satellite ay karaniwang pabilog at nakahiga malapit sa eroplano ng ekwador ng planeta, na bumubuo ng isang pinababang pagkakahawig ng isang planetary system. Ganito, halimbawa, ang sistema ng mga satellite ng Uranus at Jupiter. Ang mga satellite na matatagpuan malayo sa planeta ay may reverse movements.
Ang Saturn, Jupiter at Uranus, bilang karagdagan sa mga indibidwal na satellite ng kapansin-pansing laki, ay may maraming maliliit na satellite, na parang nagsasama sa tuluy-tuloy na mga singsing. Ang mga satelayt na ito ay gumagalaw sa mga orbit na napakalapit sa planeta na ang lakas ng tidal nito ay humahadlang sa kanila na magsama sa isang katawan.
Ang karamihan sa mga orbit ng kasalukuyang kilalang maliliit na planeta ay nasa pagitan ng mga orbit ng Mars at Jupiter. Lahat ng menor de edad na planeta ay umiikot sa Araw sa parehong direksyon tulad ng mga pangunahing planeta, ngunit ang kanilang mga orbit ay karaniwang pinahaba at nakahilig sa ecliptic plane
Ang mga kometa ay pangunahing gumagalaw sa mga orbit na malapit sa parabolic. Ang ilang mga kometa ay may mga pahabang orbit na medyo maliit ang sukat. Para sa mga kometa na ito, na tinatawag na pana-panahon, ang mga direktang paggalaw ay nangingibabaw, iyon ay, ang mga paggalaw sa direksyon ng pag-ikot ng mga planeta.
Ang mga planeta ay nahahati sa dalawang grupo, na naiiba sa masa, komposisyon ng kemikal, bilis ng pag-ikot at bilang ng mga satellite. Ang apat na planeta na pinakamalapit sa Araw ay mga planetang terrestrial , binubuo ng siksik na mabatong substance at mga metal. Mga higanteng planeta - Ang Jupiter, Saturn, Uranus at Neptune ay mas malaki, pangunahin silang binubuo ng mga magaan na sangkap at samakatuwid, sa kabila ng napakalaking presyon sa kanilang kalaliman, mayroon silang mababang density. Para sa Jupiter at Saturn, ang pangunahing bahagi ng kanilang masa ay hydrogen at helium. Para sa Uranus at Neptune, ang yelo at mabatong sangkap ang bumubuo sa bulto ng kanilang masa.
Ang mga interior ng mga planeta at ilang malalaking satellite (halimbawa, ang Buwan) ay nasa isang mainit na estado.
Ang Venus, Earth, at Mars ay may mga atmospheres na binubuo ng mga gas na inilabas mula sa kanilang kailaliman. Ang mga atmospheres ng mga higanteng planeta ay isang direktang pagpapatuloy ng kanilang mga interior: ang mga planeta na ito ay walang solid o likidong ibabaw. Kapag inilubog sa loob, ang mga atmospheric gas ay unti-unting nagbabago sa isang condensed state.
Ang nuclei ng mga kometa ay katulad sa komposisyon ng kemikal sa mga higanteng planeta: binubuo sila ng yelo ng tubig at yelo ng iba't ibang mga gas na may pinaghalong mga mabatong sangkap. Halos lahat ng maliliit na planeta sa kanilang komposisyon ay nabibilang sa mabatong mga planeta ng terrestrial group.
Ang mga labi mula sa maliliit na planeta ay nabuo kapag sila ay nagbanggaan kung minsan ay nahuhulog sa Earth sa anyo ng mga meteorite. Ang mga sukat ng edad ng mga meteorite ay nagpakita na sila, at samakatuwid ang buong solar system, ay umiral nang mga 5 bilyong taon.
Ang dinamiko at pisikal na mga katangian ng istraktura ng Solar System ay nagpapahiwatig na ang mga planeta ay nabuo mula sa gas at dust matter na minsan ay nabuo ng isang planetary cloud sa paligid ng Araw. Ang mga Terrestrial na planeta ay nabuo bilang isang resulta ng akumulasyon ng mga mabatong solidong particle, at para sa mga higanteng planeta, ang pagbuo ay nagsimula sa akumulasyon ng mga rocky-ice particle, at pagkatapos ay dinagdagan ng pagdaragdag ng mga gas (pangunahin ang hydrogen at helium).
§2. Mga batas ni Kepler
Sa pag-aaral ng mga resulta ng maraming taon ng mga obserbasyon sa planetang Mars ng Danish na astronomer na si T. Brahe, natuklasan ng Aleman na siyentipiko na si Johannes Kepler na ang orbit ng Mars ay hindi isang bilog, ngunit may isang pinahabang hugis ng ellipse. Ang ellipse ay may dalawang tulad na mga punto F1 at F2 (Larawan 1), ang kabuuan ng mga distansya ( r1 At r2 ) mula sa anumang punto B ng ellipse ay isang pare-parehong halaga.
https://pandia.ru/text/78/111/images/image002_190.gif" width="77 height=57" height="57">
Ang linya na nagkokonekta sa anumang punto ng ellipse sa isa sa mga foci nito ay tinatawag radius vector puntong ito.
Pinag-aralan ni Kepler ang mga galaw ng lahat ng mga planeta na kilala noong panahong iyon at naghinuha 3 batas ng paggalaw ng planeta:
Una, ang mga orbit ng lahat ng mga planeta (hindi lamang Mars) ay mga ellipse na may karaniwang pokus kung saan matatagpuan ang Araw. Ang antas ng pagpahaba ng mga orbit ng iba't ibang mga planeta ay iba. Napakaliit ng eccentricity ng Earth at kaunti lang ang pagkakaiba ng orbit ng Earth sa bilog. Ang pinakamahabang orbit ay ang Mercury at Pluto.
Pangalawa, bawat planeta ay gumagalaw sa orbit nito sa paraang naglalarawan ang radius vector nito sa pantay na agwat ng oras pantay na lugar(ang mga lugar ng mga sektor A1A2F at B1B2F ay pantay). Nangangahulugan ito na kung mas malapit ang isang planeta sa Araw, mas mabilis ang bilis ng orbital nito.
Astronomy" href="/text/category/astronomiya/" rel="bookmark">astronomical unit), pagkatapos, sa pamamagitan ng pagtukoy mula sa mga obserbasyon sa panahon ng rebolusyon ng isang planeta sa mga taon ( T), madaling makuha ang halaga ng semi-major axis ng planetang ito (α) gamit ang formula:
Halimbawa, T Mars = 1.88 taon, pagkatapos ay ayon sa formula α orbit ng Mars = 1.52 a. e.
Kaya, ang Mars ay halos isa at kalahating beses na mas malayo sa Araw kaysa sa Earth.
Ang mga batas ng planetary motion na itinatag ni Kepler ay muling malinaw na nagpapakita na ang mundo ng mga planeta ay isang maayos na sistemang pinamamahalaan ng isang puwersa, ang pinagmulan nito ay ang Araw.
§3. Mga pagsasaayos
Ang mga configuration ay ang mga katangiang posisyon ng mga planeta ng Solar System sa kanilang mga orbit na may kaugnayan sa araw at Earth.
Iba ang mga ito para sa mas mababang (panloob) na mga planeta, na mas malapit sa Araw kaysa sa Earth (Mercury, Venus) at para sa itaas (panlabas) na mga planeta, na ang mga orbit ay matatagpuan sa kabila ng orbit ng Earth (ang natitirang bahagi ng mga planeta. ).
Ang sandali kung saan ang mas mababang planeta ay tumatawid sa tuwid na linya na nag-uugnay sa mga sentro ng Araw at Earth ay tinatawag na nito ilalim na koneksyon . Malapit sa inferior conjunction, ang planeta ay makikita bilang isang makitid na gasuklay. Direkta sa sandali ng inferior conjunction, ang planeta ay hindi nakikita, dahil nakaharap ito sa Earth na ang hemisphere nito ay hindi naiilaw ng Araw. Gayunpaman, sa oras na ito, ang kababalaghan ng isang planeta na dumadaan sa solar disk ay maaaring mangyari, kapag ang mga planeta - Venus o Mercury - ay maaaring maobserbahan sa anyo ng isang itim na bilog na gumagalaw kasama ang solar disk.
Patuloy na gumagalaw sa orbit, ang mas mababang planeta para sa isang makalupang tagamasid ay umabot sa isang tiyak na pinakamalaking angular na distansya mula sa Araw, pagkatapos nito ay nagsisimula itong lapitan muli. Ang posisyon ng pinakamalaking angular offset ay tinatawag pagpapahaba . Ang Mercury sa pagpahaba ay humigit-kumulang 28°, ang Venus ay humigit-kumulang 48° mula sa Araw. May mga pagpahaba silangan, kapag ang planeta ay sinusunod sa gabi pagkatapos ng paglubog ng araw, at Kanluranin kapag ito ay nakikita sa umaga, bago sumikat ang araw.
Ang sandali na ang mas mababang planeta ay dumaan nang direkta sa likod ng Araw ay tinatawag nangungunang koneksyon . Malapit sa superior conjunction, ang planeta ay sinusunod bilang isang kumpletong disk.
Para sa itaas na mga planeta, ang mga sandali ay nakikilala paghaharap , Kanluran at Silangan na mga kuwadratura at koneksyon . Sa pagsalungat, ang itaas na planeta ay makikita sa gilid ng kalangitan sa tapat ng Araw, habang ang distansya sa pagitan nito at ng Earth ay ang pinakamaliit. Ang panahong ito ay pinaka-kanais-nais para sa astronomical na mga obserbasyon sa ibabaw nito. sa mga quadrature, ang anggulo sa pagitan ng mga direksyon patungo sa planeta at araw ay 90°. Kasabay nito, ang itaas na planeta, tulad ng ibaba, ay napupunta sa likod ng disk ng Araw at nawala sa mga sinag nito. Sa panahong ito, ang distansya mula sa Earth hanggang sa planeta ay pinakamalaki.
Ang Buwan, sa rebolusyon nito sa paligid ng Earth, ay lumilitaw sa pagitan ng Araw at ng Earth, tulad ng mas mababang planeta, o higit pa mula sa Araw, tulad ng itaas na planeta. Samakatuwid, na may kaugnayan sa Buwan, ang mga astronomo ay mas madalas na gumagamit ng mga espesyal na terminolohiya, bagaman sa esensya ang sandali ng bagong buwan ay katulad ng inferior conjunction, ang sandali ng kabilugan ng buwan ay kahalintulad sa pagsalungat.
§4. Mga elemento ng mga planetary orbit
Ang oryentasyon ng orbit sa kalawakan, ang laki at hugis nito, pati na rin ang posisyon ng celestial body sa orbit ay tinutukoy ng 6 na dami na tinatawag na mga elemento ng orbital .
Ang ilang mga katangiang punto ng mga orbit ng mga celestial body ay may sariling mga pangalan: perihelion – ang punto ng orbit ng isang celestial body na gumagalaw sa paligid ng Araw na pinakamalapit sa Araw; aphelion – ang punto ng elliptical orbit na pinakamalayo mula sa Araw.
Kung ang paggalaw ng isang katawan na may kaugnayan sa Earth ay isinasaalang-alang, kung gayon ang punto ng orbit na pinakamalapit sa Earth ay tinatawag na perigee , at ang pinakamalayo ay kasukdulan .
Sa mas maraming karaniwang gawain, kapag ang sentrong pang-akit ay maaaring mangahulugan ng iba't ibang celestial body, ang mga pangalan ay ginagamit: periapsis – ang puntong pinakamalapit sa gitna ng orbit; apocenter – ang puntong pinakamalayo mula sa gitna ng orbit.
Mga elemento ng orbital– 6 na dami na tumutukoy sa hugis at sukat ng orbit ng isang celestial body ( a, e), ang posisyon nito sa espasyo ( i, Ω , ω ), pati na rin ang posisyon ng celestial body mismo sa orbit:
1) Natutukoy ang hugis at sukat ng orbit semimajor axis ng orbit (a = OP) at orbital eccentricity e .
https://pandia.ru/text/78/111/images/image007_87.gif" align="left" width="257" height="113 src=">Para sa isang elliptical orbit, ang halaga e nasa loob ng 0 ≤ e< 1.
Sa e= 0 orbit ay may hugis ng isang bilog; ang mas malapit e sa pagkakaisa, mas pinahaba ang orbit. Kapag e = 1, hindi na sarado ang orbit at may anyong parabola; para sa e > 1 ang orbit ay hyperbolic.
2) Ang oryentasyon ng orbit sa espasyo ay tinutukoy na may kaugnayan sa isang tiyak na eroplano, na kinuha bilang pangunahing isa. Para sa mga planeta, kometa at iba pang mga katawan ng Solar System, nagsisilbi ang naturang eroplano ecliptic na eroplano. Ang posisyon ng orbital plane ay tinukoy ng dalawang elemento ng orbital: longitude ng pataas na nodeΩ At orbital inclinationi.
Longitude ng pataas na node Ω - ito ang anggulo sa Araw sa pagitan ng linya ng intersection ng orbital at ecliptic planes at ang direksyon sa Aries point. Ang anggulo ay sinusukat sa kahabaan ng ecliptic mula sa punto ng vernal equinox clockwise hanggang sa pataas na node ng orbit Ω, ibig sabihin, ang punto kung saan ang katawan ay tumatawid sa ecliptic, na lumilipat mula sa southern hemisphere hanggang sa hilagang. Ang kabaligtaran na punto ay tinatawag pababang node , at ang linyang nagkokonekta sa mga node ay linya ng mga node .
0° ≤ Ω ≤ 360°
Q
- eroplano ng orbit ng planeta
P - ecliptic na eroplano
3) Posisyon ng orbit sa eroplano Q tinutukoy ng argumentong perihelion ω , na angular na distansya ng orbital perihelion mula sa pataas na node ω = Ω P.
4) Bilang ikaanim na elemento na tumutukoy sa posisyon ng isang celestial body sa orbit sa anumang partikular na sandali sa oras, gamitin sandali ng pagdaan sa perihelion To .
Ang anggulo sa Araw, na sinusukat mula sa direksyon ng perihelion hanggang sa direksyon ng katawan, ay tinatawag tunay na anomalya ν . Ang tunay na anomalya kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa kahabaan ng orbit nito ay nagbabago nang hindi pantay: alinsunod sa ikalawang batas ni Kepler, ang katawan ay gumagalaw nang mas mabilis malapit sa perihelion P at mas mabagal sa aphelion A. Ang tunay na anomalya ay kinakalkula gamit ang mga formula sa pamamagitan ng average na anomalya.
§5. Ang konsepto ng perturbed motion
Ang mga planeta sa kanilang paggalaw ay naaakit hindi lamang sa Araw, kundi pati na rin sa bawat isa. Sa mga kumpol ng bituin, ang bawat bituin ay naaakit sa lahat ng iba pa. Ang paggalaw ng mga artipisyal na satellite ng Earth ay naiimpluwensyahan ng mga puwersa na dulot ng hindi spherical na hugis ng mundo at ang paglaban ng atmospera ng lupa, pati na rin ang atraksyon ng Buwan at Araw. Ang mga karagdagang pwersang ito ay tinatawag nakakabahala , at ang mga epektong dulot ng mga ito sa paggalaw ng mga celestial body ay mga kaguluhan . Dahil sa mga kaguluhan, ang mga orbit ng mga celestial body ay patuloy na nagbabago nang dahan-dahan.
Ang pag-aaral ng paggalaw ng mga celestial na katawan na isinasaalang-alang ang mga nakakagambalang pwersa ay isinasagawa ng isang espesyal na agham - celestial mechanics.
Ginagawang posible ng mga pamamaraan na binuo sa celestial mechanics na napakatumpak na matukoy ang posisyon ng anumang mga katawan sa Solar System maraming taon nang maaga. Ang mas kumplikadong mga pamamaraan ng pagkalkula ay ginagamit upang pag-aralan ang paggalaw ng mga artipisyal na celestial body.
§6. Tila araw-araw na paggalaw ng mga luminaries
Sa araw, ang bawat bituin ay gumagawa ng buong rebolusyon kasama ang pang-araw-araw na parallel nito. Sa Fig. inilalarawan ang pang-araw-araw na parallel ng bituin σ .
https://pandia.ru/text/78/111/images/image011_62.gif" align="left" width="252" height="132 src=">a) Sa ekwador, nakahiga ang mga poste ng mundo sa abot-tanaw at nag-tutugma sa mga punto ng hilaga at timog.Ang pang-araw-araw na parallel ng mga bituin sa kasong ito ay nasa mga patayong eroplano.
b) Sa north pole, ang axis ng mundo ay nakadirekta patayo paitaas, ibig sabihin, ang north celestial pole P kasabay ng zenith z. Ang pang-araw-araw na mga landas ng lahat ng mga bituin ay nasa mga eroplano na parallel sa abot-tanaw.
Ang posisyon ng meridian ay nagiging hindi tiyak. Anumang direksyon mula sa puntong ito sa ibabaw ng mundo ay timog.
§7. Pagpahaba ng mga bituin
Ang Azimuth" href="/text/category/azimut/" rel="bookmark">azimuth sa panahon ng paggalaw kasama ang pang-araw-araw na parallel ay nagbabago sa loob ng ±A mula sa hilagang punto, na may |A| ≤ 90°.
Pagpahaba tinatawag nila ang posisyon ng mga bituin kapag ang kanilang azimuth ay tumatagal ng matinding halaga. Depende sa kung aling bahagi ng celestial sphere ang nangyayari, ang silangan at kanlurang mga pagpahaba ay nakikilala. Sa Fig. ang star 1 ay may east elongation E E at western elongation E W. Ang bituin ay walang 2 pagpahaba.
§8. Ephemerides
Ang mga ephemerides ay mga talahanayan na naglalaman ng impormasyon tungkol sa posisyon ng mga celestial na katawan sa kalangitan, ang bilis ng kanilang paggalaw, mga stellar magnitude at iba pang data na kinakailangan para sa astronomical observation. Ang mga ephemeris ay pinagsama-sama para sa mga oras sa hinaharap batay sa mga resulta ng mga naunang ginawang obserbasyon.
Kapag kinakalkula ang mga ephemeris, ginagamit ang mga teorya ng paggalaw ng mga celestial na katawan at ang mga batas ng mga pagbabago sa kanilang ningning.
Depende sa katumpakan ng mga materyales na ginamit, ang ephemeris ay kinakalkula pasulong para sa iba't ibang panahon oras. Kaya, ang mga ephemerides ng mga menor de edad na planeta, na naglalaman ng kanilang mga celestial na coordinate, ay pinagsama-sama ng isang taon o higit pa nang maaga. Ang mga ephemerides ng artipisyal na mga satellite ng Earth, na ang mga paggalaw ay naiimpluwensyahan ng ilang mga puwersa na hindi tumpak na maituturing (halimbawa, ang paglaban ng atmospera, ang density ng kung saan ay patuloy na nagbabago), ay maaaring maipon sa kinakailangang katumpakan lamang ng 1-2 buwan nang maaga.
Ang ephemeris ay maaari ding maglaman ng mga anggulo ng pag-mount ng teleskopyo, mga yugto ng buwan, at iba pang impormasyon na nakakatulong na gumawa ng mga obserbasyon nang makatwiran. Halimbawa, ang mga obserbasyon ng Polar Star ay maaaring isagawa hindi lamang sa gabi, kundi pati na rin sa mga oras ng liwanag ng araw; Upang gawin ito, kinakailangan na mag-compile nang maaga ng isang espesyal na talahanayan ng tinatayang pahalang na mga coordinate (nagtatrabaho ephemeris) - azimuth A at mga taas h Polar. Sa pamamagitan ng pag-orient sa device ayon sa kanilang mga halaga, mahahanap mo ang imahe ng North Star sa larangan ng view ng pipe.
Compilation ng Polyarnaya ephemerides (ibig sabihin, ang pamamaraan para sa pagkalkula ng tinatayang pahalang na mga coordinate - taas h at azimuth a sa inaasahang mga sandali ng pagmamasid):
mula sa AE pumili φ ; lokal na oras ng sidereal s natagpuan sa oras ng maternity D .
Ang taas ng celestial pole ay katumbas ng latitude h p = φ
Mula sa tatsulok zσk panig zk At zσ maaari, na may ilang pagpapalagay, maituturing na pantay sa isa't isa: 90°-φ-χ = 90°- h ,
saan φ+χ = h .
Sa astronomical table ang halaga χ karaniwang tinutukoy ng ƒ , Pagkatapos h = φ+ƒ
Samakatuwid, upang matukoy ang h Polar, ang kinakailangang halaga ay ƒ lokal na oras ng sidereal s at idagdag ito sa φ .
Ang polar azimuth a ay kinuha mula sa parehong mga talahanayan sa pamamagitan ng mga argumento s At φ . Susunod, ang gumaganang ephemeris ng Polyarnaya ay kinakalkula sa isang tiyak na sandali ng pagmamasid na may isang naibigay na agwat (halimbawa, 30m).
Paksa 4. Pag-ikot ng Daigdig at Buwan. Mga salik nagdudulot ng pagbabago mga coordinate ng bituin.
§1. Mga tampok ng orbital at rotational motion ng Earth
Ang Earth ay isa sa mga planeta sa solar system. Tulad ng ibang mga planeta, ito ay gumagalaw sa paligid ng Araw sa isang elliptical orbit, ang semimajor axis kung saan (ibig sabihin, ang average na distansya sa pagitan ng mga sentro ng Earth at ng Araw) ay pinagtibay sa astronomy bilang isang yunit ng haba (au) upang masukat ang mga distansya sa pagitan ng mga celestial na katawan sa loob solar system. Ang distansya mula sa Earth hanggang sa Araw sa iba't ibang mga punto ng orbit ay hindi pareho; sa perihelion (Enero 3) ito ay humigit-kumulang 2.5 milyong km mas mababa, at sa aphelion (Hulyo 3) ito ay ang parehong halaga na mas malaki kaysa sa average na distansya , na 149.6 milyong km.
Habang ang ating planeta ay gumagalaw sa orbit nito sa paligid ng Araw, ang eroplano ng ekwador ng Daigdig (nakahilig sa eroplano ng orbit sa isang anggulo na 23°27') ay gumagalaw parallel sa sarili nito sa paraang sa ilang bahagi ng orbit ang ang globo ay nakahilig patungo sa Araw kasama ang hilagang hemisphere nito, at sa iba pa - kasama ang timog na hating globo nito.
Ang pang-araw-araw na pag-ikot ng globo ay nangyayari na may halos pare-pareho angular velocity na may panahon na 23h56m04.1s, ibig sabihin, para sa isang sidereal na araw. Ang axis ng araw-araw na pag-ikot ng Earth ay nakadirekta sa hilagang dulo nito humigit-kumulang patungo sa bituin alpha Ursa Minor , na kung gayon ay tinatawag na North Star.
§2. Ang paggalaw ng mga poste ng lupa
Ang axis ng pag-ikot ng Earth ay hindi sumasakop sa isang pare-parehong posisyon sa katawan ng Earth, na tila umuugoy sa axis nito, bilang isang resulta kung saan ang mga pole ng lupa ay naglalarawan ng isang kumplikadong kurba sa ibabaw ng mundo, na hindi lumalayo mula sa isang ilang average na posisyon ng higit sa 0.3-0.4". Dahil sa paggala ng poste sa ibabaw ng Earth, ang mga heograpikal na coordinate ng mga punto na matatagpuan sa ibabaw ng Earth - latitude at longitude - ay dapat magbago.
Ang isa sa mga tampok ng Earth ay ang magnetic field nito, salamat sa kung saan maaari tayong gumamit ng compass. Ang magnetic pole ng lupa, kung saan ang hilagang dulo ng compass needle ay naaakit, ay hindi nag-tutugma sa North Geographic Pole, ngunit matatagpuan sa isang punto na may mga coordinate ≈ 76° N. w. at 101° W. d. Ang magnetic pole, na matatagpuan sa southern hemisphere ng Earth, ay may mga coordinate na 66° timog. w. at 140° E. d.(sa Antarctica).
§3. Paggalaw ng Buwan
Ang Buwan ay ang celestial body na pinakamalapit sa Earth, natural na satellite ng ating planeta. Ito ay umiikot sa Earth sa layo na halos 400 libong km. Ang diameter ng Buwan ay 4 na beses lamang na mas maliit kaysa sa Earth, ito ay katumbas ng 3476 km. Hindi tulad ng Earth, na naka-compress sa mga pole, ang Buwan ay mas malapit sa hugis sa isang regular na globo.
Kung titingnan mula sa North Pole, ang Buwan, tulad ng lahat ng mga planeta at satellite ng Solar System, ay umiikot sa mundo sa counterclockwise na direksyon. Tumatagal ng 27.3 araw upang makumpleto ang isang rebolusyon sa paligid ng Earth. Ang oras ng isang rebolusyon ng Buwan sa paligid ng Earth ay eksaktong katumbas ng oras ng isang rebolusyon sa paligid ng axis nito. Samakatuwid, ang Buwan ay patuloy na lumiliko sa Earth na may parehong panig. Ipinapalagay na sa maagang panahon Sa panahon ng kasaysayan nito, ang Buwan ay umiikot sa paligid ng axis nito nang medyo mas mabilis at, samakatuwid, lumiko patungo sa Earth sa iba't ibang bahagi ibabaw nito. Ngunit dahil sa kalapitan ng napakalaking Earth, ang mga makabuluhang tidal wave ay lumitaw sa solidong katawan ng Buwan. Kumilos sila sa mabilis na umiikot na Buwan. Ang proseso ng pagbabawas ng bilis ng Buwan ay nagpatuloy hanggang sa ito ay patuloy na lumiko sa Earth na may isang panig lamang. Ito ay kung saan ang mga konsepto ng nakikita at reverse side Mga buwan. Sa kabuuan, 59% ng lunar surface ang makikita mula sa Earth.
§4. Precession at nutation
Kapag umiikot ang tuktok, ang axis nito ay halos hindi nakatigil. Sa ilalim ng impluwensya ng grabidad, alinsunod sa mga batas paikot na paggalaw, ang axis ng tuktok ay gumagalaw, na naglalarawan ng isang korteng kono na ibabaw. Ang lupa ay isang malaking tuktok. At ang axis ng pag-ikot nito, sa ilalim ng impluwensya ng gravitational force ng Buwan at Araw sa ekwador na labis (ang ekwador ay tila may mas maraming bagay kaysa sa mga pole dahil sa oblateness ng Earth), ay dahan-dahan ding umiikot.
Inilalarawan ng rotation axis ng Earth ang isang kono na may anggulo na 23.5° malapit sa ecliptic axis, bilang resulta kung saan ang celestial pole ay gumagalaw sa paligid ng ecliptic pole sa isang maliit na bilog, na gumagawa ng isang rebolusyon sa humigit-kumulang 26,000 taon. ang tawag sa kilusang ito pangunguna .
Ang kinahinatnan ng precession ay isang unti-unting paglipat ng vernal equinox point patungo sa maliwanag na paggalaw ng Araw ng 50.3” bawat taon. para sa kadahilanang ito, ang Araw taun-taon ay pumapasok sa vernal equinox 20 minutong mas maaga kaysa ito ay gumawa ng isang buong rebolusyon sa kalangitan.
Ang pagbabago ng posisyon ng celestial equator at celestial pole, pati na rin ang paglipat ng Aries point ay nagdudulot ng pagbabago sa equatorial at ecliptic celestial coordinates. Samakatuwid, kapag ibinibigay ang mga coordinate ng mga celestial body sa mga katalogo o inilalarawan ang mga ito sa mga mapa, dapat nilang ipahiwatig ang "panahon," i.e., ang sandali sa oras kung saan kinuha ang mga posisyon ng ekwador at Aries point kapag tinutukoy ang sistema ng coordinate.
Sa isang malaking lawak, ang precession ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational ng Buwan. Ang mga puwersa na nagdudulot ng precession, dahil sa mga pagbabago sa posisyon ng Araw at Buwan na may kaugnayan sa Earth, ay patuloy na nagbabago. Samakatuwid, kasama ang paggalaw ng axis ng pag-ikot ng Earth sa kahabaan ng kono, ang maliliit na vibrations nito ay sinusunod, na tinatawag na nutation . Sa ilalim ng impluwensya ng precession at nutation, ang celestial pole ay naglalarawan ng isang kumplikadong parang alon na kurba sa mga bituin.
Ang rate ng pagbabago sa mga coordinate ng mga bituin dahil sa precession ay depende sa posisyon ng mga bituin sa celestial sphere. Ang mga declination ng iba't ibang bituin ay nag-iiba-iba sa taon mula +20” hanggang -20” depende sa tamang pag-akyat. Ang mga tamang pag-akyat ay nagbabago sa isang mas kumplikadong paraan dahil sa pangunguna, at ang kanilang mga pagwawasto ay nakasalalay sa parehong mga tamang pag-akyat at mga pagbabawas ng mga bituin. Ang mga talahanayan ng precession ay nai-publish sa astronomical yearbook.
Binabago lamang ng precession at nutation ang oryentasyon ng rotation axis ng Earth sa kalawakan at hindi nakakaapekto sa posisyon ng axis na ito sa katawan ng Earth. Samakatuwid, hindi nagbabago ang latitude o longitude ng mga lugar sa ibabaw ng mundo dahil sa precession at nutation at ang mga phenomena na ito ay hindi nakakaapekto sa klima.
§5. Pagkaligaw ng liwanag
Ang light aberration ay ang maliwanag na paglihis ng mga celestial body mula sa kanilang tunay na posisyon sa kalawakan, sanhi ng relatibong paggalaw ng celestial body at ng observer.
Ang phenomenon ng aberration ay maihahambing sa nararanasan ng isang tao sa pagbuhos ng ulan. Isang lalaking nakatayo sa ulan ang may hawak ng kanyang payong sa itaas ng kanyang ulo. Ngunit kapag siya ay naglalakad, siya ay napipilitan, kung gusto niyang manatiling tuyo, na ikiling ang payong pasulong, at ang mas mabilis na paglalakad niya, mas kailangan niyang ikiling ang payong. At bagama't dumiretso pa rin ang pagpatak ng mga patak ng ulan, tila sa tao ay nagmumula ang mga ito sa punto kung saan niya ikiling ang payong.
Sa katulad na paraan, sa isang gumagalaw na tagamasid, ang liwanag ng isang celestial body ay tila hindi nagmumula sa punto kung saan matatagpuan ang katawan, ngunit mula sa isa pang punto, lumipat kaugnay sa una sa direksyon ng paggalaw ng nagmamasid. Hayaan ang ilang bituin sa poste ng ecliptic. Ang liwanag nito ay bumabagsak sa Earth patayo sa direksyon ng bilis ng paggalaw ng Earth sa orbit nito. Gayunpaman, ang isang astronomer na itinuturo ang kanyang teleskopyo sa poste ng ecliptic ay hindi makikita ang bituin sa gitna ng larangan ng view: ang isang sinag ng liwanag na pumapasok sa lens ng naturang teleskopyo ay nangangailangan ng oras upang dumaan sa buong tubo nito, at sa panahong ito. oras na ang tubo ay gagalaw kasama ang Earth at ang imahe ng bituin ay hindi mahuhulog sa gitna ng larangan ng view.
Kaya, upang mapagmasdan ang celestial body sa gitna ng field of view, ang teleskopyo ay kailangang ikiling sa isang tiyak na anggulo pasulong ayon sa paggalaw ng nagmamasid.
§5. Paralaks
Kapag nakasakay sa tren, kumikislap sa labas ng bintana ang mga poste na nakatayo sa tabi ng riles. Ang mga gusaling matatagpuan ilang sampung metro ang layo ay tumatakbo pabalik nang mas mabagal. riles. At napakabagal, nag-aatubili, ang mga bahay at kakahuyan, na matatagpuan sa isang lugar malapit sa abot-tanaw, ay nahuhuli sa likod ng tren. Ang bilis kung saan ang direksyon ng isang bagay ay nagbabago kapag ang tagamasid ay gumagalaw ay mas mababa, mas malayo ang bagay mula sa nagmamasid. At mula dito ito ay sumusunod na ang magnitude ng angular displacement ng bagay, na kung saan ay tinatawag na parallactic displacement o simple lang paralaks , maaari mong tukuyin ang distansya sa isang bagay.
Imposibleng tuklasin ang parallactic displacement ng isang bituin sa pamamagitan ng paggalaw sa ibabaw ng lupa: ang mga bituin ay masyadong malayo, at ang mga paralaks sa panahon ng naturang mga paggalaw ay malayo sa posibilidad ng pagsukat ng mga ito.
https://pandia.ru/text/78/111/images/image015_43.gif" align="left" width="240" height="192">
Sa kasong ito, ang paralaks ay kinakalkula para sa isang haka-haka na tagamasid na gumagalaw mula sa gitna ng Earth patungo sa punto ng ekwador kung saan ang bituin ay nasa abot-tanaw.
Ang pang-araw-araw na paggalaw ng Araw (pati na rin ang iba pang mga celestial body) sa kalangitan ay bunga ng pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito, na nakadirekta mula kanluran hanggang silangan, at, nang naaayon, ang maliwanag na paggalaw ng Araw ay nangyayari mula sa silangan hanggang kanluran. Gayunpaman, dahil sa pagkakaroon ng isang slope axis ng lupa sa orbital plane sa paligid ng Araw, ang mga punto ng pagsikat/paglubog ng araw habang umiikot ang Earth sa Araw ay patuloy na lumilipat, at bilang resulta, ang pagsikat/paglubog ng araw sa silangan/kanluran ay nangyayari lamang malapit sa mga equinox, na bumabagsak sa simula ng ika-20 ng Marso at Setyembre. Sa tag-araw, ang hilagang hemisphere ng Earth ay nakaharap sa Araw, ayon sa pagkakabanggit, sa kalagitnaan ng latitude ang pagsikat ng araw ay lumilipat sa hilagang-silangan, at ang paglubog ng araw sa hilagang-kanluran, at sa taglamig, ang katimugang hemisphere ay inilalantad sa Araw at ang Earth. ang pagsikat ng araw ay nangyayari sa timog-silangan, at ang paglubog ng araw sa timog-kanluran.
Ang taunang landas ng Araw na nauugnay sa mga bituin ay nauugnay sa rebolusyon ng Earth sa paligid ng Araw. Siyempre, dahil sa ang katunayan na ang mga bituin ay hindi nakikita sa araw, mahirap subaybayan ang paggalaw na ito ng Araw, kahit na sa araw, dahil sa paggalaw na ito, ang Araw ay gumagalaw laban sa background ng mga bituin sa isang buong antas. (ibig sabihin, sa pamamagitan ng dalawa sa mga nakikitang laki nito). Gayunpaman, ang pagkakaroon ng kilusang ito ay ipinahihiwatig ng paglitaw ng mabituing kalangitan na nagbabago sa mga panahon, at partikular ng mga naobserbahang konstelasyon. Halimbawa, ang konstelasyon na Orion ay maaaring maobserbahan sa madilim na kalangitan mula taglagas hanggang kalagitnaan ng tagsibol, ngunit sa natitirang bahagi ng taon ang Araw ay masyadong malapit sa konstelasyon na ito (bagaman hindi ito direktang dumadaan dito), at sa araw. langit ang mga bituin na bumubuo sa konstelasyon na ito ay makikita sa mata ay tila hindi posible. Ang Araw, kapag naobserbahan mula sa Earth sa buong taon, ay gumagalaw sa kalangitan kasama ang isang linya na tinatawag na ecliptic, na nagpapahiwatig ng eroplano ng orbit ng Earth (higit pa tumpak na kahulugan− eroplano ng orbit ng sentro ng masa ng Earth-Moon system) at dumadaan sa 13 mga konstelasyon (Aries, Taurus, Gemini, Cancer, Leo, Virgo, Libra, Scorpio, Ophiuchus, Sagittarius, Capricorn, Aquarius at Pisces). Dahil ang Earth ay umiikot sa Araw sa isang elliptical orbit, ang orbital speed ay isang variable na halaga, na natural na nakakaapekto sa maliwanag na paggalaw ng Araw sa kahabaan ng ecliptic. Ang maliwanag na paggalaw ay hindi rin pantay - ang Araw ay dumadaan sa kalahati ng ecliptic nang mas mabagal (kapag ang Earth ay mas malayo sa luminary), at ang pangalawa - mas mabilis, dahil dito, sa hilagang hemisphere, ang tagsibol at tag-araw ay medyo mas mahaba. kaysa sa taglagas at taglamig. Kapag tag-araw sa hilagang hemisphere, ang Earth ay pinakamalayo mula sa Araw at pinakamabagal na gumagalaw sa orbit nito, at kapag taglamig, ito ang pinakamalapit at mas mabilis ang paggalaw (sa southern hemisphere ay baligtad pa rin).
Ang maliwanag na paggalaw ng buwan
Ang eroplano ng lunar orbit ay may hilig na 5 degrees sa eroplano ng orbit ng mundo sa paligid ng Araw, kaya ang maliwanag na paggalaw ng Buwan na may kaugnayan sa mga bituin ay dumadaan malapit sa ecliptic line. Ngunit ang bilis ng paggalaw na ito ay mas malaki kaysa sa bilis ng Araw. Kung ang Araw ay gumagalaw na may kaugnayan sa mga bituin sa kalangitan sa isang halaga na katumbas ng maliwanag na diameter nito sa kalahating araw ng Earth, kung gayon ang Buwan ay sumasaklaw sa parehong distansya sa loob ng humigit-kumulang 1 oras, at dahil ang Buwan ay makikita sa madilim na kalangitan, ito ay hindi mahirap subaybayan ang pag-aalis na ito laban sa background ng mga bituin. Ang Buwan ay gumagalaw sa orbit nito sa parehong direksyon habang umiikot ang Earth sa paligid ng axis nito (counterclockwise kapag tiningnan mula sa north pole), kaya ang maliwanag na paggalaw ng Buwan laban sa background ng mga bituin ay magaganap mula kanluran hanggang silangan. Dahil sa mas malaking ellipticity ng lunar orbit kaysa sa earth, ang maliwanag na paggalaw ng Buwan ay magiging mas hindi pantay. Ang Buwan ay naglalakbay nang may kaugnayan sa mga bituin (at sa paligid ng Earth) sa loob ng 27 araw, 7 oras, 43 minuto, 11.5 segundo. Sa panahon ng bagong buwan, ang Buwan ay nasa parehong direksyon sa kalangitan gaya ng Araw (i.e., sa pagitan ng Earth at ng Araw) at samakatuwid ay nakaharap sa hindi maliwanag na bahagi. Gayunpaman, unti-unting gumagalaw nang higit pa at higit pa mula sa bituin hanggang sa silangan, ang gilid ng lunar disk na iluminado ng Araw ay nagsisimulang lumaki, at iba pa hanggang sa kabilugan ng buwan. Ang buong Buwan ay sumisikat sa silangang kalangitan at halos sumusunod sa araw-araw na landas ng Araw anim na buwan na ang nakararaan. Kaya, sa hilagang hemisphere sa mga buwan ng tag-araw, kapag ang Araw ay sumisikat sa hilagang-silangan, tumataas nang mataas at lumulubog sa hilagang-kanluran - ang Buwan, naman, ay sumisikat sa timog-silangan, hindi tumataas nang mataas sa abot-tanaw, at lumulubog sa timog sa umaga.kanluran (tulad ng Araw sa araw sa hilagang hemisphere sa taglamig). Ang pagkakaroon ng mga intersection ng mga eroplano ng lunar at earth's orbits ay nagbibigay sa atin ng pagkakataon na obserbahan ang mga phenomena tulad ng solar at lunar eclipses. Gayunpaman, nangyayari lamang ang mga ito kung ang mga sumusunod na kondisyon, na independiyente sa isa't isa, ay sabay-sabay na natutugunan - ang Buwan sa landas nito na may kaugnayan sa mga bituin ay dapat na malapit sa punto ng intersection ng landas na ito sa ecliptic, at dapat ding magkaroon ng bagong buwan (para sa solar eclipse) o full moon (para sa lunar eclipse).
Ang maliwanag na paggalaw ng mga planeta
Ang mga orbital na eroplano ng mga planeta ay may pagkahilig na hindi hihigit sa ilang degree sa eroplano ng orbit ng Earth, samakatuwid, ang kanilang maliwanag na landas na nauugnay sa mga bituin ay dumadaan malapit sa ecliptic, ngunit ang tilapon ng paggalaw na ito ay mas kumplikado kaysa sa na ng Araw at Buwan. Sa una ay gumagalaw sa parehong direksyon tulad ng Buwan at Araw (mula sa kanluran hanggang silangan (pasulong na paggalaw)), ang mga planeta sa ilang mga punto ay nagsisimulang bumagal, huminto, at pagkatapos ay lumilipat ng ilang oras mula silangan hanggang kanluran (retrograde motion), pagkatapos kung saan sila ay bumagal muli at muli lumipat sa direktang paggalaw. Ang tilapon ng paggalaw kapag nagbabago ng mga direksyon ay may hugis ng isang loop.
Ang paggalaw ng mga planeta na mas malapit sa Araw kaysa sa Earth (inferior planets) ay medyo naiiba sa paggalaw ng mga planeta na mas malayo sa Earth (itaas na mga planeta). Ang Venus ay gumagalaw sa kalangitan nang mas mabilis kaysa sa Araw sa pasulong na direksyon, naabutan ito, pagkatapos ay huminto nang hindi hihigit sa 47 degrees mula sa Araw (ito ang punto ng maximum na angular na distansya mula sa luminary (eastern elongation)), pagkatapos nito ay lumipat sa isang retrograde na galaw at pumasa sa Araw muli at muling humihinto nang hindi hihigit sa 47 degrees mula sa luminary (western elongation) pagkatapos ay muling lumipat sa direktang paggalaw. Ang Mercury ay gumagalaw din, ang laki lamang ng loop ay magiging mas maliit, dahil ang Mercury ay mas malapit sa Araw at ang angular na distansya nito mula sa araw ay napakaliit, isang maximum na 28 degrees. Sa kaso ng Mars at iba pang mga planeta sa itaas, ang paggalaw sa pasulong na direksyon ay magiging mas mabagal kaysa sa Araw, samakatuwid, ang mga planeta ay unti-unting mahuhuli sa likod nito, habang lalong nasa kanluran ng araw. Kapag ang planeta ay nasa tapat na direksyon mula sa Araw, ang paggalaw nito laban sa background ng mga bituin ay bumagal, at ito ay lilipat sa isang paatras na paggalaw, na sa lalong madaling panahon ay bumagal at muling lilipat sa isang pasulong na paggalaw, pagkatapos nito ang planeta. magsisimulang lumapit sa Araw sa kalangitan. Kung mas malayo ang itaas na planeta, mas maliit ang laki ng loop kapag nagbabago ang mga direksyon ng paggalaw.
Ang mga pagbabago sa direksyon ng paggalaw ay sanhi ng hindi pantay na bilis ng orbital ng mga planeta. Ang retrograde motion ng Venus at Mercury ay nangyayari kapag naabutan nila ang Earth, gumagalaw sa kanilang orbit at kasabay nito ay nasa parehong panig ng Araw kasama ng Earth. At sa kaso ng mga itaas na planeta, sa kabaligtaran, naabutan sila ng Earth at dahil dito ay nakakatanggap sila ng isang retrograde na paggalaw. Ang mga loop ay nakuha dahil sa ang katunayan na ang mga planetary orbit ay hindi nakahiga sa parehong eroplano, ngunit mayroon, kahit na maliit, mga hilig na nauugnay sa eroplano ng orbit ng lupa.
Maliwanag na galaw ng mga bituin
Nang isinasaalang-alang ang maliwanag na paggalaw ng mga katawan ng Solar System, ang pariralang "kilos na nauugnay sa mga bituin" ay madalas na binanggit, na maaaring magbigay ng impresyon na ang mga bituin ay ganap na hindi gumagalaw. Sa katotohanan, hindi ito ang kaso, ang bilis lamang ng mga bituin ay napakaliit kumpara sa mga distansya sa kanila na halos imposibleng mapansin ang kanilang paggalaw sa mata, kahit na sa paglipas ng mga dekada. Ang paggalaw ay pinakamahusay na nakikita sa mga bituin na may mataas tunay na bilis sa buong linya ng paningin ng tagamasid at sa parehong oras ay nasa relatibong kalapitan pa rin sa Araw, upang ang bilis na ito ay kahit papaano ay kapansin-pansin, dahil kapag inalis mula sa daan-daang light years, kahit na sa transverse na bilis na daan-daang km/s, ang posisyon ng bituin ay magbabago nang napakabagal. Sa mga bituin (maliban sa Araw), ang Barnard's Star ay may pinakamataas na tamang paggalaw sa kalangitan - isang napakadilim na pulang dwarf, na, sa kabila ng layo na 6 na light years mula sa Araw, ay hindi nakikita ng mata. Ngunit, gayunpaman, ang bituin na ito ay gumagalaw sa kalangitan ng 10 arcsecond bawat taon, na higit sa 180 beses na mas mababa kaysa sa nakikitang diameter nito kabilugan ng buwan. Hindi mahirap hulaan na ito ay tumatagal ng humigit-kumulang sa parehong bilang ng mga taon para sa isang bituin upang lumipat laban sa background ng mas malayong mga bituin sa kalangitan sa isang distansya na katumbas ng laki ng Buwan. Ngunit isa lamang itong bituin na may napakalaking tamang galaw; para sa ibang mga bituin ang mga galaw na ito ay mas mabagal.
Ang paggalugad sa kalawakan ay matagal nang lumampas sa imahinasyon:
– bawat taon ang mga astronaut ay lumalampas sa Earth;
– ang mga tao ay naglulunsad ng mga satellite, na ang ilan ay tumawid na sa solar system;
– Ang mga malalaking teleskopyo ay nagmamasid sa mga bituin mula sa orbit ng ating planeta.
Sino ang unang pioneer sa langit? Anong mga hindi kapani-paniwalang teorya ang nasa likod ng ating mga nakamit sa kalawakan? Ano ang hinaharap para sa atin? Ang aklat na ito ay maikli at malinaw na magsasabi sa iyo tungkol sa karamihan mahahalagang tuklas sa larangan ng astronomiya, tungkol sa mga taong gumawa sa kanila.
Manatiling napapanahon sa mga siyentipikong pagtuklas - sa loob lamang ng isang oras!
Aklat:
| <<< Назад
|
Pasulong >>> |
Ang mga obserbasyon at pagsukat ni Tycho Brahe ay nagbigay-daan sa kanyang estudyante, ang German scientist na si Johannes Kepler, na gumawa susunod na hakbang sa pag-unlad ng astronomiya.
Geocentric Ptolemaic world system at Copernican heliocentric system
Sa pagkalkula ng orbit ng Mars, natuklasan ni Kepler na ito ay hindi isang bilog, tulad ng pinaniniwalaan ni Copernicus at iba pang mga siyentipiko, ngunit isang ellipse. Sa una, hindi niya pinalawig ang konklusyong ito sa ibang mga planeta, ngunit nang maglaon ay napagtanto niya na hindi lamang ang Mars, kundi ang lahat ng mga planeta ay may ellipsoidal orbit. Kaya, natuklasan ang unang batas ng planetary motion ni Kepler. SA modernong pagbabalangkas ganito ang tunog: ang bawat planeta ng solar system ay umiikot sa isang ellipse, sa isa sa foci kung saan matatagpuan ang Araw.
Ang ikalawang batas ng planetary motion ay isang lohikal na kinahinatnan ng una. Bago pa man ang pagbabalangkas ng unang batas, habang pinagmamasdan ang paggalaw ng Mars, napansin ni Kepler na mas mabagal ang paggalaw ng planeta habang malayo ito sa Araw. Ang elliptical na hugis ng orbit ay ganap na nagpapaliwanag sa tampok na ito ng paggalaw. Sa pantay na yugto ng panahon, ang isang tuwid na linya na nagkokonekta sa isang planeta sa Araw ay naglalarawan ng mga pantay na lugar - ito ang pangalawang batas ni Kepler.
Ipinapaliwanag ng pangalawang batas ang pagbabago sa bilis ng planeta, ngunit hindi nagbibigay ng anumang mga kalkulasyon. Ang pormula para sa pagkalkula kung gaano kabilis ang pag-ikot ng mga planeta at kung gaano katagal ang kinakailangan upang maglakbay sa paligid ng Araw ay ang ikatlong batas ni Kepler.
Ang pananaliksik ni Kepler ay nagtapos sa pagtatalo sa pagitan ng mga sistema ng mundo nina Ptolemy at Copernicus. Siya ay nakakumbinsi na pinatunayan na ang Araw, hindi ang Earth, ang nasa gitna ng ating sistema. Pagkatapos ng Kepler, walang karagdagang pagtatangka ang ginawa sa siyentipikong mundo upang buhayin ang geocentric system.
Ang katumpakan ng tatlong batas ng planetary motion na natuklasan ni Kepler ay kinumpirma ng marami mga obserbasyon sa astronomiya. Gayunpaman, ang batayan at mga dahilan para sa mga batas na ito ay nanatiling hindi maliwanag hanggang sa katapusan ng ika-17 siglo. Ang henyo ni Newton ay hindi nagpakita ng sarili.
Alam ng lahat ang kuwento kung paano natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon: isang mansanas ang nahulog sa kanyang ulo, at napagtanto ni Newton na ang mansanas ay naaakit sa Earth. Sa pinalawig na bersyon ng alamat na ito, mayroon ding Buwan, na tiningnan ng siyentipiko habang nakaupo sa ilalim ng puno ng mansanas.
Matapos bumagsak ang mansanas, napagtanto ni Newton na ang puwersa na naging sanhi ng pagbagsak ng mansanas at ang puwersa na nagpapanatili sa Buwan sa orbit ng Earth ay pareho ang kalikasan.
Sa katotohanan, siyempre, ang lahat ay malayo sa napakasimple. Bago ang pagtuklas ng sikat na batas, si Newton ay nagtalaga ng maraming taon sa pag-aaral ng mekanika, ang mga batas ng paggalaw at pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Hindi siya ang unang nagmungkahi ng pagkakaroon ng gravitational forces. Nagsalita si Galileo Galilei tungkol dito, ngunit naniniwala siya na ang pagkahumaling sa Earth ay kumikilos lamang sa ating planeta at umaabot lamang sa Buwan. Si Kepler, na nakatuklas ng mga batas ng planetary motion, ay nakatitiyak na sila ay eksklusibong gumagana sa kalawakan at walang kaugnayan sa terrestrial physics. Nagawa ni Newton na pagsamahin ang dalawang pamamaraang ito - siya ang unang nakaalam nito mga pisikal na batas, pangunahin ang batas ng unibersal na grabitasyon, ay pangkalahatan at naaangkop sa lahat ng materyal na katawan.
Ang kakanyahan ng batas ng unibersal na grabitasyon ay bumaba sa katotohanan na mayroong atraksyon sa pagitan ng ganap na lahat ng mga katawan sa Uniberso. Ang puwersa ng pagkahumaling ay nakasalalay sa dalawang pangunahing dami - ang masa ng mga katawan at ang distansya sa pagitan nila. Kung mas mabigat ang katawan, mas malakas itong umaakit ng mas magaan na katawan. Inaakit ng Earth ang Buwan at pinapanatili ito sa orbit nito. Ang Buwan ay mayroon ding tiyak na epekto sa ating planeta (nagdudulot ito ng pagtaas ng tubig), ngunit ang puwersa ng gravitational ng Earth, dahil sa mas malaking masa nito, ay mas malaki.
Bilang karagdagan sa batas ng unibersal na grabitasyon, binuo ni Newton ang tatlong batas ng paggalaw. Ang una sa kanila ay tinatawag na batas ng pagkawalang-galaw. Ito ay nagsasaad: kung walang puwersa na ilalapat sa isang katawan, ito ay mananatili sa isang estado ng pahinga o uniporme paggalaw ng rectilinear. Ipinakilala ng pangalawang batas ang konsepto ng puwersa at acceleration, at ang dalawang dami na ito, gaya ng pinatunayan ni Newton, ay nakasalalay sa masa ng katawan. Kung mas malaki ang masa, mas mababa ang acceleration para sa isang partikular na puwersa. Inilalarawan ng ikatlong batas ni Newton ang pakikipag-ugnayan ng dalawang materyal na bagay. Ang pinakasimpleng pormulasyon nito ay nagsasabing: ang aksyon ay katumbas ng reaksyon.
Ang mga pagtuklas na ginawa ni Isaac Newton at ang mga pormula na kanyang hinango ay nagbigay sa astronomiya ng isang makapangyarihang kasangkapan na naging posible upang isulong ang agham na ito sa malayo. Maraming phenomena na walang paliwanag noon ang nagpahayag ng kanilang kalikasan. Naging malinaw kung bakit umiikot ang mga planeta sa Araw, at ang mga satellite ay umiikot sa mga planeta, nang hindi lumilipad sa kalawakan: hawak sila ng puwersa ng grabidad. Ang bilis ng mga planeta ay nananatiling pare-pareho dahil sa batas ng pagkawalang-galaw. Ang bilog na hugis ng mga celestial na katawan ay nakatanggap din ng paliwanag nito: ito ay nakuha dahil sa grabidad, pagkahumaling sa isang mas malaking sentro.
| <<< Назад
|
Pasulong >>> |
