Planetárne konfigurácie sú niektoré charakteristické vzájomné polohy planét, Zeme a Slnka..

V prvom rade si všimneme, že podmienky viditeľnosti planét zo Zeme sa výrazne líšia pre vnútorné planéty (Venuša a Merkúr), ktorých obežné dráhy ležia vo vnútri obežnej dráhy Zeme, a pre planéty. externé(iné).

Vnútorná planéta môže byť medzi Zemou a Slnkom alebo za Slnkom. V takýchto polohách je planéta neviditeľná, keďže sa stráca v lúčoch Slnka. Tieto polohy sa nazývajú konjunkcie planéta-Slnko. Pri nižšej konjunkcii je planéta najbližšie k Zemi a pri vyššej konjunkcii je od nás najďalej(obr. 28).

Je ľahké vidieť, že uhol medzi smermi od Zeme k Slnku a k vnútornej planéte nikdy neprekročí určitú hodnotu a zostáva ostrý. Toto hraničný uhol sa nazýva najväčšia vzdialenosť planéty od Slnka. Najväčšia vzdialenosť Merkúra dosahuje 28 °, Venuša - až 48 °. Preto sú vnútorné planéty vždy viditeľné v blízkosti Slnka, buď ráno na východnej oblohe, alebo večer na západnej oblohe. Vzhľadom na blízkosť Merkúra k Slnku je zriedka možné vidieť túto planétu voľným okom.

Venuša sa na oblohe vzďaľuje od Slnka pod väčším uhlom a je jasnejšia ako všetky hviezdy a planéty. Po západe slnka zostáva na oblohe dlhšie v ranných lúčoch a je dobre viditeľný aj na jeho pozadí. Je dobre viditeľný aj pri rannom svetle. Je ľahké pochopiť, že v južnej časti oblohy a uprostred noci nevidno ani Merkúr, ani Venušu.

Ak sa pri prechode medzi Zemou a Slnkom premietne Merkúr alebo Venuša na slnečný disk, potom sú na ňom viditeľné ako malé čierne krúžky. Takéto prechody cez disk Slnka počas nižšej konjunkcie Merkúra a najmä Venuše sú pomerne zriedkavé, nie častejšie ako každých 7-8 rokov.

Pologuľa vnútornej planéty osvetlená Slnkom je pre nás v rôznych polohách vzhľadom k Zemi viditeľná rôzne (obr. 29). Preto pre pozemských pozorovateľov vnútorné planéty menia svoje fázy, podobne ako Mesiac. V nižšej konjunkcii so Slnkom sa planéty otáčajú svojou neosvetlenou stranou k nám a sú neviditeľné. Trochu ďalej od tejto polohy majú tvar kosáka. Ako sa uhlová vzdialenosť planéty od Slnka zväčšuje, uhlový priemer planéty sa zmenšuje a šírka polmesiaca sa zväčšuje. Keď je uhol planéty medzi smermi k Slnku a Zemi 90°, vidíme presne polovicu osvetlenej pologule planéty. Takáto planéta je počas nadradenej konjunkcie úplne obrátená k nám svojou dennou hemisférou. Potom je však stratená v slnečných lúčoch a neviditeľná.

Vonkajšie planéty sa môžu nachádzať za Slnkom vo vzťahu k Zemi (v konjunkcii s ňou), ako Merkúr a Venuša, a potom sa tiež strácajú v slnečných lúčoch. Ale môžu byť umiestnené aj na pokračovaní priamky Slnko – Zem, takže Zem je medzi planétou a Slnkom. Táto konfigurácia sa nazýva opozícia. Je to najvhodnejšie na pozorovanie planéty, pretože v tomto čase je planéta po prvé najbližšie k Zemi, po druhé, jej osvetlená pologuľa je otočená smerom k nej a po tretie, je na oblohe na mieste oproti Slnku. planéta je v hornej kulminácii je okolo polnoci, a preto je viditeľná dlho pred aj po polnoci.

Momenty planetárnych konfigurácií a podmienky ich viditeľnosti v danom roku sú uvedené v „Školskom astronomickom kalendári“.

2. Synodické obdobia revolúcie planét a ich spojenie s hviezdnymi obdobiami

Planéty pozorujeme zo Zeme, ktorá sama obieha okolo Slnka. Tento pohyb Zeme treba brať do úvahy, aby sme zistili obežné doby planét v nerotujúcej inerciálnej sústave, alebo, ako sa často hovorí, vo vzťahu ku hviezdam.

Obdobie revolúcie planét okolo Slnka vo vzťahu k hviezdam sa nazýva hviezdne alebo hviezdne obdobie.

Čím bližšie je planéta k Slnku, tým väčšia je jej lineárna a uhlová rýchlosť a tým kratšia je hviezdna perióda otáčania okolo Slnka.

Potvrďte to štúdiom prílohy V.

Z priamych pozorovaní sa však neurčuje hviezdna perióda revolúcie planéty, ale doba, ktorá uplynie medzi jej dvoma po sebe nasledujúcimi rovnomennými konfiguráciami, napríklad medzi dvoma po sebe nasledujúcimi konjunkciami (opozíciami). Toto obdobie je tzv synodické obdobie revolúcie. Po určení synodických periód 5 z pozorovaní sa pomocou výpočtov zistia hviezdne periódy revolúcie planét T.

Pozrime sa, ako súvisia synodické a hviezdne obdobia revolúcie planét na príklade Marsu.

Čím sú planéty bližšie k Slnku, tým rýchlejšie sa pohybujú. Preto ho po opozícii Marsu začne predbiehať Zem. Každým dňom sa bude od neho vzďaľovať. Keď ho predbehne o celú zákrutu, opäť dôjde ku konfrontácii.

Synodické obdobie vonkajšej planéty je časové obdobie, po ktorom Zem predbehne planétu o 360°, keď sa pohybujú okolo Slnka.

Účel lekcie:

Vedieť:

Byť schopný:

Zobraziť obsah dokumentu
„Konfigurácie planét. synodické obdobie"

Dátum:

10b: 01.11.2017

10a, 11: 17.11.2017

Téma: Planetárne konfigurácie. Synodické obdobie

Účel lekcie: zvážiť planetárne konfigurácie: opozíciu a konjunkciu. Periodické zmeny podmienok viditeľnosti vnútorných a vonkajších planét. Spojenie medzi synodickým a siderickým (hviezdnym) obdobím revolúcie planét.

Vedieť: definície pojmov: konfigurácia planét; synodické a siderické (hviezdne) obdobia planetárnej revolúcie.

Byť schopný: vyriešiť problémy s výpočtom hviezdnych periód revolúcie vnútorných a vonkajších planét.

Počas vyučovania.

Organizovanie času.

Pozdrav.Kontrola prítomných a pripravenosti na hodinu.

Aktualizácia základných vedomostí.

Frontálny prieskum k materiálu §10, str.54

Učenie sa nového materiálu.

Konfigurácia planét je ich relatívnou polohou.

Planéty Slnečnej sústavy sa delia na vnútorné (ktoré sú bližšie k Slnku ako Zem – Merkúr a Venuša) a vonkajšie (všetky ostatné).

Konfigurácie vnútorných planét.

Konjunkcia – konfigurácia, pri ktorej sa planéta a Slnko premietajú do toho istého bodu nebeskej sféry, teda viditeľné na rovnakom mieste (hoci v skutočnosti planéta nemusí byť viditeľná vôbec). Pripojenie môže byť horné alebo spodné.

Opozícia – Zem je medzi touto planétou a Slnkom.

Predĺženie (najväčšia vzdialenosť) - planéta je v takom bode svojej obežnej dráhy, že smer k nej od Zeme je dotyčnicou k obežnej dráhe tejto planéty.

Niektoré konfigurácie vonkajších planét opakujú konfigurácie vnútorných planét – ide o opozíciu a nadradenú konjunkciu (v princípe nemôže dôjsť k podradenej konjunkcii vonkajšej planéty, pokiaľ sa Vesmír neponorí do globálneho chaosu).

Na druhej strane existujú konfigurácie, ktoré sú špeciálne pre vonkajšie planéty – ide o východnú a západnú kvadratúru.

Hviezdne a synodické obdobia.

Hviezdna (hviezdna, T) perióda otáčania planéty je čas, počas ktorého planéta vykoná úplnú rotáciu okolo Slnka (alebo planéty, okolo ktorej obieha, ak hovoríme o satelite).

Synodická perióda rotácie planéty (S) je čas medzi dvoma rovnakými konfiguráciami danej planéty.

Čím je planéta bližšie k Slnku, tým je jej hviezdna perióda kratšia.

Uvažujme dve planéty: P 1 a P 2 také, že P 1 je bližšie k Slnku ako P 2 . Nech k ich spojeniu dôjde v určitom okamihu. Potom planéta P 1 začne predbiehať P 2 na základe 1. Je jasné, že P 1 prekročí 360/T 1 (stupňov) za 1 deň a P 2, v tomto poradí, 360/T 2 (stupňov). Spojenie sa zopakuje, keď P 1 predbehne P 2 o 360˚, čo znamená, že sa to stane za S, potom

Transformáciou dostaneme vzorec

Upevnenie materiálu.

Úloha 1.Ako často sa opakujú opozície Marsu, ktorého hviezdna perióda je 1,9 roka?

Vzhľadom na to: P = 1,9 g.

T = 1 rok

Nájsť: S = ?

Riešenie:

Mars - vonkajšia planéta

1/S = 1/T - 1/P;

S = T*P/(P – T);

S = 1,9/0,9 ≈ 2,1 g.

Odpoveď: S ≈ 2.1

Úloha 2. Cvičenie 9.Nie. 5. Po akom čase sa ručička minúty (T) a hodiny (P) stretnú na ciferníku hodín?

Vzhľadom na to: T = 1 hodina

Nájsť: S = ?

Riešenie:

Sentry – pomalý (podobne ako na vonkajšej planéte)

1/S = 1/T - 1/P;

S = T*P/(P – T);

S = 1*12/(12-11)=12/11 = 1,(09) hodín.

odpoveď: S ≈ 1,09 hodiny.

D/z:§ 11, str. 9 (№1-4, 6), str.57

Konfigurácie – vzájomné polohy telies slnečnej sústavy viditeľné na oblohe.

nižšie,(Merkúr, Venuša) - bližšie k Slnku ako Zem.

Pre nižšie planéty: Spodné pripojenie ( 1) - planéta medzi Slnkom a Zemou. (Obrázok 17.)

Obr 17. Schéma konfigurácií nižších planét, konjunkcia,

4 – najväčšia východná elongácia

Horné pripojenie (3) - planéta je od Zeme ďalej ako Slnko.

Západné (2) a východné (4) predĺženia– uhlová vzdialenosť planéty od priamky Zem – Slnko.

Poradie prechodu: 1 – spodné spojenie, 2 – najväčšie západné predĺženie, 3 – vyššie.

Obrázok 18. Schéma konfigurácií horných planét

Pre vrchol planét

Pripojenie (1) – planéta za Slnkom.

Konfrontácia (opozícia) - p3. – Slnko a planéta sú na opačných stranách Zeme.

Západná (2) a východná kvadratúra (4).

Pre nižšie planéty je to možné prechod cez slnečný disk(vzácna udalosť).

Počas západnej elongácie sa planéta objaví nad horizontom a ide pod horizont pred Slnkom. Počas dňa sa nachádza nad obzorom a nie je viditeľný v lúčoch Slnka - ranná viditeľnosť. S východným predĺžením - večerná viditeľnosť,(planéta zapadá po Slnku).

Pre horné planéty je najpriaznivejším obdobím na pozorovanie opozícia. Lepšie je to počas zimnej opozície, keď sa planéty pohybujú cez súhvezdia Býka, Blížencov a Raka. Planéty stúpajú vysoko a sú viditeľné nad obzorom väčšinu dňa (noci sú dlhšie).

Planetárne orbitálne periódy

synodický (S) bodka – planéty - časový úsek medzi dvoma po sebe nasledujúcimi konfiguráciami rovnakého mena.

Siderický (T) alebo siderický planetárne obdobie - časové obdobie, počas ktorého planéta dokončí úplnú rotáciu okolo Slnka.

Hviezdne obdobie zemskej revolúcie je tzv hviezdny rok.

Rovnice synodického pohybu.

Pre nižšie planéty(1)

Pre vyššie planéty - (2)

Z pozorovaní sú určené S a.

Keplerove zákony

Kepler bol zástancom Kopernikovho učenia a dal si za úlohu vylepšiť svoj systém na základe pozorovaní Marsu, ktoré 20 rokov vykonával dánsky astronóm Tycho Brahe (1546 -1601) a niekoľko rokov aj samotný Kepler.

Na začiatku Kepler zdieľal tradičnú vieru, že nebeské telesá sa môžu pohybovať iba v kruhoch, a tak strávil veľa času hľadaním kruhovej dráhy pre Mars.

Po mnohých rokoch veľmi náročných výpočtov, keď sa vzdal všeobecnej mylnej predstavy o kruhovosti pohybov, Kepler objavil tri zákony planetárnych pohybov, ktoré sú v súčasnosti formulované takto:

1. Všetky planéty sa pohybujú po elipsách, v jednom z ohniskov (spoločnom pre všetky planéty) je Slnko.

2. Vektor polomeru planéty opisuje rovnaké oblasti v rovnakých časových intervaloch.

3. Druhé mocniny hviezdnych periód rotácií planét okolo Slnka sú úmerné tretím mocničkám hlavných polosí ich eliptických dráh.

Ako je známe, v elipse súčet vzdialeností od ktoréhokoľvek z jej bodov k dvom pevným bodom f1 a f2 ležiacim na jej osi AP a nazývaným ohniská je konštantná hodnota rovnajúca sa hlavnej osi AP (obr. 19). Vzdialenosť PO (alebo OA), kde O je stred elipsy, sa nazýva hlavná poloos a a pomer = e je excentricita elipsy. Ten charakterizuje odchýlky od kruhu, e=0.

Obrázok 19. a) Eliptická dráha, b) znázornenie druhého Keplerovho zákona.

Dráhy planét sa len málo líšia od kružníc, t.j. ich výstrednosti sú malé. Najmenšiu excentricitu má dráha Venuše (e=0,007), najväčšiu výstrednosť má dráha Pluta (e=0,249). Excentricita zemskej dráhy je e=0,017.

Podľa prvého Keplerovho zákona sa Slnko nachádza v jednom z ohnísk eliptickej obežnej dráhy planéty. Nech je na obr. 19 a toto je ohnisko f 1 (C – Slnko). Potom sa bod dráhy P najbližšie k Slnku nazýva perihélium a bod A najvzdialenejší od Slnka sa nazýva afélium. Hlavná os dráhy AP sa nazýva apsidálna čiara a čiara f 1 P, spájajúca Slnko a planétu P na jej dráhe, je polomer – vektor planéty.

Vzdialenosť planéty od Slnka v perihéliu

q = a (1-e), (2,3)

Q = a (1 + e). (2.4)

Priemerná vzdialenosť planéty od Slnka sa považuje za hlavnú os obežnej dráhy.

Telesá sa teda podľa moderných koncepcií v slnečnej sústave pohybujú po elipsách, v jednom z ohnísk, v ktorom sa nachádza Slnko.

Podmienky viditeľnosti planét sa menia inak: ak Merkúr a Venušu možno vidieť iba ráno alebo večer, potom zvyšok - Mars, Jupiter a Saturn - sú viditeľné aj v noci. Niekedy nemusí byť jedna alebo viac planét vôbec viditeľné, pretože sa nachádzajú na oblohe blízko Slnka. V tomto prípade sa hovorí, že planéta je v konjunkcii so Slnkom. Ak sa planéta nachádza na oblohe blízko bodu diametrálne opačného k Slnku, potom je v opozícii. V tomto prípade sa planéta objaví nad obzorom v čase, keď Slnko zapadá, a zapadá súčasne s východom Slnka. V dôsledku toho je planéta celú noc nad horizontom. Konjunkcia a opozícia, ako aj iné charakteristické polohy planéty vzhľadom na Slnko sa nazývajú konfigurácie. Vnútorné planéty (Merkúr a Venuša), ktoré sú vždy vo vnútri obežnej dráhy Zeme, a vonkajšie, ktoré sa pohybujú mimo nej (všetky ostatné planéty), menia svoje konfigurácie rôznymi spôsobmi. Názvy rôznych konfigurácií vnútorných a vonkajších planét, ktoré charakterizujú polohu planéty vzhľadom na Slnko na oblohe, sú uvedené nižšie.

Planetárne konfigurácie. Vysvetľujúci obrázok nájdete nižšie vpravo.

• Obr.1 Západná elongácia pre vnútornú planétu a opozícia pre vonkajšiu (Zem - T) Obr.
• Obr.2 Východná elongácia pre vnútornú planétu a konjunkcia pre vonkajšiu
• Obr. 3 Dolná konjunkcia pre vnútornú planétu a západná kvadratúra pre vonkajšiu
• Obr.4 Horná konjunkcia pre vnútornú planétu a východná kvadratúra pre vonkajšiu

Je jasné, že podmienky viditeľnosti planéty v tej či onej konfigurácii závisia od jej polohy vo vzťahu k Slnku, ktoré planétu osvetľuje, a k Zemi, z ktorej ju pozorujeme. Obrázok vyššie ukazuje, aké sú vzájomné polohy Zeme T, planéty P1, P2 a Slnka S vo vesmíre v rôznych konfiguráciách. Jediná konfigurácia, v ktorej môže byť akákoľvek planéta, či už vnútorná alebo vonkajšia, je nadradená konjunkcia. V tomto prípade sa nachádza na čiare spájajúcej stredy Slnka, Zeme a planéty za Slnkom - „nad ním“. Preto Slnko, vedľa ktorého sa planéta na oblohe nachádza, ju neumožňuje vidieť. Ak sa vnútorná planéta nachádza na rovnakej línii medzi Zemou a Slnkom, dochádza k jej nižšej konjunkcii so Slnkom. Vonkajšia planéta môže byť v akejkoľvek uhlovej vzdialenosti od Slnka (od 0 do 180°). Keď je 90°, hovorí sa, že planéta je v kvadratúre. Pre vnútorné planéty je maximálna možná uhlová vzdialenosť od Slnka (v predĺžení) malá: pre Venušu - do 48° a pre Merkúr - iba 28°. Planetárne konfigurácie sa periodicky opakujú.

Časové obdobie medzi dvoma po sebe nasledujúcimi konfiguráciami planéty s rovnakým názvom (napríklad nadradené konjunkcie) sa nazýva jej synodické obdobie. Dokonca aj v staroveku, keď sa verilo, že planéty sa točia okolo Zeme, pre každú z nich bolo na základe dlhoročných pozorovaní určené synodické obdobie revolúcie. Podľa heliocentrickej sústavy samotná Zem obieha okolo Slnka s periódou rovnajúcou sa roku. Tento pohyb je potrebné vziať do úvahy, aby sme zistili periódy otáčania planét v nerotujúcej inerciálnej referenčnej sústave, alebo, ako sa hovorí, vo vzťahu k hviezdam. Obdobie otáčania planéty okolo Slnka vo vzťahu k hviezdam sa nazýva hviezdne (alebo hviezdne) obdobie. Je zrejmé, že vo svojom trvaní sa synodické obdobie planéty nezhoduje ani s jej hviezdnym obdobím, ani s rokom, ktorý je hviezdnym obdobím zemskej revolúcie. Uvažujme, ako súvisí synodické obdobie planéty s hviezdnymi obdobiami Zeme a samotnej planéty. Nech sa hviezdna perióda otáčania vonkajšej planéty rovná P, hviezdna perióda Zeme T a synodická perióda S. Potom sa uhlové rýchlosti ich orbitálneho pohybu budú rovnať 360°/P a 360°/T, resp. Od okamihu akejkoľvek konfigurácie (napríklad opozície) po ďalšiu podobnú konfiguráciu prejde planéta oblúk svojej obežnej dráhy rovný 360° j. š. Počas rovnakého časového obdobia (počas synodického obdobia) prejde Zem oblúk o 360° väčší, čo sa rovná 360°/ T S. Potom:

360°/T S-360°/PS S=360°,

Vzorec pre vnútornú planétu bude takmer rovnaký:

V dôsledku toho, ak poznáme synodickú periódu planéty, môžeme vypočítať jej hviezdnu periódu revolúcie okolo Slnka.

Kniha riešení astronómie pre 11. ročník na lekciu č. 6 (pracovný zošit) - Kopernikov heliocentrický systém

1. Stručne opíšte systémy sveta:

a) podľa Ptolemaia: geocentrický systém, všetky nebeské telesá sa pohybujú okolo nehybnej Zeme, ktorá je stredom.

b) podľa Koperníka: Zem je tretia planéta od Slnka a otočí Slnko za jeden hviezdny rok; planéty sa pohybujú v priestore okolo Slnka - stredu.

2. Doplňte vety.

Planéta je nebeské teleso pohybujúce sa okolo hviezdy v jej gravitačnom poli, ktoré má tvar blízky gule a žiari svetlom odrazeným od hviezdy.

Okrem všeobecného denného pohybu planét sú na pozadí hviezd opísané zložité dráhy podobné slučkám. Pri pomalom pohybe zo západu na východ sa pohyb planéty nazýva priamy a pri pohybe z východu na západ - reverzný alebo retrográdny.

Planetárne konfigurácie sú charakteristické vzájomné polohy planét, Zeme a Slnka.

3. Zoznam:

a) nižšie planéty: Venuša a Merkúr;
b) horné planéty: Mars, Jupiter, Urán, Neptún, Saturn.

4. Pomocou obrázku 6.1 označte hlavné konfigurácie planét, keď sa nachádzajú v bodoch 1-8.

1. Zlúčenina
2. horné pripojenie
3. najväčší posun (východné predĺženie)
4. spodné pripojenie
5. najväčší posun (západné predĺženie)
6. konfrontácia
7. východná kvadratúra
8. západná kvadratúra

5. Pomocou obrázku 6.1 odpovedzte na otázky.

V akej konfigurácii sa nižšia planéta približuje k minimálnej vzdialenosti od Zeme?

V spodnom zapojení.

V akej konfigurácii sa horná planéta približuje k minimálnej vzdialenosti od Zeme?

V konfrontácii.

6. Vyplňte tabuľku podmienok viditeľnosti pre planéty zo Zeme (priaznivé, nepriaznivé podmienky viditeľnosti).

7. Aké planéty môžu prechádzať cez disk Slnka?

Venuša, Merkúr.

8. Definujte pojmy.

Synodická orbitálna perióda je časový interval medzi dvoma po sebe nasledujúcimi planetárnymi konfiguráciami rovnakého mena.

Hviezdna (alebo hviezdna) perióda revolúcie je časový úsek, počas ktorého planéta vykoná úplnú rotáciu okolo Slnka na svojej obežnej dráhe vzhľadom na hviezdy.

9. Napíšte vzorce vzťahu medzi synodickým a hviezdnym obdobím revolúcií:

a) pre nižšie planéty: 1/S = 1/T = 1/T Z
b) pre horné planéty: 1/S = 1/T З - 1/T

10. Riešte problémy.

Možnosť 1.

1. Aké je synodické obdobie Marsu, ak jeho hviezdna perióda je T - 1,88 pozemského roka?

2. Merkúrove spodné konjunkcie sa opakujú po 116 dňoch. Určte hviezdnu periódu Merkúra.

Možnosť 2.

1. Určte hviezdnu periódu Venuše, ak sa jej podradné konjunkcie vyskytujú každých 584 dní.

2. Po akom čase sa Jupiterove opozície opakujú, ak jeho hviezdna perióda je T = 11,86 roka?