ГоловнаРеєстраціяВхід Сайт викладача Бажан А.П. Среда, 23.08.2017, 01:39
  Каталог файлів Вітаю Вас Гість | RSS

 
 
Головна » Файли » Дисципліни » Астрономія

Заняття №4
06.06.2017, 04:43

Тема: Сонячні та місячні затемнення. Закони Кеплера.

План

1. Видимий рух Сонця.

2. Сонячні та місячні затемнення.

3. Видимі рухи планет. Закони Кеплера.

Література:

1. Климишин І.А., Крячко І.П.  Астрономія: Підручник для 11 класу загально-освітніх навчальних закладів. – К. Знання України,  2003. – 192 с.  § 7 - §9.

2. Пришляк М.П. Астрономія 11 кл.: підручник для        загальноосвітніх навчальних закладів.: Х. «Ранок» 2012. §4.

 

1. Видимий рух Сонця.

      Зміна вигляду зоряного неба у різні пори року свідчить про те, що Сонце зміщується на тлі зір. Його видимий річний рух відбувається назустріч обертанню небесної сфери на 10 (4 хв) за добу за рік  у 3600 (24 год), тобто здійснює один повний оберт серед зір на небі.  

     Переконливим показником зміни вигляду зоряного неба на певний момент доби і року є Ківш Великої Ведмедиці.

     Лінія,  проведена від Полярної зорі через середину відстані між зорями g і δ, вказує положення точки осіннього рівнодення Ω, а точніше – її кутову відстань від небесного меридіана. Це дає змогу побудувати зоряний годинник, за яким можна визначати як місцевий сонячний час Тλ, так і зоряний час s.

    Шлях Сонця на небі уздовж екліптики пролягає серед певних сузір’їв, які називають зодіакальними.

     Для зручності відліку положення Сонця на екліптиці ( а також для визначення положень Місяця і планет) астрономи Давнього Вавілону 

2700 років тому розділили екліптику на 12 відрізків по 300.

    Знак Зодіака – це дуга екліптики протяжністю в 300, позначена назвою відповідного зодіакального сузір’я.

Знаки Зодіака відлічують уздовж екліптики на схід від точки весняного рівнодення в такому порядку; Овен, Телець, Близнята, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козеріг, Водолій, Риби.

     Сонце, рухаючись по небесній сфері вздовж екліптики, то віддаляється від лінії небесного екватора, то наближається до неї, відбувається зміна його екваторіальних небесних координат – прямого піднесення aО і схилення δО.

21 березня Сонце перетинає небесний екватор  у точці весняного рівнодення, переходячи з південної півкулі неба у північну.

      У цей момент схилення Сонця  δО і пряме піднесення aО дорівнюють 0, в північній півкулі Землі починається астрономічна весна.

     Коли Сонце знаходиться в точці весняного рівнодення, то воно на всіх широтах сходить у точці сходу Е, а заходить у точці заходу W. На всій земній кулі день та ніч стають рівними між собою – це день весняного рівнодення.

    22 червня, у день літнього сонцестояння, Сонце найдальше відходить від лінії небесного екватора у північну небесну півкулю; у північній півкулі Землі починається астрономічне літо. В цей час aО=6h, а  δО=+23026¢, у північній півкулі тривалість дня найбільша, а ночі – найменша.

    23 вересня Сонце знову перетинає небесний екватор у точці осіннього рівнодення, переходячи з північної у південну небесну півкулю; у північній півкулі Землі настає астрономічна осінь.  В цей момент схилення Сонця  δО=0, а  aО=12h. День та ніч стають рівними між собою – день осіннього рівнодення.

    22 грудня у день зимового сонцестояння, Сонце знову найдальше відходить від лінії небесного екватора, але вже у південну небесну півкулю. Це – початок астрономічної зими  у північній півкулі. В цей день схилення Сонця δО=-23026¢, а пряме піднесення aО=18h.  В північній півкулі Землі тривалість дня стає найменшою, а ночі – найбільшою в році.

Внаслідок нахилу орбіти Землі промені на її поверхню падають на одних і тих же широтах під різними кутами, це і зумовлює зміну пір року.

2. Сонячні та місячні затемнення.

     Місяць – найближче до нас небесне тіло, природний супутник Землі.

Зміщення місяця серед зір відбувається дуже швидко: за 1 годину він проходить з заходу на схід майже на 0,5 0.

img35_6     Проміжок часу, за який місяць, описуючи повне коло на небесній сфері, повертається до тієї самої точки, називається сидеричним  або зоряним місяцем  і складає 27  доби.

    Поверхня Місяця світиться відбитим сонячним світло, тому його зовнішній вигляд змінюється залежно від того, яке положення він займає відносно Сонця. Зміна зовнішнього вигляду Місяця для спостерігача на Землі називається фазами місяця. Розрізняють 4 фази: новий місяць -1, перша чверть-3, повня-5, третя чверть-7.

Однакові фази Місяця повторюються через кожні S=29,5 доби, але настають вони в різних точках місячної орбіти – у кожному наступному місяці на 300 східніше порівняно з попереднім.

      Проміжок часу S     між двома однойменними фазами Місяця називається синодичним місяцем

      Тривалість синодичного місяця більша від сидеричного. З’ясуємо,  чому це так. Нехай у початковий момент Місяць у повні перебуває біля якоїсь зорі. Через 27,3 доби він знову зблизиться з нею. Але Земля за цей час зміститься по своїй орбіті ( а відповідно і Сонце на небесній сфері) на кут близько 27,30.  Тому, щоб зайняти те ж саме положення відносно Сонця і знову бути у повні, Місяць повинен рухатися ще 21/4 доби. Ця величина і складає різницю між сидеричним і синодичним місяцями.

       Земля і Місяць, освітлюючись Сонцем, відкидають тіні у вигляді конусів у бік, протилежний від Сонця. Рухаючись навколо Землі, Місяць двічі на місяць опиняється на лінії Земля – Сонце. У такі моменти і може настати сонячне чи місячне затемнення.

відбувається тоді, коли тінь від місяця потрапляє на поверхню Землі.         Воно спостерігається по різному в різних точках земної поверхні. Диск Сонця буде повністю закритим для спостерігача, який знаходиться всередині місячної тіні, діаметр якої на Землі складає Сонячне затемнення      100 км. У цій вузькій зоні спостерігатиметься повне  сонячне затемнення.

    На ділянках земної поверхні, куди падає півтінь від Місяця, буде спостерігатись часткове сонячне затемнення.

     У різних точках Землі сонячне затемнення настає в різний час. Внаслідок руху Місяця навколо Землі та обертання Землі навколо осі тінь Місяця переміщується по земній поверхні приблизно з заходу на схід, утворюючи смугу довжиною кілька тисяч кілометрів і максимальною шириною 270 км. Повна фаза затемнення, коли Сонце повністю закривається диском Місяця, триває не більше 7,5 хв.

      Місячне  затемнення відбувається тоді, коли Місяць потрапляє в конус тіні, відкинутої Землею.  Місячне затемнення видно на всій нічній півкулі Землі і для всіх точок цієї півкулі починається і закінчується одночасно.

    Повна фаза затемнення може тривати до 1 год 40 хв, а все місячне затемнення триває більше трьох годин. Місячні затемнення можуть відбуватись тільки під час повні.    Якби площина місячної орбіти збігалась із площиною екліптики, то сонячні та місячні затемнення спостерігались би кожного синодичного місяця. Але вона нахилена до площини екліптики під кутом 50, тому Місяць може пройти вище або нижче диска Сонця чи конуса тіні Землі..

    Щоб відбулося сонячне або місячне затемнення, необхідно, щоб Місяць у фазі нового місяця або ж у повні знаходився  недалеко від екліптики.

    Кожного року буває від двох сонячних затемнень до п’яти. Місячних затемнень може бути на рік два, три, а може і зовсім не бути.

   3. Видимі рухи планет. Закони Кеплера.

    За особливостями свого видимого руху на небесній сфері планети поділяються на 2 групи: нижні (Меркурій, Венера) і верхні (Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон)

    Найбільше кутове відхилення планети від Сонця на схід називається найбільшою східною елонгацією,  на захід – найбільшою західною елонгацією.

img51_6     При східній елонгації планету видно на заході у променях вечірньої заграви зразу після заходу Сонця (положення 4), через деякий час вона також заходить. Потім переміщуючись зворотнім рухом планета проходить між Землею і Сонцем і настає її нижнє сполучення із Сонцем (положення 1)

Верхнє сполучення (положення 3). Нижні планети подібно до маятника «коливаються» відносно Сонця.


Видимий рух нижньої планети

Особливістю видимого руху нижньої планети на небесній сфері є те, що вона перебуває відносно недалеко від Сонця. Саме тому ці планети можна спостерігати увечері після заходу Сонця (період вечірньої видимості) або ж уранці перед сходом Сонця (період ранкової видимості).

img52_6
Особливість руху верхньої планети.

 

         Коли верхню планету видно після заходу Сонця на західному небосхилі, вона переміщується  із заходу на схід, як і Сонце, але швидкість її руху менша, ніж у Сонця, тому Сонце наздоганяє планету, і вона на деякий час перестає бути видимою.

         Потім Сонце обжене планету, вона стає видимою на сході перед появою Сонця. Швидкість її прямого руху поступово зменшується, планета зупиняється, потім починає переміщення зворотним рухом із сходу на захід, її траєкторія нагадує петлю.

Особливості руху планет пов’язані з тим, що ми спостерігаємо їхній рух із Землі, яка обертається навколо Сонця.

Використовуючи дані Птоломея,  М. Коперник визначив відносні відстані кожної з планет від Сонця, а також їх сидеричні (відносно зір) періоди обертання навколо Сонця. Це дало змогу встановити  Кеплеру три закони руху планет.

 

  1. Кожна з планет рухається навколо Сонця по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.

 

 

 

 

 

 

 

 

Еліпс – це замкнена крива, сума відстаней до кожної точки якої від фокусів F1 I F2  рівна його великій осі, тобто 2а, де а – велика піввісь еліпса.

    Якщо Сонце перебуває у фокусі F1, а планета у точці Р, то відрізок прямої F1Р називається радіус – вектором планети.

    Відношення е=с/а, де с – відстань від фокуса еліпса до його центра, називається ексцентриситетом еліпса. Ексцентриситет визначає відхилення еліпса ( ступінь його витянутостіяяяяя0 від кола, для якого е=0.Орбіти планет у Сонячній системі дуже мало відрізняються від колових. Так, найменший ексцентриситет має орбіта Венери: е=0,007; найбільший – орбіта Плутона: е=0,249; ексцентриситет земної орбіти становить е=0,0167.

    Найближча до Сонця точка планетної орбіти П називається перигеєм, найдальша точка орбіти А – афелієм.

ІІ . Радіус вектор планети за однакові інтервали часу описує рівновеликі площі.

    З цього закону випливає висновок: оскільки площі 1 і 2 рівні, то по дузі Р1Р2 планета рухається з більшою швидкістю, ніж по дузі Р3Р4, тобто швидкість планети найбільша в перигеї П і найменша в афелії А.

ІІІ. Квадрати сидеричних періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт.

    Якщо сидеричні періоди обертання двох планет позначити Т1 і Т2,  а великі півосі еліпсів – відповідно а1 і а2, то третій закон Кеплера має вигляд

.

 

Завдання для самоконтролю

1. Через які зодіакальні сузір’я Сонце проходить навесні? Восени?

2. У чому полягає різниця між поняттями «зодіакальне сузір’я» і «знак Зодіака»?

3. З якою середньою кутовою швидкістю Місяць рухається по небесній сфері відносно Сонця?

4. Чому на картах зоряного неба не вказують шлях Місяця серед зір, а лише Сонця?

5. Чому Сонячні затемнення відбуваються не в кожну фазу нового місяця?

Намалюйте вигляд Місяця у фазі першої чверті. У який час доби він спостерігається у такій фазі?

6. За якими особливостями видимого руху планети поділяються на верхні та нижні?

7. Що таке радіус –вектор планети?

8. Що таке синодичний і сидеричний періоди обертання планет?

Категорія: Астрономія | Додав: Admin
Переглядів: 28 | Завантажень: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
 
 
Дисципліни

Пошук

Вхід на сайт

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Друзі сайту
  • Офіційьний блог
  • uCoz Спільнота
  • FAQ по системі
  • База знань uCoz

  •  

    Copyright MyCorp © 2017
    uCoz