Астрономия 1.1. Астрономия одна из древнейших наук. Первые записи астрономических наблюдений относятся к viii в до н э

• Название: Астрономия одна из древнейших наук. Первые записи астрономических наблюдений относятся к viii в до н э
• Дата: 03.10.2022
• Размер: 7.17 Mb.
• Имя файла: Астрономия 1.1.rtf
• Тип: Документы; #711571
• страница: 9 из 16

Тема 2.6. Видимые движения планет на фоне звезд

Планеты по своим видимым движениям делятся на дне группы: нижние (Меркурий, Венера) и верхние (все остальные, кроме Земли).


Движения по созвездиям нижних и верхних планет различны. Меркурий и Венера всегда находятся на небе либо в том же созвездии, где и Солнце, либо в соседнем. При этом они могут находиться и к востоку, и к западу от Солнца, но не дальше 18–28° (Меркурий) и 45–48° (Венера). Наибольшее угловое удаление планеты от Солнца к востоку называется ее наибольшей восточной элонгацией, к западу – наибольшей западной элонгацией. При восточной элонгации планета видна на западе, в лучах вечерней зари, вскоре после захода Солнца, и заходит через некоторое время после него.


Затем, двигаясь попятным движением (т.е. с востока к западу) сначала медленно, а потом быстрее, планета начинает приближаться к Солнцу, скрывается в его лучах и перестает быть пилимой. В это время наступает нижнее соединение планеты с Солнцем; планета проходит между Землей и Солнцем – эклиптические долготы Солнца и планеты равны. Спустя некоторое время после нижнего соединения планета становится снова видимой, но теперь уже на востоке, в лучах утренней зари, незадолго перед восходом Солнца. В это время она продолжает двигаться попятным движением, постепенно удаляясь от Солнца. Замедлив скорость попятного движения и достигнув наибольшей западной элонгации, планета останавливается и меняет направление своего движения на прямое. Теперь она движется с запада на восток, сначала медленно, затем быстрее. Удаление ее от Солнца уменьшается, и, наконец, она скрывается в утренних лучах Солнца. В это время планета проходит за Солнцем, эклиптические долготы обоих светил снова равны – наступает верхнее соединение планеты с Солнцем, после которого спустя некоторое время она снова видна на западе в лучах вечерней зари. Продолжая двигаться прямым движением, она постепенно замедляет свою скорость.


Достигнув предельного восточного удаления, планета останавливается, меняет направление своего движения на попятное, и все повторяется сначала. Таким образом, нижние планеты совершают как бы «колебания» около Солнца, как маятник около своего среднего положения.


Видимые движения верхних планет происходят иначе. Когда верхняя планета видна после захода Солнца на западном небосклоне, она перемещается среди звезд прямым движением, т.е. с запада на восток, как и Солнце. Но скорость ее движения меньше, чем у Солнца, которое постепенно нагоняет планету, и. она на некоторое время перестает быть видимой, так как восходит и заходит почти одновременно с Солнцем. Затем, когда Солнце обгонит планету, она становится видимой на востоке, перед восходом Солнца. Скорость ее прямого движении уменьшается, планета останавливается и затем начинает перемещаться среди звезд попятным движением, с востока на запад. Через некоторое время планета снова останавливается, меняет направление своего движения на прямое, снова ее с запада нагоняет Солнце, и она опять перестает быть видимой – и все явления повторяются в том же порядке.


В середине дуги своего попятного движения планета находится в созвездии, противоположном тому, в котором в это время находится Солнце. Разность эклиптических долгот планеты и Солнца равна 180°. Такое положение планеты называется противостоянием с Солнцем. В середине дуги прямого движения планеты, когда Солнце и планета находятся в одном и том же созвездии, их эклиптические долготы равны. Это положение называется соединением планеты с Солнцем.


Расположение планеты от Солнца на 90° к востоку называется восточной квадратурой, а на 90° к западу – западной квадратурой. Средние значения дуг попятных движений у планет таковы: Меркурий – около 12°, Венера – около 16°, Марс – 15°, Юпитер – 10°, Сатурн – 7°, Уран – 4°, Нептун – 3°, Плутон – 2°.


Положения планет относительно Солнца, описанные выше, называются конфигурациями планет

Тема 2.7. Зависимость высоты полюса мира от географической широты места наблюдения

Вращение небесного свода – явление кажущееся и представляющее собой следствие действительного вращения Земли вокруг оси в направлении, противоположном суточному вращению неба, т.е. с запада на восток. Поэтому в какой бы точке на поверхности Земли наблюдатель ни находился, он всегда видит вращение небесной сферы происходящим вокруг оси мира – прямой, параллельной оси вращения Земли.


Направление же отвесной линии меняется при перемещении наблюдателя по земной поверхности и составляет различные углы с осью вращения. Взаимное расположение кругов и точек небесной сферы, связанных с осью мира и с отвесной линией, зависит, следовательно, от направления последней, т.е. от положения наблюдателя на поверхности Земли.


Эта зависимость формулируется в виде следующей теоремы: «высота полюса мира h_P над горизонтом всегда равна астрономической широте φместа наблюдения».


Доказательство теоремы следует непосредственно из чертежа (рис. 2.9), где ÐPON = h_P и ÐOTq = j – углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Как следствие этой теоремы, астрономической широте места наблюдения j равны также (рис. 2.10):

1) склонение зенита d _Z = j;

2) полярное расстояние точки севера р_N= j;

3) зенитное расстояние верхней точки экватора z_Q  = j.



 

На основании соотношения зенитное расстояние полюса мира z_P = 90° – h_P = 90° – j.

Следовательно, величине (90° – j) равны также:

1) полярное расстояние зенита p_Z = 90° – j;

2) склонение точки севера h_Q = 90° – j;

3) высота верхней точки экватора h_Q = 90° –

Тема 2.8. Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы

а) Восход и заход светил. Вследствие суточного вращения небесной сферы все светила описывают круги, плоскости которых параллельны плоскости небесного экватора, т.е. они движутся по суточным, или небесным параллелям.


В зависимости от географической широты j места наблюдения и от склонений d  светил суточные параллели последних либо пересекают математический горизонт в двух точках, либо целиком располагаются над ним, либо под ним (рис. 2.11). Точка пересечения светилом восточной части истинного горизонта называется точкой восхода светила, точка пересечения западной части истинного горизонта – точкой захода светила.


Светило восходит и заходит на данной широте j , если абсолютное значение его склонения

|d  | < (90° — | j  |).

Если светило находится на небесном экваторе QQ', т.е. его d  = 0, то оно восходит точно в точке востока Е и заходит точно в точке запада W.

Если склонение светила d > 0 (небесная параллель аа), то оно восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе.

Если склонение светила d < 0 (небесная параллель bb), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе.


Наконец, если абсолютное значение склонения светила

|d  | ³ (90° — | j  |),

то его суточная параллель не пересечет математического горизонта, и оно будет либо незаходящим (суточная параллель ll располагается целиком над горизонтом) либо невосходящимсветилом (суточная параллель kk располагается целиком под горизонтом).

 

 

Если наблюдатель находится на земном экваторе (j = 0°), то для него согласно условию все светила являются восходящими и заходящими. Действительно, на земном экваторе (рис. 2.12) северный полюс мира Р лежит на горизонте, в точке севера N, а южный полюс Р’ – в точке юга S. Небесный экватор QQ' перпендикулярен к математическому горизонту и проходит через зенит Z. Поэтому и плоскости суточных параллелей всех светил также перпендикулярны к плоскости математического горизонта. Следовательно, все светила восходят и заходят, видны над горизонтом в течение 12 часов и столько же часов не видны.


Если наблюдатель находится на северном географическом полюсе Земли (j = +90°), то для него согласно условию светила, имеющие d  > 0, являются незаходящими, а светила с d < 0 – невосходящими. Действительно (рис. 10), на северном геогра-фическом полюсе Земли северный полюс мира Р совпадает с зенитом Z, а небесный экватор QQ' – с математическим горизонтом. Поэтому плоскости суточных параллелей светил параллельны плоскости математического горизонта, и светила не восходят и не заходят. Светила северного полушария небесной сферы (d > 0) всегда видны над горизонтом, а светила южного полушария небесной сферы (d < 0) никогда не видны.


Нетрудно сообразить, что наблюдатель, находящийся на южном полюсе Земли, наоборот, всегда будет видеть светила южного полушария небесной сферы (d  < 0) и никогда не увидит светил северного полушария небесной сферы (d > 0).

 



Если наблюдатель находится на широте j , отличной от 0° и от 90°, то часть светил будет для него являться восходящими и заходящими, а часть – невосходящими и незаходящими.


б) Кульминации светил. Суточная параллель каждого светила пересекает небесный меридиан в двух точках, лежащих на концах диаметра параллели.


Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила.


Кульминация называется верхней, если светило пересекает верхнюю часть PZQSP' небесного меридиана, содержащую Z (рис. 2.13.), и нижней, если светило пересекает нижнюю часть небесного меридиана PNQ'Z'P', содержащую Z'.


Различают верхнюю кульминацию к югу от зенита (на дуге ZQSP') и к северу от зенита (на дуге PZ).


У светил, не заходящих на данной широте j, доступны для наблюдений обе кульминации – и верхняя и нижняя; у восходящих и заходящих светил – только верхняя, нижняя кульминация происходит под горизонтом; у невосходящих светил обе кульминации недоступны наблюдениям, так как происходят под горизонтом.