Как движутся планеты для наблюдателя с земли кратко

Обновлено: 04.07.2024

Сегодня ни для кого уже не секрет, что движение абсолютно всех планет Солнечной системы происходит вокруг Солнца. Однако чтобы получить эти знания человечеству потребовалось не одно столетие. В течение долгого времени люди верили, что Земля является центром Вселенной, а Солнце вращается вокруг нее.

План урока:

Виды движения планет

Последователем Коперника стал астроном Тихо Браге. На собственном острове он установил огромные бронзовые круги, на которых отмечал свои результаты наблюдения за движением небесных тел. Его результаты попали в руки математику Иоганну Кеплеру, который и установил 3 закона движения планет.

Первый закон движения планет. Кеплер работал с тем, что планеты движутся по круглой орбите. Однако его расчеты имели множество расхождений с реальными наблюдениями. И тогда ученый предположил, что орбиты имеют форму эллипса. У каждой эллипсовидной орбиты есть два фокусы, представляющие собой заданные точки. Следовательно, 1-й закон Кеплера гласит:

Второй закон движения планет. Чтобы понять закон, необходимо от Солнца провести радиус-вектор к планете. Небесное Светило при этом должно находиться в одном из фокусов орбиты. За одно и тоже время этот радиус-вектор будет описывать равные площади на плоскости, в которой происходит движение планеты вокруг Солнца.

Второй закон Кеплера:

Третий закон движения планет. Абсолютно все орбиты планет имеют точку максимально приближенную к Солнцу (перигелий) и точку максимально отдаленную от Солнца (афелий). Отрезок между этими двумя точками именуют большой осью орбиты. Разделив данный отрезок пополам получают большую полуось, которая как раз и используется в астрономии.

Этот закон используется для того, чтобы вычислить продолжительность года - периода, за который планета совершает полный оборот вокруг Солнца (Т). Для того чтобы получить это значение, достаточно знать расстояние между Солнцем и планетой (а).

В современной астрономии существует несколько видов движения планет:

петлеобразное;
попятное;
прямое.

Перед тем как познакомиться с каждым видом движения планет в Солнечной системе более подробно, важно отметить, что все планеты условно делят на верхние и нижние, либо же внутренние и внешние. К числу нижних (внутренних) относят Меркурий и Венеру, к числу верхних (внешних) – все остальные (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Данная классификация производится по отношению к земной орбите.

У нижних планет во время видимого движения, как и у Луны, происходит смена фаз. Во время своего движения Меркурий и Венера периодически располагаться между Землей и Солнцем или за Солнцем. В этот момент планеты не видны, так как они теряются в солнечных лучах. Период, когда внутренняя планета максимально приближена к Земному шару называют нижним соединением. Соответственно, верхнее соединение – это период максимального отдаления планеты. При разных положениях освещенного Солнцем полушария внутренней планеты с Земли его будет видно по-разному. Во время нижнего соединения планета поворачивается к Земному шару своей неосвещенной стороной, поэтому наблюдатель ее не видит. Отклоняясь немного в сторону от этого положения, она начинает приобретать вид серпа. Чем больше угловое расстояние между планетой и Солнцем, тем больше размер видимого серпа. В тот момент, когда угол при планете между направлениями на Землю и на Светило достигает отметки 90 0 , наблюдателю видна ровно половина освещенной стороны внутренней планеты. Полностью освещенной стороной планета поворачивается при верхнем соединении, но из-за солнечных лучей ее не видно. Это совершенно нехарактерно для верхних планет, так как к наблюдателю с Земли они всегда будут повернуты освещенной Солнцем стороной. Предположим, что наблюдатель с Земного шара переместился в точку, которая расположена за орбитой Сатурна, то смену фаз он уже будет наблюдать и на Земле, и на Марсе, и на Юпитере, и на Сатурне. Эти планеты уже будут обращены к нему частично видимой, а частично невидимой стороной. Увидеть фазы планет с Земли в бинокль просто невозможно, для этого потребуется другое оборудование, например телескоп.

Попятное, прямое и петлеобразное движение планет

Прямым движением планет называют движение небесных тел с запада на восток, то есть по направлению движения Солнца.

Попятное, или как его еще называют ретроградное движение планет – представляет собой перемещение небесных сфер по отношению к звездам по небосводу с востока на запад. Другими словами данное направление является противоположным движению Солнца и Луны.

Эклиптика. Движение Солнца по эклиптике

Еще древние астрономы, наблюдая за небесными светилами,зафиксировали, что в полдень, на протяжении года Солнце находится на разной высоте. Также, если в полночь летом или зимой, весной или осенью посмотреть на горизонт с южной его стороны, то отчетливо можно увидеть разные созвездия. Например: те, которые просматриваются летом, совсем не увидеть зимой. И кардинально наоборот: летние звезды в созвездиях совсем не просматриваются в зимнее время. Исходя из этих наблюдений, было установлено годичное движение Солнца относительно звезд. В науке появился термин эклиптика.

Мы уже знаем, что движение Солнца понятие условное. Кажущееся движение звезды происходит в связи с движением Земли вокруг Солнца. Суточное движение Земли, то есть полный оборот вокруг своей оси,происходит за 23 часа 56 минут 4 секунды. Соответственно Солнце за сутки смещается на небе на 1°. А время, в течение которого оно проходит весь круг по небесной сфере, называется годом. Он равен 365 суткам и 6 часам. Каждый четвертый год принято считать високосным, так как за это время накапливаются лишние сутки. Поэтому в високосном году на одни сутки больше, их 366.

Зодиакальные созвездия

Двигаясь по своей орбите, Земля в течение года делает один круг. Солнце, двигаясь по линии эклиптики, в течение года проходит через 13 созвездий, которые принято называть зодиакальными.

Другими словами: созвездия, которые находятся вдоль эклиптики, и называются зодиакальными.

В современной астрономии выделяют 13, а не 12, как было раньше, зодиакальных созвездий. Еще древние астрономы каждому из них дали свое имя, которое закрепилось за созвездием на многие годы. Как правило, при выборе названия, учитывалось сходство с определенным предметом, животным, образом. Сегодня каждый знает их названия. Зодиакальными созвездиями являются:

Овен.
Телец.
Близнецы.
Рак.
Лев.
Дева.
Весы.
Скорпион.
Змееносец.
Стрелец.
Козерог.
Водолей.
Рыбы.

Если начать отчет движения Солнца с Овна (19 апреля - 3 мая), то ровно через год звезда снова окажется в этом же созвездии. Луна пройдет через все зодиакальные созвездия за меньший промежуток времени, всего за месяц. Ведь для полного оборота вокруг Земли ей нужно всего 27 дней. С разной скоростью будут перемещаться по созвездиям и планеты. Все зависит от их удаленности от Земли и Солнца. Точкой отсчета для зодиакальных созвездий стала точка весеннего равноденствия – 20 марта.

Большое количество ярких звезд входит в состав каждого зодиакального созвездия. Именно эти звезды помогли поделить небо на определенные участки, и каждое зодиакальное созвездие обрело свои границы. Вот лишь некоторые из самых ярких звезд. В созвездии Близнецов сияет звезда Поллукс, Альхена и Кастор, Скорпион имеет Саргас и Антарес, Стрелец – Нунки и Каус Аустралис, Лев – Альгиеба и др.

Напомним, что современные границы созвездий были официально определены в 1928 году Международным астрономическим союзом.

Овен

Телец

Созвездие относится к древним. У многих народов это животное было священным и почитаемым. Хорошо виден Телец на всей территории страны. Без всяких приборов можно рассмотреть 216 звезд, которые входят в состав Тельца. Находится в Северном полушарии. Лучшее время для наблюдения ноябрь - январь. Среди ярких звезд выделяют: Альдебаран, Нат, Альциона. Находится на 17 месте по занимаемой площади на небе.

Близнецы

Созвездие находится в Северном полушарии, имеет две достаточно яркие звезды (Кастор и Поллукс), расположенные недалеко друг от друга. Они изображают головы братьев-близнецов. Их ноги находятся на Млечном Пути и направлены на юго-запад. Лучше всего видно Близнецов в декабре-январе. Можно рассмотреть невооруженным взглядом 70 звезд, занимает 30 место по площади.

Рак

Созвездие Северного полушария, находится по занимаемой площади на 31 месте. Относится к самым древним и неприметным. Лучшее время для наблюдения январь-февраль. Очень интересна история этого зодиакального созвездия.Когда Геракл вел борьбу с Лернейской Гидрой, на него напал морской Рак. Храбрый воин победил злодея. Но богиня Гера, которая невзлюбила Геракла, увековечила Рака, поместив на небо.60 звезд Рака можно рассмотреть без приборов только в довольно ясную ночь при отсутствии каких-либо помех. Альтарф и Акубенс – это яркие звезды созвездия.

Лев

Созвездие Северного полушария, стоит по занимаемой площади на 12 месте. Невооруженным взглядом можно увидеть 70 звезд. Лучшие месяцы для наблюдения февраль – март. Туловище Льва представлено трапецией из 4 ярких звезд. Голова - дугой из звезд. Самая яркая звезда созвездия – Регул, бело-голубого цвета.

Дева

Весы

Созвездие находится в Южном полушарии, занимает 29 место по площади. Одно из достаточно узнаваемых на небосводе. Без приборов можно рассмотреть 83 звезды. Апрель и май – это лучшие месяцы для наблюдения за Весами. Полностью можно увидеть созвездие только в центре и на юге России. Интересна история происхождения Весов. Этот предмет брала с собой дочь Зевса и богини Фемиды Астрея, когда посещала Землю. Завязав глаза, она с весами в руках пыталась справедливо оценить земную жизнь и выявить лжецов, обманщиков и нарушителей законов. За это Зевс и решил увековечить этот предмет в знак памяти о своей дочери.

Скорпион

Созвездие расположилось в Южном полушарии, на Млечном Пути и имеет отчетливый рисунок, в котором просматривается Скорпион. Настоящей жемчужиной зодиакального созвездия считается красный сверхгигант Антарес. Диаметр и светимость этой звезды в сотни раз превышают показатели Солнца. Также в составе Скорпиона несколько звездных систем. 100 звезд можно наблюдать невооруженным глазом. Лучшее время для наблюдения – конец лета. Занимает 33 место по площади.

Змееносец

Находится в Южном полушарии, на 11 месте по площади. Характеризуется большим скоплением звезд, 100 из которых видно без оптических приборов. Свое название зодиакальное созвездие приобрело еще в древности. В образе Змееносца изображен целитель Асклепий, который имел дар исцелять людей. Среди ярких звезд выделяют Рас Альхаге, Сабик.

Стрелец

Находится в Южном полушарии. Занимает 15 место по площади. 115 звезд этого созвездия видны невооруженным взглядом. Главными звездами Стрельца являются Каус Аустралис, Нунки, Дзета Асцелла. Хорошо видно созвездие на юге Росси, идеальные месяцы для наблюдения июль-август.

Козерог

Расположилось созвездие в Южном полушарии, по площади оно занимает 40 место. Всего 50 звезд созвездия можно рассмотреть без оптических приборов. Хорошо видно на юге и в центре России. Наилучшие месяцы для наблюдения июль – август. Козерог – это фантастическое существо, которое имеет козлиное тело с рыбьим хвостом. Примечательным в Козероге есть шаровое скопление М30.

Водолей

Относится к довольно древним и большим зодиакальным созвездиям. Находится на 10 месте по площади. 90 звезд можно наблюдать невооруженным глазом. К самым ярким относят Садальсууд и Садальмелик, Скат. Лучшее время для наблюдения – август и сентябрь. Лучшее место – центр и юг страны. У греков в образе Водолея видим нескольких персонажей Ганимеда, Девкалиона, Кекропа. Древние народы считали Водолея довольно важным созвездием, олицетворяющим божественного существа Ан. Именно он поил землю живительной влагой.

Рыбы

Созвездие находится в Северном полушарии, занимает 14 место по площади. Без оптических приборов можно увидеть 75 звезд. Благоприятное время для наблюдения – начало осени. Само созвездие неброское, относится к категории тусклых. Оно состоит из Северной (три звезды) и Западной рыбы(семь звезд), которые соединяются воображаемой полосой.

Астрологи, в отличие от астрономов, выделяют только 12 зодиакальных знаков.Для каждого из них они составляют гороскопы, которыми люди успешно пользуются как ежедневно, так и на протяжении всего года. Временные границы астрологических созвездий условные и совсем не совпадают с астрономическими. Астрологи поделили всю эклиптическую окружность на 30 градусные дуги и получили 12 знаков Зодиака, которые соответствуют определенному месяцу в году. Змееносца в списке нет. Согласно астрономии Солнце в созвездии Скорпиона находится 7 дней, в астрологии это время увеличено до одного месяца.

ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТ — для наблюдателя, находящегося на Земле, движения планет в пространстве (см.: Движение планет) представляются в проекции на небесную сферу. Из-за вращения Земли вокруг своей оси земному наблюдателю представляется, что небесный свод совершает в течение суток оборот вокруг местоположения наблюдателя — в направлении с востока на запад. В масштабе этого суточного движения перемещения Солнца и планет относительно звезд практически незаметны невооруженному глазу. Исключение составляет Луна, которая смещается за сутки на значительное угловое расстояние (порядка 13°). При более тщательном или более длительном наблюдении обнаруживаются следующие закономерности в видимом движении небесных тел.
Солнце. Движение Солнца является наиболее простым, оно перемещается относительно звезд, все время двигаясь с запада на восток (в направлении, противоположном суточному вращению небесной сферы) и совершает полный оборот, т. е. возвращается в свое первоначальное положение относительно неподвижных звезд, через 365,2564 средних солнечных суток. Этот период называется сидерическим годом. Путь Солнца относительно звезд называется эклиптикой. Скорость движения Солнца по эклиптике непостоянна (это связано с эллиптичностью орбиты Земли). Наиболее быстро оно движется в начале января (ок. 1°7' в сутки), а наиболее медленно — в начале июля (ок. 57' в сутки).
Луна. Видимое движение Луны на первый взгляд представляется простым. Она, неизменно имея прямое движение, смещается относительно звезд на 12—13° за сутки. Полный период обращения Луны называется месяцем. При более детальном рассмотрении обнаруживаются весьма сложные особенности ее движения — такие, что уравнения небесной механики, описывающие движение Луны, включают в себя тысячи членов.
Планеты. В своем видимом движении планеты всегда остаются вблизи эклиптики, их максимальное удаление не превышает 6° (исключение составляет Плутон, у которого эта величина может доходить до 17°). Пояс шириной в 6° по обе стороны от эклиптики назван Зодиаком. Видимый путь любой планеты, нанесенный на звездную карту, представляет собой сложную кривую с зигзагами и петлями. Большую часть времени планеты перемещаются относительно звезд так же, как и Солнце, т. е. с запада на восток (прямое движение). Через некоторый промежуток времени, специфический для каждой планеты (зависящий от периода обращения ее вокруг Солнца), планета замедляет свое прямое движение и как бы останавливается (стояние). Затем она начинает перемещаться в обратном направлении, т. е. с востока на запад (ретроградное движение). Продолжительность периода такого движения для одной и той же планеты каждый раз приблизительно одна и та же (для Меркурия ок. 17 дней, Венеры — 41 день, Марса — 70 дней и т. д.). К концу периода ретроградного движения скорость перемещения планеты вновь замедляется, затем наблюдается стояние, и планета возобновляет свое прямое движение (объяснение видимого движения планет см.: в статье Гелиоцентрическая система мира). Видимое движение нижних планет происходит так, что их максимальное удаление от Солнца не превышает некоторой величины (см.: Элонгация). В отличие от верхних планет у нижних различают два вида соединений: верхнее и нижнее. Нижняя планета, пройдя верхнее соединение (в это время она имеет прямое движение, более быстрое, чем Солнце), удаляется от Солнца на восток и становится видна как вечерняя звезда, постепенно замедляя свое движение. Достигнув максимальной восточной элонгации, планета имеет скорость прямого движения меньшую, чем скорость движения Солнца. Оно постепенно догоняет планету и вступает с ней в нижнее соединение. В этот момент планета имеет ретроградное движение. Пройдя нижнее соединение, Солнце опережает планету, которая вскоре становится видна на утреннем небосклоне как утренняя звезда. Достигнув максимальной западной элонгации, планета снова начинает двигаться быстрее Солнца, догоняет его, вступая с ним в верхнее соединение, и весь цикл повторяется вновь.

Движение — форма существования материи, и любой объект во Вселенной движется. Объекты небесной сферы — не исключение. Поговорим кратко о видимых движениях небесных тел на уровне, достаточном для доклада в 11 классе.

Движение Солнца, Луны и звезд

Наблюдения за небом начались еще в древности, и первыми небесными телами, на которые обратил внимание человек, были Солнце, Луна и звезды.

Все они в течение дня движутся по небу по траекториям-окружностям, в центре которых находится Земля. Это обстоятельство и позволило уже в античности создать систему мира, в которой Земля находилась в центре Вселенной, а вокруг нее по небесной сфере двигались Солнце, Луна и звезды.

Рис. 1. Фотография звездных треков вокруг полюса мира.

Солнце движется по небесной сфере по такой же окружности, но чуть быстрее звезд, и со временем смещается относительно них. Путь, который проделывает Солнце среди звезд, называется эклиптикой. Луна также движется вблизи эклиптики.

Движение планет

Рис. 2. Видимый путь планеты на небе.

Объяснение движений небесных тел

Если движение Солнца, Луны и звезд объяснить было легко — они двигались по окружностям, — то петлеобразное движение планет объяснить было гораздо сложнее. Птолемей, устанавливая законы движения планет, предположил, что планеты движутся по эпициклам — то есть по малым окружностям, центры которых вращаются вокруг Земли по небесной сфере. Такая система мира была громоздкой однако, она удовлетворительно описывала особенности движения планет и просуществовала более тысячи лет.

Однако по мере развития научных знаний система мира Птолемея все меньше удовлетворяла астрономов. Например, она не могла объяснить фазы Венеры, которые заметны людям с очень острым зрением. Для объяснения движения и фаз Венеры (а также Меркурия) в Средневековье была предложена система, в которой Земля все еще была в центре Вселенной, а Солнце вращалось вокруг нее, но Венера и Меркурий вращались вокруг Солнца.

Такое изменение системы мира хорошо описывало видимые движения небесных тел:

Рис. 3. Объяснение пути планеты в гелиоцентрической системе.

В том же издании Коперник вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений.

В своем труде Коперник не претендовал на истинность гелиоцентрической системы. Он лишь отмечал, что данная система сильно упрощает расчеты. Тем не менее, появление гелиоцентрической системы дало мощный толчок к развитию астрономических знаний.

Гелиоцентрическая система Коперника была развита и дополнительно обоснована И. Кеплером в начале XVII в. Законы Кеплера не только уточняли траектории движения планет, описывая их эллипсами, а не окружностями, но и давали возможность расчета скоростей движения в любой точке эллипса.

Что мы узнали?

Солнце, Луна и звезды движутся по небесной сфере по окружностям, центры которых лежат на воображаемой оси мира. Планеты движутся по петлеобразным траекториям. Объяснение петлеобразного движения планет стало возможным лишь с принятием гелиоцентрической системы мира.

Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается на западе.

В Северном полушарии это движение происходит слева направо, в Южном — справа налево. В полдень Солнце достигает наибольшей высоты, или, как говорят астрономы, кульминирует. Полдень — это верхняя кульминация, а бывает еще и нижняя — в полночь. В наших средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, так как она происходит под горизонтом. А вот за полярным кругом, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации.

На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается все выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5°). Следующие четверть года, до осеннего равноденствия, Солнце спускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь.

В дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В эти дни оно восходит в точке востока и заходит в точке запада. Следует учитывать, что вследствие рефракции (т. е. преломления световых лучей в земной атмосфере) видимая высота светила всегда больше истинной. Поэтому восход Солнца происходит раньше, а заход — позже, чем это было бы при отсутствии атмосферы.

Суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. В то же время в течение года Солнце перемещается относительно небесного экватора то к северу, то к югу. Дневная и ночная части его пути неодинаковы. Они равны только в дни равноденствий, когда Солнце находится на небесном экваторе.

Солнце медленно, примерно на 1° за сутки, перемещается среди звезд налево, и можно проследить, как в течение года меняется вид звездного неба. Все это — следствия обращения Земли вокруг Солнца. Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звезд именуется эклиптикой, а период оборота по эклиптике — звездным годом. Он равен 365 суткам 6 ч 9 мин 10 с, или 365,2564 средних солнечных суток.

Из четырех точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от нее отсчитывается одна из небесных координат — прямое восхождение. Она же служит для отсчета звездного времени и тропического года — промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времен года на нашей планете. Так как точка весеннего равноденствия медленно перемещается среди звезд вследствие прецессии земной оси, продолжительность тропического года меньше продолжительности звездного. Она составляет 365,2422 средних солнечных суток.

Неравномерность движения Солнца по эклиптике, которая является следствием изменения скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца, приводит к разной длительности времен года. Для жителей Северного полушария весна и лето на шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2–4 июля расположена от Солнца на 5 млн километров дальше, чем 2–3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера. Летом Земля получает от Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.

Движение и фазы Луны

Известно, что луна меняет свой вид. Сама она не излучает света, поэтому на небе видна только освещенная Солнцем ее поверхность — дневная сторона. Перемещаясь по небу с запада на восток, Луна за месяц догоняет и перегоняет Солнце.

При этом происходит смена лунных фаз: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

Фазы Луны.
1 — новолуние: Луна не видна.
2 — молодая Луна: первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
3 — четверть: освещена половина Луны.
4 — прибывающая Луна.
5 — полнолуние: освещена вся Луна целиком.
6 — убывающая Луна.
7 — последняя четверть Луны: снова освещена половина Луны.
8 — старая Луна.

Через 7 суток 10 ч после новолуния наступает фаза, именуемая первой четвертью. За это время Луна удалилась от Солнца на 90°. Теперь солнечные лучи освещают только правую половину лунного диска. После захода Солнца Луна находится в южной стороне неба и заходит около полуночи. Продолжая перемещаться от Солнца все дальше к востоку, Луна с вечера появляется на восточной стороне неба. Заходит она уже после полуночи, причем каждые сутки все позднее и позднее.

Когда наш спутник оказывается в стороне, противоположной Солнцу (на угловом расстоянии 180° от него), наступает полнолуние. Полная Луна светит всю ночь. Она восходит с вечера и заходит под утро. Спустя 14 суток 18 ч с момента новолуния Луна начинает приближаться к Солнцу справа. Освещенная доля лунного диска уменьшается. Все позднее восходит Луна над горизонтом и к утру уже не заходит. Расстояние между Луной и Солнцем уменьшается со 180° до 90°. Опять становится видна только половина лунного диска, но это уже левая его часть. Наступает последняя четверть. А через 22 дня 3 ч после новолуния Луна в последней четверти восходит около полуночи и светит в течение всей второй половины ночи. К восходу Солнца она оказывается в южной стороне неба.

Иногда в течение нескольких дней до и после новолуния удается заметить пепельный свет Луны. Это слабое свечение ночной части лунного диска — не что иное, как солнечный свет, отраженный Землей на Луну. Когда лунный серп увеличивается, пепельный свет бледнеет и становится незаметным

Ширина лунного серпа продолжает уменьшаться, а сама Луна постепенно приближается к Солнцу с правой (западной) стороны. Бледный серп появляется на восточном небосклоне под утро, с каждыми сутками все позднее. Опять виден пепельный свет ночной Луны. Угловое расстояние между Луной и Солнцем уменьшается от 90° до 0°. Наконец Луна догоняет Солнце и снова становится невидимой. Наступает следующее новолуние. Лунный месяц закончился. Прошло 29 дней 12 ч 44 мин 2,8 с, или почти 29,5 суток.

Промежуток времени между последовательными одноименными фазами Луны называется синодическим месяцем. Таким образом, синодический период связан с видимым на небе расположением небесного тела (в данном случае Луны) относительно Солнца.

Путь Луны по небу проходит недалеко от эклиптики, поэтому полная Луна поднимается из-за горизонта при заходе Солнца и приближенно повторяет путь, пройденный им за полгода до этого. Летом Солнце поднимается на небе высоко, полная же Луна не удаляется далеко от горизонта. Зимой Солнце стоит низко, а Луна, напротив, поднимается высоко и долго освещает зимние пейзажи, придавая снегу синий оттенок.

Свой путь вокруг Земли относительно звезд Луна совершает за 27 суток 7 ч 43 мин 11,5 с. Этот период называется сидерическим (oт лат. sideris — звезда), или звездным, месяцем. Таким образом, сидерический месяц немного короче синодического. Чтобы объяснить этот факт, рассмотрим движение Луны от новолуния до новолуния. Луна, совершив оборот вокруг Земли за 27,3 суток, возвращается на свое место среди звезд. Но Солнце за это время уже переместилось по эклиптике к востоку, и только когда Луна догонит его, наступит следующее новолуние. А для этого ей потребуется еще примерно 2,2 суток.

Лунные затмения

Лунное затмение — одно из немногих небесных явлений, доступных любительским средствам фотосъемки. Во время лунного затмения на край серебристого диска полной Луны в течение часа постепенно накатывает что-то круглое и красное, словно большой диск окрашенного стекла, пока все светило не скроется в этой красноте. Луна долго остается в таком виде, а затем красный круг начинает сползать с ее правого края.

Причина лунных затмений стала в какой-то степени понятна уже восточным мудрецам много тысяч лет назад. Но, как и все важные знания о небе, она была жреческой тайной. Греческие ученые осмыслили и рассекретили халдейские премудрости.

Аристотель четко сформулировал эту истину и сделал очень важный вывод: раз конус тени во всякое затмение имеет круглое сечение, значит, и Земля наша округла и может быть только шаром. Это было первое (но не единственное) доказательство шарообразности Земли.

В зависимости от того, насколько близко Луна окажется к узлу орбиты в час затмения, она может пройти через середину конуса тени, и затмение будет максимально продолжительным, а может пройти краем тени, и тогда мы увидим частное лунное затмение. Конус земной тени окружен полутенью. В эту область пространства попадает лишь часть солнечных лучей, не заслоненная Землей. Поэтому бывают полутеневые затмения. О них тоже сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только фотоаппарат и фотометр способны отметить помрачение Луны во время полутеневой фазы или полутеневого затмения. Когда же полнолуние случается далеко от узлов лунной орбиты, Луна проходит выше или ниже тени и затмения не происходит.

Лунные затмения происходят в полнолуние, в такие моменты, когда Луна оказывается точно позади Земли и на нее падает гигантская тень нашей планеты, заслоняющей солнечный свет

Восточные жрецы, еще не очень четко все это понимая, веками вели упорный счет полным и частным затмениям. На первый взгляд в расписании затмений не обнаруживается никакого порядка. Бывают годы, когда случается три лунных затмения, а бывает, что и ни одного. К тому же лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна в этот час находится над горизонтом, так что с любого места на Земле, например из Египта, можно наблюдать только чуть больше половины всех лунных затмений.

Когда движение Луны по орбите было изучено более точно, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это делалось по саросу, но и точное время его начала.

Солнечные затмения

Луна в 400 раз меньше Солнца и в 400 раз ближе него, поэтому на небе Солнце и Луна кажутся дисками одинакового размера. Так что при полном солнечном затмении Луна целиком заслоняет яркую поверхность Солнца, оставляя при этом открытой всю солнечную атмосферу.

Чтобы понять, где и как протекает солнечное затмение, надо посмотреть на Землю и Луну со стороны. Проходя между Солнцем и Землей, маленькая Луна не может полностью затенить Землю. Короткая лунная тень притемняет на Земле лишь небольшой кружок. Только здесь можно в этот момент наблюдать полное затмение Солнца. Но Луна движется по орбите, и Земля вращается под тенью. Поэтому тень как бы прочерчивает на Земле полосу полного затмения шириной не более 270 км. Если теневая дорожка пройдет от нас в 3–4 тыс. километров или дальше, то мы не увидим никакого затмения. А если мы окажемся вблизи полосы полного затмения, в области полутени, для нас только часть Солнца заслонится Луной и будет наблюдаться частное затмение.

В некоторые новолуния острие лунной тени проходит мимо земного шара, а на Землю падает только полутень. Тогда календари объявляют о частном затмении Солнца.

Если в день затмения Луна, перемещаясь по своей вытянутой орбите, будет находиться на значительном удалении от Земли, то видимый диск ее окажется мал и не сможет полностью покрыть Солнце. Поэтому в середине затмения края Солнца будут выглядывать из-за Луны, мешая видеть и фотографировать корону. Это — кольцеобразное затмение.

В наше время затмения с большой точностью вычислены на тысячи лет назад и сотни лет вперед. Затмения, рассчитанные для далекого прошлого, позволяют историкам совершенно точно датировать события, произошедшие в день и год затмения.

Солнечное затмение — это уникальное явление, во время которого между Солнцем и наблюдателем на Земле появляется Луна. Проще говоря, это тень Луны на поверхности Земли.

Полное затмение — лучшее время для изучения солнечной атмосферы: серебристой короны и более низкого слоя — красной хромосферы, над которой вздымаются огненные фонтаны протуберанцев. Правда, астрономы ухитряются все это видеть и в обычный солнечный день, устраивая заслонку солнечному диску прямо в трубе телескопа.

Фотографирование солнечных затмений затруднено большой разницей в освещенности во время частной и полной фаз, а также малой продолжительностью полной фазы — не более нескольких минут.

Видимые движения планет

Луна — это первое небесное тело, перемещение которого на фоне постоянного узора созвездий было отмечено людьми, ведь движется она довольно быстро, так что ее движение можно заметить буквально в течение одной ночи.

Каждый час Луна смещается относительно звезд на величину своего поперечника, разумеется участвуя вместе с ними и в суточном вращении вокруг полюса мира. Направление перемещения среди звезд противоположно направлению ее суточного вращения.

Труднее заметить подобное движение Солнца — ведь оно светит днем, а фон дневного неба слишком ярок, чтобы на нем можно было заметить слабые источники света — звезды (хотя они там присутствуют). Поэтому и нельзя прямо наблюдать перемещение Солнца среди них. Однако, наблюдая сезонные изменения ночного неба, люди поняли, что Солнце тоже перемещается относительно звезд — в ту же сторону, что и Луна, но гораздо медленнее.

Еще до этого открытия были обнаружены светила, и притом весьма яркие, чье движение среди звезд было несомненным. Их назвали планетами. Уже в римскую эпоху они получили имена богов и богинь римского пантеона — в полном соответствии с особенностями своего облика и движения.

Движение планет среди звезд выглядит более сложным, чем перемещение Солнца и Луны. Двигаясь в том же направлении, что и наши главные светила, через некоторое время планета замедляет ход, затем останавливается, смещается в обратном направлении и после очередной остановки снова меняет направление движения на первоначальное. Движение с запада на восток называется прямым, с востока на запад — попятным, а моменты смены направления — стояниями. Если нанести этот путь на карту, получится петля.

Для объяснения таких необычных движений в свое время были придуманы весьма сложные механические системы. Над умами долго довлели религиозно-философские идеи об устройстве мира и его гармонии. В частности, совершенным движением, единственно достойным приложения к небесным объектам, считалось равномерное движение по окружности. Поэтому система александрийца Клавдия Птолемея, господствовавшая в науке много столетий, пыталась описать видимые движения планет как комбинацию таких равномерных движений по окружности. К тому же система эта была геоцентрической: в центре Вселенной помещалась неподвижная Земля; вокруг нее вращались даже не планеты, а центры окружностей, по которым равномерно двигались планеты. Но такая схема не могла точно описать видимое движение планет, и ее пришлось усложнять введением новых кругов. Потребовался гений Коперника и Кеплера, чтобы описать истинные движения планет вокруг Солнца.

Таким образом, когда Венера и Земля находятся примерно на одной прямой с Солнцем и по одну сторону от него, Венера обгоняет Землю в орбитальном движении и на небе Земли перемещается среди звезд попятным движением. Когда в такой ситуации оказываются Земля и Марс, уже Земля обгоняет своего внешнего соседа, и тот получает попятное движение на небе.

Размеры петли зависят от расстояния между планетой и Землей: чем оно больше, тем петля меньше. Отметим еще, что планеты описывают петли, а не просто движутся туда-обратно по одной линии исключительно из-за того, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью эклиптики (т. е. плоскостью земной орбиты).

Прецессия земной оси

Читайте также: