Андрей Смирнов
Время чтения: ~24 мин.
Просмотров: 0

Как вращается земля

Венера

Фото: nasa.gov

Венеру иногда называют сестрой Земли, потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом.

На этом сходство заканчивается. Атмосфера Венеры напоминает одеяло из углекислых газов, задерживая тепло, пришедшее с Солнца. Из-за этого парникового эффекта на планете постоянно сильная жара. Средняя температура на планете достигает 475 градусов по Цельсию, что делает ее самой горячей планетой в Солнечной системе.

Венера считается относительно молодой, ей приблизительно 500 миллионов лет. Полагают, что в глубокой древности Венера настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми она могла обладать, полностью испарились и оставили после себя пустынный пейзаж с множеством скал.

Поверхность планеты состоит из сотни тысяч вулканов, большая часть из которых очень низкие: в высоту они не превышают и 100 метров. Сильная облачность планеты не позволяет хорошо разглядеть ее поверхность с помощью телескопов.

Зато планету очень легко наблюдать с Земли, найти Венеру на небе гораздо проще, чем другие планеты. Венера сближается с Землей ближе всех, иногда расстояние между нашей планетой и Венерой составляет не более 45 миллионов километров. Помимо этого, большая плотность облаков отражает свет от солнца, что делает планету очень яркой.

Обычно Венера видна на небе незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, из-за чего ее называют Вечерняя звезда или Утренняя звезда. Венера – одна из двух планет, которые вращаются вокруг своей оси по часовой стрелке с востока на запад. Точно так же ведет себя Уран.

Еще один интересный факт: чтобы сделать оборот вокруг Солнца, Венере необходимо 225 земных суток, а полный оборот вокруг своей оси она совершает за 243 земных дня. То есть день на Венере длиннее, чем год. Кстати, из-за медленного вращения вокруг своей оси здесь нет смены времен года – планета просто постоянно пропекается со всех сторон.

Венера была первой планетой (за исключением Земли), которую увидели из космоса. Ее впервые запечатлел из космоса в декабре 1962 года беспилотный космический аппарат «Маринер 2». До недавнего времени Венера была посещена чаще, чем любая другая планета: рядом с ней или на ее поверхности побывали 18 советских и шесть американских космических аппаратов. Сейчас наиболее посещаемой планетой становится Марс.

Как определить время по тени

Методы определения времени по тени базируются на тех же знаниях, что и методы ориентирования.

Солнечные часы — один из самых древних инструментов, позволяющих по направлению тени определить время дня.

Существует множество способов определить время по тени, отбрасываемой объектом, на который светит Солнце. Разберем некоторые из них, но перед этим заметим, что и в этих методах для повышения точности нужно учитывать факторы, влияющие на расхождение между астрономическим и «земным» временем.

Метод №1. По самой короткой тени. На ровной горизонтальной площадке вертикально расположенный ровный объект, например, вкопанный шест, будет отбрасывать самую короткую тень в 12 часов дня.

Метод №2. По востоку и западу. Тень будет «указывать» на запад примерно в 6 часов утра, а на восток — примерно в 6 вечера. Этот метод тем точнее, чем ближе день, в который пытаются определить время, к дате весеннего или осеннего равноденствия.

Метод №3. По северу и югу. Солнечный диск пересечет северное или южное направление (в зависимости от полушария, а в тропиках и на экваторе — от времени года) в 12 часов дня.

Отдельно нужно рассказать про Заполярье. В северном полушарии во время полярного дня Солнце будет пересекать южное направление в 12 часов дня, но также оно может пересекать и северное направление, не опускаясь за горизонт, что будет соответствовать 12 часам ночи. В южном полушарии все наоборот: через север Солнце пройдет в полдень, через юг — в полночь.

Метод №4. По теневому углу. В этом методе определяется угол между самой короткой тенью воткнутого в землю шеста, которая соответствует солнечному полдню, и тенью в данный момент времени. Этот угол делится на скорость движения Солнца по небосводу — получается время. Если тень находится западнее, то есть полдень еще не настал, то полученное время отнимают от 12 часов дня, если же восточнее, то прибавляют к 12 часам дня.

Например, в средних широтах северного полушария тень в данный момент времени указывает на северо-запад, а угол с направлением на север (направление самой короткой тени) составляет 30 градусов. Мы знаем, что тень от Солнца движется с запада на восток со средней скоростью 15 градусов в час, а также, что в 12 часов дня тень должна указать на север. Из этого всего рассчитываем, через какое время тень укажет на север: 30/15=2 часа. Это значит, что до 12 часов дня осталось еще 2 часа, а значит на часах в данный момент времени 12–2=10 часов утра.

Последний метод хорошо работает в высоких широтах (лучше всего во время полярного дня вблизи полюсов), в то время, как вблизи экватора дает очень большие ошибки, и пользоваться им не рекомендуется. Тем не менее, из всех описанных ранее методов этот позволяет определить время не только в 6 часов утра, 6 вечера и в полдень, но и в любой момент в середине дня.

Конечно можно потратить один солнечный день, сделав примитивные «одноразовые» солнечные часы, воткнув палку в землю и делая пометки на конце тени через каждый час. Такие часы еще несколько недель после будут показывать достаточно точное время, пока солнечный зенит не сместится по вертикали на значительное расстояние. Но для этого метода понадобится дополнительный день и обычные часы, что немного теряет смысл. Какой смысл делать солнечные часы, когда есть обычные?

На самом деле способов ориентирования и определения времени по тени значительно больше, но нет смысла описывать их все. Сегодня я попытался лишь осветить суть этих методов, механизмы, заложенные в их основе, и продемонстрировать все это на популярных методах. Понимая эти механизмы, каждый сможет не только пользоваться описанными и проверять на работоспособность найденные в различных источниках методы, но и придумывать свои собственные, удобные в той или иной ситуации.

Если же говорить об упомянутых методах, то не получится выбрать самый лучший: каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки

Поэтому так важно пользоваться ими всеми, подбирая оптимальный под сложившиеся условия

А верно ли, что Солнце поднимается на Востоке, а садится на Западе?

Это неверно. Есть только два дня в году, когда солнце действительно поднимается на востоке и заходит на западе: во время равноденствий.

  • День весеннего равноденствия — 21 марта
  • День осеннего равноденствия — 23 сентября

И чтобы увидеть это дважды в году, когда Солнце восходит строго с Востока, мы должны находится в экваториальном поясе, присутствовать в любой точке между двумя тропиками (например, в Реюньоне). Чтобы солнце поднялось точно на востоке, а зашло точно на западе, наблюдателю в дни равноденствий нужно быть на уровне экватора!

Sunrise at the equator

В другие дни года Солнце удалено от позиции Восток — Запад. Наиболее оно удалено от этой позиции во время солнцестояния.

  • День зимнего солнцестояния — 22 декабря
  • День летнего солнцестояния — 21 июня

Это связано с наклоном оси вращения Земли. И всё же, Солнце восходит в восточной части неба, а закат — в западной стороне, но положение точек восхода и захода меняется в течение всего года и зависит от времени года и географической широты.

Кульминирует солнце над южной частью горизонта. Термин «кульминация» означает высшее положение над горизонтом. Солнце обязательно пройдёт над точкой юга, и этот момент будет кульминационным.

Вы замечали, как меняется длина светового дня?

  • зимой день короче
  • летом день длиннее
  • за полярным кругом, зимой Солнце не появляется в течение дней или недель
  • за полярным кругом, летом Солнце не заходит в течение нескольких дней или недель

Неужели Солнце летом движется по небу медленнее, а зимой быстрее? Однозначно, нет! Просто у него меняются точки восхода и захода. После весеннего равноденствия эти точки постепенно смещаются к северу, поэтому день начинает удлиняться.

Если Солнце восходит в северной части неба, то ему понадобится больше времени, чтобы добраться к точке юга и там кульминировать – вот объяснение увеличения долготы дня — оно в длине пути.

До дня летнего солнцестояния, Солнце поднимается на северо-востоке, а садится на северо-западе, точки восхода и захода постепенно сближаются. В приполярных широтах они сливаются в одну позицию, в точке севера: Солнце перестаёт заходить за горизонт – наступает полярный день. В день летнего солнцестояния в умеренных широтах, когда точки восхода и захода находятся ближе всего к точке севера, долгота дня наибольшая.

Это восход на северном полюсе

После осеннего равноденствия точки восхода и захода опять сближаются, но уже в южной части горизонта, долгота дня при этом уменьшается. А на тех широтах, где был полярный день, наступает полярная ночь. Точки восхода и захода сольются в одну позицию, в точке юга. После зимнего солнцестояния день удлиняется, точки восхода и захода постепенно перемещаются к точкам востока и запада, и всё повторяется заново.

А в южном полушарии всё наоборот:

  • когда в северном полушарии долгота дня наибольшая, в южном полушарии она наименьшая
  • когда у нас зима, в южном полушарии – лето

В южном полушарии Солнце кульминирует над северной точкой, а не над южной. Но восходит и заходит Солнце в южном полушарии так же, как и в северном полушарии – в восточной части неба и западной части неба соответственно.

Когда вам скажут, что Солнце встаёт на Востоке, а садится на Западе, смело отвечайте, что это неверно.

Времена года в Северном полушарии

Солнце посылает Земле очень много тепла, благодаря которому существует жизнь. Однако тепло, достигающее поверхности Земли, в разных её районах будет различно, потому что распределяется неравномерно. Естественно, что зимний период повсюду холоднее летнего. Причина заключается в том, что земная ось (воображаемая линия), которая соединяет Северный и Южный полюсы имеет наклон к плоскости земного экватора под углом $66$ градусов. Благодаря наклону Земля, вращаясь вокруг Солнца, обращается к нему поочередно либо Северным, либо Южным полушарием. Наклон падающих на земную поверхность солнечных лучей в течение года изменяется – зимой он будет больше, а летом – меньше. Более отвесные лучи несут больше энергии.

Определение 2

Термин «Климат» в переводе с греческого означает «наклон». В Северное полушарие зима приходит тогда, когда планета, как бы «отворачивается» от Солнца. В это время диск Солнца поднимается над горизонтом все ниже и ниже, а лучи становятся пологими и менее горячими.
Средние широты северного полушария четко делятся на два главных, противоположных по своему характеру, сезона – летний и зимний. Они отличаются друг от друга температурами, разница между которыми составляет $20-30$ градусов. В континентальных районах эта разница еще больше, в Сибири, например, она составляет до $50$ градусов.

Основными климатическими поясами Северного полушария являются арктический пояс, умеренный и тропический. Атлантическое побережье Северной Америки и Западная Европа лежат в зоне умеренного океанического климата, поэтому основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. Эпизодические дожди вместе с циклонами начинаются весной и летом.
В арктическом поясе смена времен года выражается в смене полярного дня и полярной ночи. Сезонные колебания уровня осадков здесь невелики, а температуры остаются ниже нуля.
Континентальная часть умеренного пояса – Восточная Европа и Южная Сибирь – имеют более сухую осень и зиму, а летние месяцы оказываются самыми влажными. На Дальнем Востоке, который находится в области муссонного климата, осадки выпадают в виде интенсивных ливней исключительно летом.
Солнце находится в зените в день летнего и зимнего солнцестояния, а это есть тропические широты Северного и Южного полушария. Атмосфера здесь прозрачна, воздушные массы сухие с очень высокой температурой, которая над сушей может достигать наивысшего значения на Земле $+58$ градусов. В зимний период температура быстро остывает и на почве возможны заморозки. Резкие контрасты связаны с выпадением осадков. Область тропического пустынного климата формируется на западе и во внутренних районах материков. Здесь, при нисходящих токах воздуха, за год может выпадать менее $100$ мм осадков. Восточная часть тропического пояса расположена во влажной области с морскими тропическими воздушными массами, поступающими с океанов, поэтому в течение года выпадает несколько тысяч миллиметров осадков.

Восход и закат Солнца

Хотя многие считают, что в северном полушарии самый ранний закат Солнца происходит 21 декабря, а самый поздний – 21 июня, в действительности мнение это ошибочно: дни зимнего и летнего солнцестояний являются лишь датами, которые говорят о наличии наиболее короткого или длинного дня в году.

Интересно, что чем севернее широта, тем ближе к солнцестоянию наступает самый поздний закат года. Например, в 2014 году на широте, расположенной в шестьдесят два градуса, он произошёл 23 июня. А вот на тридцать пятой широте самый поздний закат года произошёл шесть дней спустя (наиболее ранний восход Солнца был зафиксирован на две недели раньше, за несколько дней до 21 июня).

Не имея под рукой специального календаря, довольно сложно определить точное время восхода и заката Солнца. Это объясняется тем, что равномерно вращаясь вокруг своей оси и Солнца, Земля движется неравномерно по эллиптической орбите. Стоит заметить, что если бы наша планета двигалась вокруг Светила, такого бы эффекта не наблюдалось.

https://youtube.com/watch?v=WOSXHeqtaA0

https://youtube.com/watch?v=WOSXHeqtaA0

Такие отклонения по времени человечество заметило давно, а потому на протяжении всей своей истории люди пытались прояснить для себя этот вопрос: возведённые ими древние сооружения, чрезвычайно сильно напоминающие обсерватории, сохранились до наших дней (например, Стоунхендж в Англии или пирамиды майя в Америке).

Последние несколько столетий, чтобы рассчитать время восхода и захода Солнца, астрономы, наблюдая за небом, создавали календари Луны и Солнца. В наши дни, благодаря виртуальной сети, расчет восхода и захода Солнца может сделать любой пользователь интернета, воспользовавшись специальными онлайн-сервисами – для этого достаточно указать город или географические координаты (если на карте нет нужной местности), а также необходимую дату.

Интересно, что с помощью таких календарей нередко можно узнать не только время заката или рассвета, но и период между началом сумерек и перед восходом Солнца, продолжительность дня/ночи время, время, когда Солнце будет пребывать в зените и многое другое.

С какой скоростью Земля летит сквозь Вселенную

Все планеты нашей системы вращаются вокруг Солнца, но и само светило при этом не стоит на месте. Любой гигантский космический объект обладает большой массой и рождает сильное гравитационное поле, начинающее притягивать к себе соседей. Этим объясняется движение планеты в направлении границ ближайших созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20 км/с.


Полет Земли через Вселенную. Credit: NASA Solar System Exploration.

Одновременно с этим Солнечная система и соседние с ней объекты притягиваются более крупными звездам. Все вместе они движутся, направляясь к Змееносцу, пересекающему эклиптику большому экваториальному созвездию, в котором вспыхнули последние из наблюдавшихся в нашей Галактике сверхновые звезды. В первом случае скорость перемещения составляет 15 км/с, во втором — 23-25 км/с.

Как часть Млечного Пути, Солнечная система вместе с остальными звездными и планетарными объектами нашей галактики, газовыми облаками, астероидами, кометами, черными дырами, частицами пыли и темной материей движется относительно общего центра масс. Эта условная точка галактики находится на расстоянии около 25 тыс. световых лет от нас. Солнце двигается вокруг нее по эллиптической орбите, 1 полный оборот (галактический год) продолжается 220-250 млн лет. Расчеты показывают, что скорость Солнца составляет около 220 км/с.

Но и сам Млечный Путь нестатичен:

  • он и его соседка по Местной группе галактик Андромеда притягивают друг друга со скоростью примерно 100-150 км/с;
  • находящаяся недалеко от нас крупная галактика М33 тоже движется в нашем направлении примерно с такой же скоростью;
  • большое скопление Девы, находящееся в 15-20 световых годах от нас, настолько массивное, что притягивает Млечный Путь к себе со скоростью 400 км/сек.

Млечный Путь в космосе. Credit: NASA Solar System Exploration.

Но и Андромеда, и М33, и состоящее не менее, чем из 1500 отдельных галактик скопление Девы тоже не являются стационарными объектами. Все они со скоростью 600 км/час движутся по направлению к Великому Аттрактору. Так называют условную точку, расположенную в глубинах Вселенной и состоящую из множества сверхскоплений, притягивающих к себе все окружающее.

Bodybuilding Motivation(SportFaza) – Kai Greene VS Phil Heath Olympia 2014

Климатические времена года

Время равноденствия и солнцестояния должны быть серединой соответствующих сезонов. Но климатические сезоны относительно астрономических задерживаются из-за многих факторов, т.к. физические особенности земли и воды  различны в определенных местах планеты.

  • В экваториальном поясе (географический пояс Земли, расположенный по обе стороны от экватора) зимой и летом идут сильные дожди, а весна и осень относительно засушливы. Для этой территории характерны пассаты (ветры, дующие между тропиками круглый год. В Индийском океане они превращаются в муссоны — ветры, периодически меняющие свое направление: летом дуют с океана, зимой с суши.
  • В тропическом поясе холодным временем года является сезон дождей, жарким — засушливый сезон. Однако в пустынях дожди могут не выпадать и в холодное время года.
  • В умеренном поясе (Западная Европа, атлантическое побережье Северной Америки) основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. В холодное время на части территории выпадает снег. Весна и лето характеризуются эпизодическими дождями с циклонами (атмосферные вихри огромного диаметра с пониженным давлением воздуха в центре). В зоне умеренно-континентального и континентального климата (Восточная Европа, Южная Сибирь) самыми влажными оказываются летние месяцы, а осень и зима суше. В зоне муссонного климата (Дальний Восток) осадки чаще выпадают летом в виде сильных ливней, зима сухая и бесснежная.
  • В арктическом и антарктическом поясах смена времён года выражается только в смене полярного дня и полярной ночи. Из-за продолжающегося ледникового периода разница в уровнях осадков в разные сезоны невелика, а температура остается ниже нуля.

Таким образом, сезоны для Северного полушария противоположны сезонам для Южного полушария. Когда Северное полушарие обращено к Солнцу, оно получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, а ночи короче. Через полгода положение Солнца относительно Земли меняется, поэтому уже в Южном полушарии дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше, в то время как на Северном полушарии начинается зима.

Центральная Россия находится в зоне умеренного и умеренно-континентального климата.

Весной природа начинает пробуждаться от зимнего сна, это период роста и цветения растений. Изменения происходят и в мире животных – начинается период размножения, кладки яиц у птиц.

Здравствуй, весенняя первая травка!Как распустилась? Ты рада теплу?Знаю, y вас там веселье и давка,Дружно работают в каждом yглy.Высyнyть листик иль синий цветочекКаждый спешит молодой корешокРаньше, чем ива из ласковых почекПервый покажет зеленый листок.

С. Городецкий

Летом мы видим активный рост растений, начало созревания плодов и овощей, появление птенцов.

  • Чем жарче день, тем сладостней в бору
  • Дышать сухим смолистым ароматом,
  • И весело мне было поутру
  • Бродить по этим солнечным палатам!
  • Повсюду блеск, повсюду яркий свет,
  • Песок — как шелк… Прильну к сосне корявой
  • И чувствую: мне только десять лет,
  • А ствол — гигант, тяжелый, величавый.
  • Кора груба, морщиниста, красна,
  • Но как тепла, как солнцем вся прогрета!
  • И кажется, что пахнет не сосна,
  • А зной и сухость солнечного лета.

И. Бунин «Детство»

Осенью рост растений замедляется, но они обильно отдают нам весь свой урожай, деревья сбрасывают листву, природа готовится к покою.

Унылая пора! Очей очарованье!Приятна мне твоя прощальная краса —Люблю я пышное природы увяданье,В багрец и в золото одетые леса,В их сенях ветра шум и свежее дыханье,И мглой волнистою покрыты небеса,И редкий солнца луч, и первые морозы,И отдаленные седой зимы угрозы.

А.С. Пушкин

Зимой природа отдыхает, многие животные впадают в зимнюю спячку. Природный цикл завершился. Но только для того, чтобы начаться снова. 

Чудная картина,Как ты мне родна:Белая равнина,Полная луна,Свет небес высоких,И блестящий снег,И саней далекихОдинокий бег.

А. Фет 

  • < Назад
  • Вперёд >

Абсолютные и относительные орбиты.

Абсолютной орбитой называют путь тела в системе отсчета, которую в каком-то смысле можно считать универсальной и потому абсолютной. Такой системой считают Вселенную в большом масштабе, взятую как целое, и называют ее «инерциальной системой». Относительной орбитой называют путь тела в такой системе отсчета, которая сама движется по абсолютной орбите (по искривленной траектории с переменной скоростью). Например, у орбиты искусственного спутника обычно указывают размер, форму и ориентацию относительно Земли. В первом приближении это эллипс, в фокусе которого находится Земля, а плоскость неподвижна относительно звезд. Очевидно, это относительная орбита, поскольку она определена по отношению к Земле, которая сама движется вокруг Солнца. Удаленный наблюдатель скажет, что спутник движется относительно звезд по сложной винтовой траектории; это его абсолютная орбита. Ясно, что форма орбиты зависит от движения системы отсчета наблюдателя.

Необходимость различать абсолютную и относительную орбиты возникает потому, что законы Ньютона верны только в инерциальной системе отсчета, поэтому их можно использовать только для абсолютных орбит. Однако мы всегда имеем дело с относительными орбитами небесных тел, ибо наблюдаем их движение с обращающейся вокруг Солнца и вращающейся Земли. Но если абсолютная орбита земного наблюдателя известна, то можно либо перевести все относительные орбиты в абсолютные, либо представить законы Ньютона уравнениями, верными в системе отсчета Земли.

Абсолютную и относительную орбиты можно проиллюстрировать на примере двойной звезды. Например, Сириус, кажущийся невооруженному глазу одиночной звездой, при наблюдении с большим телескопом оказывается парой звезд

Путь каждой из них можно проследить отдельно по отношению к соседним звездам (принимая во внимание, что и сами они движутся). Наблюдения показали, что две звезды не только обращаются одна вокруг другой, но и перемещаются в пространстве так, что между ними всегда есть точка, движущаяся по прямой линии с постоянной скоростью (рис

1). Эту точку называют центром масс системы. Практически с ней связана инерциальная система отсчета, а траектории звезд относительно нее представляют их абсолютные орбиты. Чем дальше отходит звезда от центра масс, тем она легче. Знание абсолютных орбит позволило астрономам вычислить по отдельности массы Сириуса А и Сириуса В.

Если же измерять положение Сириуса В относительно Сириуса А, то получим относительную орбиту (рис. 2). Расстояние между этими двумя звездами всегда равно сумме их расстояний от центра масс, поэтому относительная орбита имеет ту же форму, что и абсолютные, а по размеру равна их сумме. Зная размер относительной орбиты и период обращения, можно, используя третий закон Кеплера, вычислить лишь суммарную массу звезд. См. также НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА.

Более сложный пример представляет движение Земли, Луны и Солнца. Каждое из этих тел движется по своей абсолютной орбите относительно общего центра масс. Но поскольку Солнце значительно превосходит всех по массе, принято изображать Луну и Землю в виде пары, центр масс которой движется по относительной эллиптической орбите вокруг Солнца. Однако эта относительная орбита весьма близка к абсолютной. См. также ЛУНА.

Движение Земли относительно центра масс системы Земля – Луна наиболее точно измеряется с помощью радиотелескопов, определяющих расстояние до межпланетных станций. В 1971 при полете аппарата «Маринер-9» к Марсу по периодическим вариациям расстояния до него определили амплитуду движения Земли с точностью 20–30 м. Центр масс системы Земля – Луна лежит внутри Земли, на 1700 км ниже ее поверхности, а отношение масс Земли и Луны составляет 81,3007. Зная их суммарную массу, найденную по параметрам относительной орбиты, можно легко найти и массу каждого из тел.

Говоря об относительном движении, мы можем произвольно выбирать точку отсчета: относительная орбита Земли вокруг Солнца в точности такова, как относительная орбита Солнца вокруг Земли. Проекцию этой орбиты на небесную сферу называют «эклиптикой». В течение года Солнце передвигается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки, а если смотреть от Солнца, то так же точно движется Земля. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора на 23°27ў, т.е. таков угол между земным экватором и ее орбитальной плоскостью. Все орбиты в Солнечной системе указывают относительно плоскости эклиптики.

Третий закон Кеплера

Третий постулат о движении
небесных тел в Солнечной системе как раз касается понятий перигелия и афелия.
Если провести между ними условную линию, получится большая ось траектории обращения
планеты. Соответственно, половина этого отрезка – большая полуось.

Кеплер на основании
наблюдений вывел, что отношение полных оборотов вокруг центральной звезды для двух
любых планет системы, возведенных в квадрат, всегда равняется отношению больших
полуосей орбитальных путей этих тел, возведенных в куб.

Трудность в
доказательстве и принятии трех законов состояла в том, что он вывел их
эмпирически. Но в конце 17 века Ньютоном был открыта классическая теория
тяготения. Он и помог установить правильность суждений немецкого астронома и
описал движение планет по эллипсу вокруг Солнца. Ньютон установил, что кроме
массы объекта и его удаления от звезды никакие другие свойства не влияют на
гравитационное притяжение.

Также Ньютон внес
корректировки и в третий постулат Кеплера. Он открыл, что для соблюдения
соотношения необходимо учитывать массу космического объекта. Данная трактовка
третьего закона помогает установить массу планеты или спутника, зная величину
его орбиты и период обращения.

Законы Иоганна Кеплера
помогли установить форму планетарной траектории, вычислить период обращения
планет, их скорость и ее изменения по мере приближения и удаления от Солнца. Ученый
вывел Землю из ранга особенных астрономических объектов системы и установил,
что она подчиняется всем трем законом, как и любая другая планета нашей
звездной системы.

Теоретические основы

Здесь перечислим аксиомы, доказанные факты и некоторые выводы, следующие из них.

Истина №1. Земля вращается вокруг Солнца.

Истина №2. Вращение Земли, если смотреть сверху на северный полюс, осуществляется против часовой стрелки. Из этого следует вывод, что Солнце в начале освещает более восточные регионы. Для наблюдателя же, находящегося на Земле, это выглядит так, как будто Солнце встает на востоке и садится на западе.

Из этой же истины следует, что Солнце в середине своего движения, то есть в промежутке между востоком и западом, что соответствует середине дня, для наблюдателя будет находиться в самой высшей точке своей траектории движения — зените. В это же время оно будет находиться на линии север–юг.

Если представить, что наблюдатель находится в северном полушарии, то получится, что Солнце для него движется по небесной сфере слева направо. Если же наблюдатель переместится в южное полушарие (например, в Австралию), тогда движение Солнца для него будет справа налево. Но это правило четко работает только в средних и высоких широтах, а в тропических зонах и на экваторе оно может изменяться, в связи с явлением, о котором расскажем далее.

Истина №3. Ось вращения Земли наклонена по отношению к Солнцу на угол 23,44 градуса. Это в сочетании с тем, что Земля вращается вокруг Солнца, приводит к тому, что в разное время года для наблюдателя, находящегося в одной точке Земли, траектория движения Солнца по небесной сфере будет смещаться то выше, то ниже.

При более высоком положении Солнца над горизонтом его лучи будут падать на поверхность Земли под более тупым углом, а значит на единицу площади попадет больше света, чем в случае с более низким положением Солнца, — на этой территории потеплеет и со временем настанет лето. Обратный процесс приведет к похолоданию и наступлению зимы.

Из-за наклона земной оси получается, что когда в северном полушарии наступает зима, в южное полушарие приходит лето, и наоборот.

Понимая эти процессы, несложно догадаться, что Солнце будет восходить строго на востоке и заходить строго на западе только в дни весеннего и осеннего равноденствий, когда длина дня равна длине ночи. С марта по сентябрь Солнце будет подниматься на северо-востоке и садиться на северо-западе, а в период с сентября по март будет всходить на юго-востоке и садиться за горизонт на юго-западе.

Чтобы сказать, где Солнце будет в полдень, нужно знать, в какой точке Земли будет находиться наблюдатель.

Для примера рассмотрим период с июня по декабрь в северном полушарии. В этот период в средних и высоких широтах Солнце будет на юге. На экваторе Солнце будет вначале на севере, а затем окажется на юге. В районе тропиков картина будет схожа с картиной на экваторе за тем только исключением, что в северной стороне Солнце будет меньшее количество дней, и тем более будет выражено это различие, чем дальше от экватора и ближе к умеренной зоне будет находиться наблюдатель.

В период с июня по декабрь в северном полушарии будет наблюдаться обратная картина. Отметим, что стабильность будет только в средних и высоких широтах: здесь Солнце в течение всего года в полдень будет находиться на юге.

Глядя на эту схему, можно просчитать нахождение полуденного Солнца и в южном полушарии. Здесь по сравнением с северным полушарием все будет наоборот.

Истина №4. Земля вращается с угловой скоростью примерно 15 градусов в час. Поэтому и наблюдаемое с Земли движение Солнца по небосводу происходит примерно с той же скоростью.

Истина №5. Если стать лицом к северу, то за спиной окажется юг, справа — восток, а слева — запад.

Ну вот, с теоретической частью разобрались, а значит пора переходить непосредственно к рассмотрению методов ориентирования по Солнцу.

Наблюдение движения внешних планет Солнечной системы

Внешние планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца на куда более дале­ком расстоянии, чем Земля. Поэтому характер их видимого движения несколько иной, чем у внутренних планет.

При наблюдении, среди звезд внешние планеты перемещаются заметно медленнее видимого годового движения Солнца. Наиболее быстрое видимое движение из внешних планет имеет Марс, который расположен ближе всего к Земле.

Видимое с Земли движение внешних планет солнечной системы

Рисунок выше иллюстрирует схематичное изображение процесса наблюдения внешней планеты. Так как Земля движется по своей орбите с большей скоростью, чем более удаленная от Солнца пла­нета, то при прохождении Земли че­рез точки 1 и 2 наблюдателю будет казаться, что планета переместилась по небесной сфере из точки А в точку В.

При дальнейшем движении Земли от точки 2 планета в своем видимом движении сделает петлю у точки В и затем начинает двигаться в обратном направлении. В тот момент, когда Земля придет в точку 3, наблюдатель увидит планету на небесной сфере в точке С. При движении Земли от точки 3 планета сделает петлю около точки С и снова начнет прямое движение.

Для внешних планет наилучшими условиями их наблюдения будут периоды, ког­да они находятся в противостоянии.

Противостоянием называется положение планеты на небесной сфере относительно Земли в направлении, противопо­ложном Солнцу. В противостоянии планета наблюдается в ну­левой фазе (диск освещен полностью) – поэтому это положение планеты является самым удобным для ее наблюдения.

В период противостояния планета находится в созвездии, противополож­ном тому, в котором в это время находится Солнце. Следователь­но, в этом положении планета может быть видна на небе всю ночь.

Список источников литературы

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации