Задания для практического занятия

Краткие теоретические материалы по теме занятия

Каждая планета Солнечной системы описывает эллиптическую орбиту относительно Солнца, которое находится в фокусе эллипса (см рис.) Плоскость земной орбиты совпадает с плоскостью эклиптики. Таким образом. эклиптическая широта всегда равна нулю и направление на точку весеннего равноденствия лежит в орбитальной плоскости.

Однако другие планеты движутся не в плоскости эклиптики: плоскости их орбит наклонены к плоскости эклиптики на небольшие углы. Это показано на рис. Солнце S расположено в центре рисунка. Вообразите, что вы наблюдаете движение планеты вокруг Солнца с большого расстояния. Орбита планеты — маленький заштрихованный эллипс N₁АР; А — перигелий, а Р отмечает мгновенное положение планеты. Часть орбиты, лежащая над плоскостью эклиптики, показана сплошной линией, под ней — пунктиром. Плоскость орбиты планеты проектируется на сферу очень большого радиуса с центром в Солнце и пересекает эту сферу по большому кругу N₁'А'Р'N₂', А' — проекция А, Р'— проекция Р и т. д. На рисунке показана также плоскость эклиптики ¡ N₁'N₂' содержащая направление на точку весеннего равноденствия ¡.

Направление движения планеты по орбите показано стрелкой. Точка N₁, где планета пересекает плоскость эклиптики, поднимаясь над ней, называется восходящим узлом. Точка N₂. где планета уходит под плоскость эклиптики, нисходящим узлом. Углы в плоскости орбиты отсчитываются от восходящего узла, а долготы -— от направления на точку ¡, не лежащего в плоскости орбиты. Таким образом. перигелий расположен на угловом расстоянии w от узла (этот угол именуется аргументом. перигелия), а мгновенное положение планеты определяется углом w+ u.

Соответствующие долготы будут равны w+W и w+ u+W, где W — долгота восходящего узла. Заметьте, что эти долготы представляют собой суммы двух углов отсчитываемых в разных плоскостях.

Задания для практического занятия

Задание 1:Нарисовать в тетради орбиты четырёх ближайших к Солнцу планет: Меркурия, Венеры, Земли и Марса.

Предварительно заполнить таблицу, используя ПРИЛОЖЕНИЕ «Основные характеристики планет Солнечной системы». Для расчета среднего расстояния до Солнца из астрономических единиц в километры учесть, что астрономическая единица считается равной в точности 149 597 870,700 км.

Масштаб следует выбрать, при котором 1 см соответствует 30 млн км (1: 3 000 000 000 000), чтобы наибольшая из орбит — орбита Марса — уместилась на листе тетради,

На отдельном листе в центре расположите Солнце как точечный источник света. Приняв орбиты планет за окружности, обозначьте их пунктиром (центры окружностей будут совпадать и находиться в точке, которая обозначает положение Солнца). С помощью циркуля проведите окружности соответствующего радиуса разног цвета и подпишите каждую.

Задание2: Ознакомьтесь с содержанием «Школьного астрономического календаря» и ответьте на вопросы.

a. Заполните пропуски:

Гелиоцентрическая долгота — центральный угол между направлением __________________________________________________________________________

Эфемерида — _____________________________________________________________

b. У какой планеты — Меркурия, Венеры, Земли или Марса — эксцентриситет орбиты наибольший? Результаты занесите в таблицу, расположив планеты по степени убывания эксцентриситета слева направо:

c. Выяснить на какие (примерно) даты приходятся прохождения планет через перигелий; через афелий и занести в таблицу:

d. Найдите в таблице даты, на которые приходятся соединения планет с Солнцем, а также их противостояний. Результаты занесите в таблицу (при отсутствии указанной конфигурации у планеты в соответствующей ячейке поставьте прочерк)

Задание3: Нанесите на план Солнечной системы нанесите положения Меркурия, Венеры, Земли и Марса на текущую дату года.

Найдите в школьном астрономическом календаре таблицу гелиоцентрических долгот планет и занесите в таблицу:

Чтобы на орбите каждой планеты отметить её положение, проведите из центра орбит в произвольном направлении луч, который будет обозначать направление на точку весеннего равноденствия. От этого луча на каждой орбите в направлении, противоположном движению часовой стрелки, отложите дуги, соответствующие гелиоцентрической долготе данной планеты, и отметьте эти положения.

Для того чтобы узнать, где по отношению к Солнцу располагается на небе та или иная планета, ориентируйте нарисованный план так, чтобы линия, соединяющая на плане положение Земли на данные сутки и Солнца, была направлена в момент наблюдения на Солнце. Те планеты, которые согласно их положению на плане оказываются слева от направления на Солнце, заходят позже него. Планеты, которые находятся справа от этого направления, заходят раньше Солнца, но и восходят раньше него. Для того чтобы узнать, можно ли будет увидеть планеты, необходимо определить, как далеко от Солнца на небе они находятся. Если на плане угол между направлениями с Земли на Солнце и на планету менее 15°, то, скорее всего, планету нельзя будет наблюдать. Она либо зайдёт прежде, чем стемнеет, либо взойдёт уже после того, как станет светло. Если же планета удалена от Солнца более чем на 15°, то её следует поискать на небе на соответствующем угловом расстоянии от него.

Контрольные вопросы:

1. Поясните, какие из орбит указанных на плане Солнечной системы планет близки к реальным, а какие значительно отличаются от изображенной.

2. Марс имеет два спутника (Фобос и Деймос), которые обращаются вокруг него на расстояниях соответственно 9400 км и 23 600 км. Земля имеет один естественный спутник — Луну, которая обращается на среднем расстоянии 384 тыс. км. Можно ли данные небесные объекты изобразить на плане Солнечной системы с учетом принятого масштаба? Ответ поясните.

3. Какова должна быть наименьшая ширина листа, чтобы на нем можно было уместить орбиты всех восьми планет Солнечной системы?