Занятие по физике №56 № п/п-3 Группа 3АБ Дата проведения: 30.04.21г.
Тема: Видимые движения небесных тел. Законы Кеплера.
Выполненные задания отправлять на электронную почту: tatiefremenko@yandex.ua
или страницу вКОНТАКТЕ - https://vk.com/id592773352
Индивидуальные консультации, оценивание устных ответов по тел.:
0660627421, 0721813966 Ефременко Т.А.
Домашнее задание: прочитать §99, стр.365, ответить на вопросы стр. 370, составить краткий конспект занятия, запомнить 3 закона Кеплера. Срок выполнения: до 05.05.21г.
Видеофильм просмотреть по ссылке: https://yandex.fr/video/search?from=tabbar&text=Видимые%20движения%20небесных%20тел.%20Законы%20Кеплера.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
В микромире при взаимодействии элементарных частиц – атомов, молекул – ядерные и электромагнитные взаимодействия являются главенствующими. Наблюдать гравитационное взаимодействие элементарных частиц практически невозможно. Ученым приходится прибегать к очень большим ухищрениям для того, чтобы измерить гравитационное взаимодействие тел, масса которых составляет сотни, тысячи килограмм. Однако в космических масштабах все остальные взаимодействия, кроме гравитационного, практически незаметны. Движение планет, спутников, астероидов, комет, звезд в галактике полностью описывается гравитационным взаимодействием.
Введение.
Движение космических тел наблюдалось человеком очень давно. Еще в Древней Греции были придуманы модели движения планет Солнечной системы вокруг Солнца. Эти модели были очень сложными, поскольку видимое движение планет по небу описывается очень сложными линиями, они были названы эпициклами. Первая попытка описания вселенной была предпринята в Древней Греции во втором веке нашей эры Птолемеем (рис. 1).
Он предложил поместить Землю в центр Вселенной, а движения планет описывались большими и малыми кругами, которые были названы эпициклами Птолемея.
Только в XVI веке Коперник предложил заменить геоцентрическую модель мира Птолемея на гелиоцентрическую. То есть поместить Солнце в центр Вселенной и предположить, что все планеты и Земля вместе с ними движутся вокруг Солнца (рис. 2).
В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер, обработав огромное количество астрономической информации, полученной датским астрономом Тихо Браге, предложил свои эмпирические законы, которые с тех пор носят название законы Кеплера.
Основное содержание занятия
Небесная сфера - это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой совмещается с той или иной точкой пространства, на которую проецируются небесные тела.
Ось мира - прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли, пересекающая небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках.
Эклиптика – это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца. В плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца, т. е. ее орбита. Она наклонена к небесному экватору под углом 23°27' и пересекает его в точках весеннего (♈, около 21 марта) и осеннего (♎, около 23 сентября) равноденствия.
Астрономы для ориентации среди звёзд используют различные системы координат. Одной из них является экваториальная система координат. В её основе лежит небесный экватор.
Небесный экватор – это проекция земного экватора на небесную сферу.
Полюсы мира - точки пересечения оси мира – оси видимого вращения небесной сферы – с небесной сферой.
Круг склонения – это круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и наблюдаемое светило.
Прямое восхождение – это линия дуги небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения – одна из координат экваториальной системы.
Склонение светила – это угловое расстояние светила от плоскости небесного экватора, измеренного вдоль круга склонения.
Склонение измеряют в градусной мере.
Среднее расстояние между Солнцем и Землёй называют астрономической единицей (а.е.):
Если Коперник прав, то при движении Земли вокруг Солнца близкие звёзды периодически должны смещаться на фоне далеких звёзд.
Периодическое смещение звезды на фоне более далёких звёзд называется параллактическим, а угол π, под которым со звезды виден радиус земной орбиты, называется параллаксом.
Параллакс звёзд мал, синус малого угла заменили самим углом, выраженном в радианной мере, а затем от радианной меры перешли градусную меру. 1 рад = 206265 секунд.
Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в 1″:
Первый закон Кеплера: Любая планета движется по орбите в виде эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Эллипс - это геометрическая фигура, имеющая такое свойство, что сумма расстояний каждой её точки от двух точек, называемых фокусами, остаётся постоянной.
Отношение расстояния между фокусами к большой оси (к наибольшему диаметру) называется эксцентриситетом е.
При совпадении фокусов с центром (е = 0) эллипс превращается в окружность;
при е = 1 становится параболой;
при е > 1 - гиперболой.
Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перегелием, самая далекая – афелием. Линия соединяющая какую-либо точку эллипса с фокусом, называется радиус-вектором.
Под действием силы притяжения одно небесное тело движется в поле тяготения другого небесного тела по одному из конических сечений – кругу, эллипсу, параболе или гиперболе.
Второй закон Кеплера: Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.
Третий закон Кеплера: Куб большой полуоси орбиты тела, делённый на квадрат периода его обращения и на сумму масс тел, есть величина постоянная.
T – период обращения одного тела вокруг другого тела на среднем расстоянии a;
- массы взаимодействующих тел;
G – гравитационная постоянная.
Для тел солнечной системы
Сидерическим месяцем называется промежуток времени между двумя последовательными возвращениями Луны, при её видимом месячном движении, в одно и то же (относительно звёзд) место небесной сферы.
Синодический месяц (период) - интервал времени между двумя последовательными ново Задача1 луниями, равный 29,5 сут…
Солнечное затмение – астрономическое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле.
Лунное затмение – затмение Луны, которое наступает, когда она входит в тень, отбрасываемую Землёй.
Все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11, 3 сут.. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса.
Все затмения повторяются через цикл Сароса, если в этом периоде содержатся 5 високосных лет.
Прилив - это подъём воды в океане до самого высокого уровня, который происходит каждые 12 часов 26 минут.
Отлив – обратное явление, при котором вода в океане падает до самого низкого уровня.
Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы.
Когда Луна в первой или последней четверти действие Солнца вычитается из действия Луны и приливы бывают существенно меньшими.
Разбор тренировочных заданий
1. Комета Галлея имеет эксцентриситет е=0,967 и период обращения 76 лет. Большая полуось орбиты равна 17,942 а.е.. Определите перигелий и афелий кометы?
Дано:
е=0,967
а=17,942 а.е.
q=? Q=?
Решение
q=а(1-е)=17,942(1-0,967)=0,592 а.е.
Q=а(1+е)=17,942(1+0,967)= 35,292 а.е.
Ответ: q=0, 592 а.е.; Q=35,292 а.е.
2. Переведите в часовую меру долготу Красноярска 
.
Решение:
Ответ: 
3. Определите массу Нептуна (в массах Земли) путем сравнения системы «Нептун-Тритон» с системой «Земля-Луна», если Тритон отстоит от Нептуна на расстоянии 354,3 тыс. км и обращается с периодом 5,877 суток. Сидерический период обращения Луны 27.3 сут., а большая полуось орбиты 384000 км. Массы Луны и тритона считайте пренебрежимо малыми по сравнению с массами планет.
Дано:
Найти: 
Запишем формулу третьего закона Кеплера:
По условию задачимассы 
Правильный ответ: 
Подведение итогов занятия.
Д.З. Сформулируйте 3 закона Кеплера.