За видимим рухам планети діляться на дві групи - нижні (Меркурій і Венера) і верхні (всі інші, крім Землі).
Проходження Венери по диску Сонця 8 червня 2004
Видимий рух Марса в сузір'ї Водолія в 2003 році
Нижні планети не відхиляються далеко від Сонця (Меркурій - на 18-28 °, Венера - на 45-48 °). Верхні планети відходять від Сонця на 180 °. Видимі руху нижніх планет відбуваються наступним чином. У момент найкращою вечірньої видимості Венера знаходиться в східній елонгації (в найбільшому кутовому віддаленні від Сонця на схід). Потім Венера рухається зворотним рухом (зі сходу на захід) і наближається до Сонця, проходить між Сонцем і Землею (нижнє з'єднання). Потім Венера продовжує рухатися зворотним рухом і досягає західної елонгації (моменту найкращою ранкової видимості), де нижня планета зупиняється. Далі планета рухається прямим рухом (із заходу на схід), проходить за Сонцем (верхнє з'єднання) і знову досягає східній елонгації. Your browser does not support the video tag.
Проходження Венери по диску Сонця
Аристотель (384 - 322 до н.е.)
Клавдій Птолемей (близько 87 - 165)
Геліоцентричну концепцію світобудови запропонував ще Аристотель. Його космологія була заснована на наступних положеннях: 1. Земля куляста і знаходиться в центрі Всесвіту; 2. Земля нерухома; 3. Зірки також нерухомо укріплені на небі і звертаються разом з ним; 4. Всесвіт складається з ряду концентричних сфер, які рухаються з різними швидкостями і приводяться в рух крайньою сферою нерухомих зірок; 5. Зокрема, «блукаючі світила» (тобто планети) рухаються по семи концентричних кіл. Для пояснення видимих рухів Сонця, Місяця, зірок і планет давньогрецький вчений Клавдій Птолемей на основі уявлень Аристотеля про геоцентричної системі світу у праці «Альмагест» розробив метод розрахунку положення планет: планета рухається з постійною швидкістю по колу (епіциклу), центр якої, в свою чергу, з постійною швидкістю рухається по іншій окружності (деференту). У центрі деферента знаходиться нерухома Земля.
Епіцикл і деферент
Система світу за Арістотелем і Клавдію Птолемею
Геоцентрична система світу була загальновизнаною протягом майже 1,5 тисячі років, однак до середини другого тисячоліття нашої ери точність астрономічних спостережень і вимірювань була така, що треба було введення декількох епіциклів для кожної з планет. Система розрахунків ставала все більш і більш заплутаною. Цей та деякі інші фактори привели до появи нової системи світу - геліоцентричної. У праці «Про обертання небесних сфер» (1543) Микола Коперник розробив геліоцентричну систему світу:
Микола Коперник (1473 - 1543)
1. У центрі світу знаходиться Сонце; 2. Куляста Земля обертається навколо своєї осі і це обертання пояснює удавану добове рух усіх світил; 3. Земля, як і інші планети, обертається навколо Сонця по колу, і це звернення пояснює видимий рух Сонця серед зірок; 4. Всі рухи представляються у вигляді рівномірних кругових рухів; 5. Які видаються прямі і назадній руху планет належать не їм, а Землі.
До поясненню прямого і зворотного руху нижніх планет
В результаті аналізу спостережних даних Коперник прийшов до висновку, що всі планети, в т. Ч. І Земля, рухаються навколо Сонця приблизно в одній площині. Місяць рухається навколо Землі і, як супутник, разом із Землею - навколо Сонця. Т. к. Меркурій і Венера (нижні планети) в видимих рухах не відходять далеко від Сонця, то їх орбіти розташовані ближче до Сонця, ніж орбіта Землі. Чим далі внутрішня планета відходить від Сонця, тим більше радіус її орбіти. Решта планети (Марс, Юпітер і Сатурн - верхні планети) обертаються навколо Сонця на більш далекій відстані, ніж Земля. Чим повільніше рухається зовнішня планета, тим далі вона розташована від Сонця.
Тихо Браге (1546 - 1601)
Спочатку геліоцентрична система світу Коперника була сприйнята тільки як більш зручний спосіб розрахунку положень планет, проте надалі з'ясувалося, що вона різко суперечить уявленням католицької церкви про устрій світу. В результаті цього геліоцентрична система світу Коперника опинилася під забороною.
До поясненню прямого і зворотного руху верхніх планет
В кінці XVI століття Тихо Браге запропонував свою компромісну гео-геліоцентричну систему світу , Яка представляла собою комбінацію навчань Птолемея і Коперника: Сонце, Місяць і зірки обертаються навколо нерухомої Землі, а всі планети і комети - навколо Сонця. З розрахункової точки зору ця модель нічим не відрізнялася від системи Коперника, однак мала одну важливу перевагу, особливо після суду над Галілеєм: вона не викликала заперечень у інквізиції. Прямий доказ руху Землі навколо Сонця (аберація світла) з'явилося тільки в 1727 році, але фактично система Браге була знехтувана більшістю вчених ще в XVII столітті як невиправдано і штучно ускладнена у порівнянні з системою Коперника-Кеплера.
Конфігурації нижніх і верхніх планет. Нижня планета: V1 - східна елонгація; V3 - західна елонгація; V2 - нижнє з'єднання; V4 - верхнє з'єднання. Верхня планета: М1 - східна квадратура; М3 - західна квадратура; М2 - з'єднання; М4 - протистояння
Умови спостереження небесних тіл з поверхні Землі (перш за все планет і Місяця) залежить від їх положення по відношенню до Землі і Сонця. Різні взаємні розташування планет (і Місяця) відносно Землі (Т) і Сонця (С) називають конфігураціями.
Геліоцентричні і геоцентричні довготи
Положення небесних тіл на орбіті задається їх геоцентричними (позначаються λ) і геліоцентричну (позначаються зазвичай l - для планет і L - для Землі) довготами, відлічуваними від напрямку на точку весняного рівнодення. У цьому випадку основні зміни можуть бути легко описані співвідношеннями між цими координатами. Так, для різних конфігурацій нижніх планет різницю (l - L) дорівнює: V1 → 270 ° + θ, V2 → 0 °, V3 → 90 ° - θ, V4 → 180 °, де θ - кут найбільшого видимого відхилення планети від Сонця ( для Венери θ = 45-48 °, а для Меркурія θ = 18-28 °). Для верхніх планет, відповідно, різниця (l - L) дорівнює: М2 → 180 °, М4 → 0 °. Синодичним періодом обертання (S) планети називається проміжок часу між двома її послідовними однойменними конфігураціями. Сидерическим, або зоряним, періодом обертання (T) планети називається проміжок часу, за який планета робить один повний оберт навколо Сонця. Сидеричний період обертання Землі називається зоряним роком (TT). Безпосередньо зі спостережень із Землі можна визначити тільки TT і синодичні періоди планет. Періоди S, T і TT пов'язані рівнянням синодического руху: якщо ω = 360 ° / T - кутовий зсув планети за добу, ωT = 360 ° / TT - кутовий зсув Землі за добу, то Δω = | ω - ωT | - видима кутова зміщення планети за добу, і 1 / S = | 1 / T - 1 / TT |. Характерним прикладом змін є протистояння, коли верхня планети (Марс, Юпітер і т. Д.) І Земля знаходяться на одній прямій із Сонцем з одного боку від нього. Причому, для випадку знаходження Землі в цей момент в афелії, а планети (наприклад, Марса) в перигелії відстань між ними буде мінімально. Так, для Марса по відношенню до Землі будь-які протистояння, при яких відстань між цими планетами не перевищує 0,4 а. е., називаються великими. Останнє з великих протистоянь відбулося в кінці серпня 2003 року. Всі планети рухаються по орбітах в прямому напрямку навколо Сонця (із заходу на схід, або проти годинникової стрілки, якщо дивитися на Сонячну систему з боку північного полюса екліптики). Однак видимий рух планет є петлеподібним, оскільки для спостерігача воно визначається накладенням двох рухів - Землі і планети. Якщо нижні планети рухаються по своїх орбітах швидше Землі, то верхні, навпаки, повільніше. Тому поблизу протистояння для земного спостерігача, який рухається швидше, верхня планета буде здаватися, що рухається в напрямку, протилежному прямому, т. Е. Зі сходу на захід або, як кажуть, назадній. Нижні планети, коли вони проходять по відношенню до Землі перед Сонцем, теж для нас буде видно як вчиняють зворотній рух.
Парад планет 3 березня 1999 року Сама нижня до горизонту планета - Меркурій. Наступні планети - Юпітер, Венера і Сатурн. Всі планети розташовані уздовж екліптики. Видно, що площину екліптики майже перпендикулярна лінії горизонту на широті Гавайських островів в цю пору року
Довжина дуги зворотного руху планети для кругової орбіти визначиться виразом ψ = (360 ° - 2θ0) - 2nτ, де n - середнє добове рух планети, 2τ - тривалість зрозумілого руху в добі, θ0 - елонгація (кут видимого з Землі відхилення планети від Сонця) планети, tgθ0 = a sinφ0 / (a cosφ0 + 1), θ0 де а - радіус орбіти в астрономічних одиницях. Кут φ0 знаходиться з формули: cosφ0 = (na2 + n12) / (a (n + n1)), де n1 і n - середнє добове рух Землі і планети, відповідно. Середнє добове рух планет визначається зі співвідношення n = 360 ° / T. Під парадом планет розуміють астрономічне явище, при якому кілька планет Сонячної системи знаходяться в секторі з кутом розчину не більше 30 °. Пояснення видимих рухів планет та інших небесних тіл ускладнюється тим, що всі ці рухи спостерігаються з Землі, про характер руху якого не вказує ніщо в спостереженнях небесних і земних явищ.
