Пособие по астрономии 2

Тема № 8. Определение расстояний в Солнечной системе.

Горизонтальный параллакс.

Измерить расстояние от Земли до Солнца удалось лишь во второй половине XVIII в., когда был впервые определен горизонтальный параллакс Солнца. Измеряется параллактическое смещение объекта, находящегося за пределами Земли, а базисом является ее радиус.Горизонтальным параллаксом (р) называется угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения (рис. 3.11).

Из треугольника OASможно выразить расстояние OS = D:

где Rрадиус Земли. Чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны, в среднем 57'. Параллакс Солнца 8,8Ѕ = 150 000 000км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1 а. е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.

Для малых углов sin p ≈ p, если угол р выражен в радианах. В одном радиане содержится 206 265Ѕ. Тогда, заменяя sin р на р и выражая этот угол в радианной мере, получаем формулу в виде, удобном для вычислений:

или (с достаточной точностью)

Радиолокационными методами были уточнены расстояния до Луны, Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера. Высокая точность определения расстояний, необходимое условие для расчетов траекторий полета космических аппаратов, изучающих планеты и другие тела Солнечной системы. В настоящее время благодаря использованию лазеров стало возможным провести оптическую локацию Луны. При этом расстояния до лунной поверхности измеряются с точностью до сантиметров.

Пример решения задач.

На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его горизонтальный параллакс равен 0,9"?

Контрольные вопросы:

1.Какую величину называют горизонтальным параллаксом?

2.Какое расстояние принимается за одну астрономическую единицу 1 а. е.?

3.Почему необходима высокая точность определения космических расстояний?

Тема № 9. Законы движения небесных тел.

Важную роль в формировании представлений о строении Солнечной системы сыграли законы движения планет, открытые Иоганном Кеплером (1571—1630) в1609 г. Работы Кеплера создали возможность для обобщения знаний по механике, динамике и закона всемирного тяготения, сформулированных Исааком Ньютоном.Кеплеру удалось установить действительную форму планетных орбит и закономерности изменения скорости движения планет при их обращении вокруг Солнца. Для того чтобы построить орбиту Марса, он применил способ, который показан на рисунке 3.5, обнаружил, что скорость движения планеты по орбите меняется, но при этом радиус - вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади. Эта закономерность получила название второго закона Кеплера. Его часто называют законом площадей, иллюстрируется рисунком 3.6.

Радиус-вектором называют переменный по своей величине отрезок, соединяющий Солнце и ту точку орбиты, в которой находится планета. АА₁; ВВ₁ и СС₁ дуги, которые проходит планета за равные промежутки времени. Площади заштрихованных фигур равны между собой. Установив закономерность изменения скорости движения планет, Кеплер определил, по какой кривой происходит их обращение вокруг Солнца. Из наблюдений своего учителя Тихо Браге, Кеплер установил, что наилучшим образом положения Марса на орбите совпадают с кривой, которая называется эллипсом, при этом Солнце не располагается в центре эллипса. В результате был сформулирован первый закон Кеплера.Каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Рис. 3.7

Эллипсом называется кривая, у которой сумма расстояний от любой точки Р до его фокусов есть величина постоянная. На рисунке 3.7 обозначены: Оцентр эллипса; F и F₁ фокусы эллипса; АВего большая ось. Половина этой величины (а), которую обычно называют большой полуосью, характеризует размер орбиты планеты. Ближайшая к Солнцу точка А называется перигелий, а наиболее удаленная от него точка В афелий. Отличие эллипса от окружности характеризуется величиной его эксцентриситета: е =OS/OA. В том случае, когда эксцентриситет равен О, фокусы и центр сливаются в одну точку эллипс превращается в окружность. Спустя 10 лет ему удалось сформулировать третий закон Кеплера.

Квадраты звездных периодов обращения планет относятся между собой, как кубы больших полуосей их орбит.

где Т₁ и Т₂ — периоды обращения двух планет; а₁ и а₂ — большие полуоси их орбит. Третий закон позволяет вычислить относительные расстояния планет от Солнца, используя уже известные периоды их обращения вокруг Солнца. Величина большой полуоси земной орбиты,астрономическая единица (а. е.) стала основой для вычисления остальных расстояний в Солнечной системе.

Контрольные вопросы:

1.Назовите имя учителя Кеплера.

2.Какую фигуру называют эллипсом?

3.Какое значение в астрономии имеют законы Кеплера?

Пример решения задач. Противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось ее орбиты?

Тема № 10. Определение размеров светил.

Зная расстояние до светила, можно определить его линейные размеры, если измерить его угловой радиус ρ (рис. 3.12).

Угловые диаметры даже Солнца и Луны составляют примерно 30', а все планеты видны невооруженному глазу как точки, можно воспользоваться соотношением, из-за малости угла: sin ρ ≈ ρ. Тогда:

 и  .

Пример  решения задач.

Чему равен линейный диаметр Луны, если она видна с расстояния 400 000 км под углом примерно 30'?

Контрольные вопросы:

1.Как можно определить линейные размеры светила?

2.Какую величину составляет угловой диаметр Луны?

3.Определите линейный диаметр Солнца.

Тема № 11. Планеты солнечной системы.

Земля это третья планета от Солнца, и пятая по размеру планета в Солнечной системе. Это крупнейшая по диаметру, массе и плотности планета среди других планет земной группы: Меркурий, Венера, Марс.На сегодняшний день, Земля является единственным известным телом в Солнечной системе, населенным живыми существами. Земля обращается вокруг звезды по эллиптической орбите со средней скоростью 29,765 км/с за 365,24 суток. Период вращения Земли вокруг своей оси составляет 23 часа 56 минут 4.1 секунд. Спутником Земли является Луна. Земля образовалась из солнечной туманности около 4.6 млрд. лет тому назад, а жизнь на ней появилась примерно 3.9 млрд. лет тому назад. Земля поделена на несколько тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростью несколько сантиметров в год. Более 70 % поверхности Земли занято океаном и составляют гидросферу. Вода необходима для существования всех жизненных форм. Оба полюса Земли покрыты морским льдом Арктики и Антарктики. По различным оценкам ученых существование на Земле живых организмов может продлиться ещё в течение 0,5 – 2,3 млрд. лет. В отличие от газовых гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун - Земля, имеет твердую поверхность.У Земли наибольшая плотность, сильное магнитное поле, значительная поверхностная гравитация, активная тектоника плит. По форме Земля похожа на сплюснутый эллипсоид. Вращение Земли создает экваториальную выпуклость. Самая высокая точка поверхности Земли - гора Эверест, высотой 8848 м над уровнем моря. Самой глубокой точкой является Марианская впадина, глубиной 10­994 м под уровнем моря. На сегодняшний день территория Земли разделена на 195 независимых государств. Человек оказывает сильнейшее влияние на биосферу через производственную деятельность. Рост населения на Земле растет быстрыми темпами, возникают проблемы рационального использования природных ресурсов.

Контрольные вопросы:

1.Какое влияние оказывает человек на биосферу?

2.Какими признаками отличается Земля от других планет?

3.Какое будущее может ждать землян?

4.Какую роль выполняет магнитное поле Земли?

5.Что нового может открыть изучение гидросферы планеты?

6.Изучите и законспектируйте условия жизни на других планетах Солнечной системы.

Тема № 12. Метеоры и метеориты.

Метеор — это световое явление. В темную безоблачную ночь можно наблюдать, как вдруг пролетит по небу «звезда» и мгновенно исчезнет. Это в земную атмосферу влетают с огромной скоростью мельчайшие твердые крупинки, весящие доли грамма. Они в бесчисленном количестве движутся в межпланетном пространстве и непрерывно налетают на Землю. Скорость метеорных частиц составляет около 30 км/с.Влетев в земную атмосферу с огромной скоростью, метеорная частица встречает большое сопротивление воздуха. Мгновенно нагревается до такой высокой температуры, что вскипает и превращается в раскаленный, светящийся газ, быстро рассеивающийся в воздухе. Метеоры пролетают в слое атмосферы на высоте от 55 до 120 км над поверхностью Земли. Метеорные частицы никогда не достигают земной поверхности. Метеорные потоки. При наблюдении за одним и тем же участком неба в течение часа, можно заметить интересное явление: метеоры, появляясь на небе последовательно один за другим, вылетают как бы из одного места на небе и веером разлетаются во все стороны. Это место на небе, называется радиантом. Все частицы потока летят в пространстве параллельно друг другу и кажутся нам разлетающимися только из-за перспективы. Ежегодно в известные дни Земля пересекает орбиты обильных метеорных потоков.Метеорный поток называют по имени того созвездия, в котором расположен радиант потока. Потоки метеоров движутся по орбитам, по которым раньше двигались исчезнувшие кометы, доказали это итальянский ученый Скиапареллии русский ученый Ф. А. Бредихин. Потоки метеоров — это продукты постепенного распада кометных ядер. Метеоритыэто выпавшие на Землю метеороиды. Они называются по местности падения: Забродье, Хмелевка, Лаврентьевка. По химическому составу и структуре метеориты объединяют в три основные группы: каменные (аэролиты), железокаменные (сидеролиты) и железные (сидериты). Сидериты на 91% состоят из железа, на 8% из никеля, остальное примеси кобальта, меди, фосфора, серы и других элементов. Сидеролиты содержат около 55% железа, 19% кислорода, 12% магния, 8% кремния, 5% никеля и 1% примесей. Аэролиты содержат 47% кислорода, 21% кремния, 16% железа, 14% магния и 2% примесей, В настоящее время в мире собрано более 3000 метеоритов. Наиболее известные: железный метеорит Гоба, найденный в 1920 г. на территории Намибии (60 т); Тунгусский метеорит (массой 10⁶ кт влетел в атмосферу Земли 30 июня 1908 г. со скоростью 25 км/с). После взрыва Тунгусского метеорита было найдено множество остатков в виде оплавленных силикатных и железных шариков массой до 0,2 мг.Болид это проникающий из межпланетного пространства в нижние слои атмосферы крупный метеорит.

Контрольные вопросы:

1.Назовите типы метеоритов. Чем отличаются метеоры от метеоритов?

2.Когда наблюдали падение болида под Челябинском?

3.Какие ценные сведения дают, исследования метеоритов?

Классификация метеоритов.

Пояс астероидов.

Метеорит с хондрами, из класса палласиты.

Железный метеорит.

Каменный метеорит

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/357928-posobie-po-astronomii-2