Движение Солнечной системы в галактике Млечный путь

Расположение Солнечной системы

Солнце — одна из звезд, расположенных в плоскости Млечного Пути или просто Галактики. Это 8 кпк от центра и 25 шт. От галактической плоскости. Звездная плотность в нашей области Галактики составляет около 0,12 звезды на пк3. Положение Солнечной системы непостоянно: она находится в постоянном движении относительно ближайших звезд, межзвездного газа и, наконец, вокруг центра Млечного Пути. Впервые движение Солнечной системы в галактике заметил Уильям Гершель.

Видимые движения планет

Луна — первое небесное тело, движение которого на фоне постоянной структуры созвездий было замечено людьми, потому что оно движется достаточно быстро, так что его движение можно увидеть буквально в течение ночи.

Каждый час Луна движется относительно звезд на величину своего диаметра, очевидно, участвуя с ними в суточном обороте вокруг полюса мира. Направление движения среди звезд противоположно направлению его суточного вращения.

заметить такое движение Солнца сложнее — ведь оно светит днем, а фон дневного неба слишком яркий, чтобы заметить слабые источники света — звезды (хотя они там присутствуют). Поэтому напрямую наблюдать движение Солнца между ними невозможно. Однако, наблюдая сезонные изменения в ночном небе, люди поняли, что Солнце также движется относительно звезд в том же направлении, что и Луна, но намного медленнее.

Еще до этого открытия были открыты светила, причем очень яркие, движение которых среди звезд не подлежало сомнению. Их называли планетами. Уже в римские времена они получили имена богов и богинь римского пантеона в полном соответствии с особенностями их внешнего вида и передвижения.

Армиллярная сфера, отражающая движение звезд по Птолемею. Франция, конец 18 века

Движение планет между звездами кажется более сложным, чем движение Солнца и Луны. Двигаясь в том же направлении, что и наши основные светила, через некоторое время планета замедляется, затем останавливается, движется в противоположном направлении и после очередной остановки снова меняет направление движения обратно на исходное. Движение с запада на восток называется прямым, с востока на запад — назад, а моменты смены направления — стоянием. Если вы нанесете этот путь на карту, вы получите петлю.

Чтобы объяснить такие необычные движения, со временем были изобретены очень сложные механические системы. Долгое время в умах преобладали религиозные и философские представления об устройстве мира и его гармонии. В частности, совершенное движение, единственное, достойное применения к небесным объектам, считалось равномерным движением по кругу. Таким образом, александрийская система Клавдия Птолемея, которая доминировала в науке на протяжении многих веков, стремилась описать видимые движения планет как комбинацию таких однородных круговых движений. Более того, эта система была геоцентрической: в центре Вселенной находилась неподвижная Земля; вокруг него вращались даже не планеты, а центры кругов, по которым планеты двигались равномерно. Но такая схема не могла точно описать видимое движение планет, и ее пришлось усложнять путем введения новых кругов. Чтобы описать истинное движение планет вокруг Солнца, понадобился гений Коперника и Кеплера.

Следовательно, когда Венера и Земля находятся примерно на одной прямой с Солнцем и по одну сторону от него, Венера обгоняет Землю в орбитальном движении и движется назад среди звезд на земном небе. Когда Земля и Марс находятся в таком положении, Земля уже настигает своего внешнего соседа, и он получает обратное движение по небу.

Небесная сфера венчает мировые часы в Берлине

Размер кольца зависит от расстояния между планетой и Землей: чем оно больше, тем меньше кольцо. Также обратите внимание, что планеты описывают кольца, а не только движутся вперед и назад по линии только потому, что плоскости их орбит не совпадают с плоскостью эклиптики (то есть плоскостью орбиты Земли).

Объяснение движений небесных тел

Если движение Солнца, Луны и звезд было легко объяснить — они движутся по кругу, — то кольцевое движение планет было гораздо труднее объяснить. Птолемей, установив законы движения планет, предположил, что планеты движутся по эпициклам, то есть по небольшим кругам, центры которых обращаются вокруг Земли по небесной сфере. Такая мировая система была громоздкой, однако она удовлетворительно описывала характеристики движения планет и существовала более тысячи лет.

Однако с развитием научных знаний мировая система Птолемея становилась все менее и менее удовлетворительной для астрономов. Например, он не смог объяснить фазы Венеры, которые видны людям очень зорким глазом. Чтобы объяснить движение и фазы Венеры (а также Меркурия) в средние века, была предложена система, в которой Земля все еще находилась в центре Вселенной, а Солнце вращалось вокруг нее, а Венера и Меркурий вращались вокруг Солнца.

Наконец, в 1543 году был опубликован труд Н. Коперника «О вращении небесных сфер», в котором он предложил систему мира, в которой Земля была одной из планет, вращающихся вокруг Солнца.

Такое изменение мировой системы хорошо описывает видимые движения небесных тел:

Рис. 3. Объяснение пути планеты в гелиоцентрической системе.

В том же издании Коперник рассчитал расстояния планет от Солнца и периоды их обращения.

В своей работе Коперник не подтвердил истинность гелиоцентрической системы. Он просто заметил, что эта система значительно упрощает расчеты. Однако появление гелиоцентрической системы дало мощный импульс развитию астрономических знаний.

Гелиоцентрическая система Коперника была разработана и подтверждена И. Кеплером в начале 17 века. Законы Кеплера не только уточнили траектории планет, описав их эллипсами, а не кругами, но и позволили вычислить скорости движения в любой точке эллипса.

Перемещение относительно ближних звезд

Скорость движения Солнца на границе созвездий Геркулеса и Лиры равна 4 годам, или 20 км / с. Вектор скорости направлен в так называемую вершину, точку, в которую также направлено движение других близлежащих звезд. Направления скорости звезд, в т.ч. Солнца пересекаются в точке, противоположной вершине, называемой antiapex.

Перемещение относительно видимых звезд

Ближайший к солнцу район

Отдельно измеряется движение Солнца относительно ярких звезд, которые можно увидеть без телескопа. Это показатель стандартного движения Солнца. Скорость этого движения составляет 3 а.е в год или 15 км / с.

Что мы узнали?

Солнце, луна и звезды движутся по небесной сфере по кругам, центры которых лежат на воображаемой оси мира. Планеты движутся по кольцевым траекториям. Объяснение кольцевого движения планет стало возможным только с принятием гелиоцентрической системы мира.

Перемещение относительно межзвездного пространства

По отношению к межзвездному пространству Солнечная система уже движется быстрее, скорость 22-25 км / с. В этом случае под действием «межзвездного ветра», который «дует» с южной части Галактики, вершина перемещается в созвездие Офиуха. Смещение оценивается примерно в 50.

Перемещение вокруг центра Млечного пути

Солнечная система движется относительно центра нашей Галактики. Он движется к созвездию Лебедя. Скорость составляет около 40 а.е в год, или 200 км / с. Полный оборот занимает 220 миллионов лет. Определить точную скорость невозможно, потому что вершина (центр Галактики) скрыта от нас за плотными облаками межзвездной пыли. Вершина движется на 1,5 ° каждые миллион лет и совершает полный оборот за 250 миллионов лет, или 1 дюйм галактического года.

Путешествие к краю Млечного Пути

2. Конфигурация планет

Конфигурация относится к некоторым характерным относительным положениям планет, Земли и Солнца. Конфигурации нижних и верхних планет различны, поскольку разные условия их видимости. Видимость планеты зависит от ее положения относительно Солнца, которое освещает планету, и Земли, с которой мы наблюдаем эту планету.

Для нижних планет различают связи (нижние и верхние) и удлинения (восточные и западные)

Для высших планет различают соединение, оппозицию и квадратуру.

Конечно, из-за обращения всех планет вокруг Солнца их конфигурации периодически повторяются. А временной интервал между двумя последовательными конфигурациями одноименной планеты называется синодическим периодом (от греческого σύνοδος — соединение). Проще говоря, это период времени, по истечении которого планета (или другое тело Солнечной системы) для наблюдателя с Земли возвращается в свое прежнее положение относительно Солнца.

Синодические периоды планет рассчитывались еще в древности, когда считалось, что все тела вращаются вокруг Земли. Однако мы уже знаем, что Земля не является неподвижным телом, но вместе с остальными планетами она движется вокруг Солнца. Следовательно, период времени, в течение которого планета совершает один полный оборот вокруг Солнца вокруг звезд, называется сидерический (звездный) период (от латинского sidus — звезда; род сидерис). Часто для простоты сидерический период обозначается как один год. Например, год Земли, год Меркурия, год Юпитера и т.д.

определить сидерический период обращения планеты вокруг Солнца по движущейся Земле невозможно, так как по его окончании Земля успевает переместиться в новую точку в космосе, а проекция планеты на фоне неподвижных звезд равна также смещен. Оказывается, планета может не достичь или пересечь точку между звездами, от которой было отмечено начало ее движения. Но существует взаимосвязь между синодическим (то есть видимым) и сидерическим (то есть истинным) периодами планет. Установите его:

Уравнение синодического движения высших планет можно получить с помощью аналогичных рассуждений. Единственная разница в том, что их звездный период обращения больше, чем звездный период Земли. Следовательно, для высших планет уже Земля, бегая вперед, совершает оборот вокруг Солнца и достигает планеты.

Лунные затмения

Лунное затмение — одно из немногих небесных явлений, доступных для любительской фотографии. Во время лунного затмения что-то круглое и красное постепенно катится по краю серебряного диска полной луны в течение часа, как большой окрашенный стеклянный диск, пока вся звезда не скрывается в этом румянце. Луна долго остается в этой форме, затем красный кружок начинает скользить с правого края.

Затмение луны

Причина лунных затмений была до некоторой степени понятна восточным мудрецам много тысяч лет назад. Но, как и все важные знания о небесах, это было тайной священника. Греческие ученые поняли и рассекретили халдейскую мудрость.

Аристотель четко сформулировал эту истину и сделал очень важный вывод: поскольку конус тени в любом затмении имеет круглое сечение, это означает, что наша Земля круглая и может быть только шаром. Это было первое (но не единственное) доказательство шарообразности Земли.

Если бы плоскость орбиты Луны совпадала с плоскостью орбиты Земли (плоскостью эклиптики), то лунные затмения повторялись бы каждое полнолуние, т.е регулярно каждые 29,5 дней. Но месячный путь Луны наклонен относительно плоскости эклиптики на 5 °, и Луна пересекает «круг затмений» только два раза в месяц в двух «рискованных» точках. Эти точки называются узлами лунной орбиты. Следовательно, чтобы произошло лунное затмение, должны совпадать два независимых условия: должно быть полнолуние, а Луна в это время должна находиться в узле своей орбиты или где-то поблизости.

В зависимости от того, насколько близко Луна находится к орбитальному узлу во время затмения, она может пройти через центр конуса тени и затмение будет максимально продолжительным, либо оно может пройти от края тени, и тогда мы увидим частичное лунное затмение. Конус земной тени окружен полутенью. Только часть солнечных лучей, не заслоняемых Землей, попадает в эту область космоса. Следовательно, бывают полутеневые затмения. О них также сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только камера и фотометр могут отметить затемнение Луны во время фазы полутени или затмения полутени. Когда полная луна находится далеко от узлов лунной орбиты, луна проходит над или под тенью, и затмения нет.

Лунные затмения происходят в полнолуние, в те моменты, когда Луна находится точно за Землей и на нее падает гигантская тень нашей планеты, загораживающая солнечный свет

Восточные жрецы, до сих пор не очень хорошо понимающие все это, на протяжении столетий вели постоянный учет полных и частичных затмений. На первый взгляд в графике затмений нет никакого порядка. Бывают годы, когда бывает три лунных затмения, а иногда и не одно. Более того, лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна сейчас находится над горизонтом, так что из любой точки Земли, например из Египта, можно наблюдать лишь немногим более половины всех лунных затмений.

Но для упорных наблюдателей небо наконец-то открыло большой секрет: в среднем за 6585,3 дня (так называемые саросы) на Земле происходит 28 лунных затмений. В течение следующих 18 лет, 11 дней 8 часов (а это указанное количество дней), все затмения будут повторяться по тому же расписанию. Осталось только добавить к каждому затмению 6585,3 дня в сутки. Так вавилонские астрономы научились предсказывать затмения посредством «повторения». По-гречески это «сарос». Сарос позволяет рассчитывать затмения на сотни лет вперед.

Более внимательно изучив движение Луны по ее орбите, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это было сделано по Саросу, но и точное время его начала.