눈에 보이는 움직임 천체

공간은 존재하는 모든 것, 과거에도 있었고 앞으로도 존재할 모든 것입니다.

칼 세이건.

천체에 대한 최초의 서면 언급은 다음과 같습니다. 고대 이집트그리고 수메르. 고대인들은 다음을 구별했다. 창공세 가지 유형의 몸체: 별, 행성 및 "꼬리 별". 차이점은 정확하게 관찰에서 비롯됩니다. 별은 꽤 오랫동안 다른 별에 비해 움직이지 않습니다. 따라서 별은 천구에 "고정"되어 있다고 믿어졌습니다. 우리가 지금 알고 있듯이 지구의 자전으로 인해 각 별은 하늘에 "원"을 "그립니다".

혜성의 "꼬리"별. 그들은 드물게 나타나며 문제를 상징했습니다.

• 구성– 특징 상호 합의행성, 태양, 지구. 황도- 태양의 눈에 보이는 연간 움직임이 일어나는 천구의 큰 원. 따라서 황도면은 태양을 중심으로 지구가 회전하는 평면입니다.
• 아래쪽(내부) 행성은 지구보다 궤도에서 더 빠르게 움직이고 위쪽(바깥쪽) 행성은 느리게 움직입니다.

콘크리트 개념을 소개하겠습니다. 물리량, 행성의 움직임을 특성화하고 몇 가지 계산을 수행할 수 있습니다.

• 근일점(고대 그리스어 περή "peri" - 주위, 주위, 근처, 고대 그리스어 etaτος "helios" - 태양) - 태양에 가장 가까운 행성이나 다른 천체의 궤도 지점 태양계.
• 근일점의 반대말은 아포헬리움(원점) - 태양으로부터 궤도에서 가장 먼 지점. 원일점과 근일점 사이의 가상선을 정점선이라고 합니다.
• 항성(T-별) - 행성이 별을 기준으로 궤도에서 태양 주위를 완전히 회전하는 기간입니다.
• 신노딕(S) – 행성의 연속된 두 개의 동일한 구성 사이의 시간 간격

천구에서 행성의 복잡한 겉보기 운동은 태양 주위를 도는 태양계 행성의 공전으로 인해 발생합니다. 고대 그리스어로 번역된 "행성"이라는 단어 자체는 "방황하는" 또는 "방랑하는"을 의미합니다. 천체의 궤적을 궤도라고 합니다. 궤도에서 행성의 이동 속도는 행성이 태양으로부터 멀어짐에 따라 감소합니다. 행성의 움직임의 성격은 그것이 속한 그룹에 따라 다릅니다. 그러므로 지구의 궤도와 가시성 조건에 따라 행성은 내부(수성, 금성)와 외부(화성, 토성, 목성, 천왕성, 해왕성, 명왕성)로 나뉘거나 각각 지구의 조건에 따라 분류됩니다. 궤도, 아래쪽과 위쪽으로.

지구에서 관찰할 때 태양 주위의 행성의 움직임은 지구 궤도의 움직임과 겹쳐지기 때문에 행성은 하늘을 가로질러 동쪽에서 서쪽으로(직접 운동) 또는 서쪽에서 동쪽으로 움직입니다. (역행 운동). 방향이 바뀌는 순간을 정지라고 합니다. 이 경로를 지도에 표시하면 루프가 발생합니다. 루프 크기가 ​​더 작습니다.

행성과 지구 사이의 거리가 멀어질수록.

행성은 단순히 한 선을 따라 앞뒤로 움직이는 것이 아니라 궤도 평면이 황도 평면과 일치하지 않는다는 사실 때문에 루프를 설명합니다. 이 복잡한 반복 패턴은 금성의 겉보기 움직임을 사용하여 처음 관찰되고 설명되었습니다.

상부(외부)용

• 화합물- 태양 뒤, 태양-지구 직선(M 1) 위에 있는 행성.
• 직면– 태양에서 지구 뒤편에 있는 행성 – 최고의 시간외부 행성을 관찰하면 태양(M 3)에 의해 완전히 조명됩니다.
• 구적법

• 서부 사람 동부
• 서부 사람 – 행성은 서쪽 방향(M 4)에서 관찰됩니다.
• 동부 -에서 관찰됨 동쪽(M2).

하부(내부)용

• 화합물행성은 태양-지구 직선상에 있습니다.

• 맨 위 – 태양 뒤의 행성(V 3). 낮추다
• 맨 위 – 태양 뒤의 행성(V 3).
• 낮추다 – 태양 앞의 행성(V 1).
• 연장- 태양으로부터 행성까지의 각거리 동부 서부 사람
• 동부 - 행성은 광선으로 일출 전에 동쪽에서 볼 수 있습니다. 아침 새벽(V 4).
• 서부 사람 – 행성은 일몰 후 새벽 저녁 광선으로 서쪽에서 보입니다 (V 2).

T가 지구, P 1이 내부 행성, S가 태양인 경우 천상의 결합을 내접이라고 합니다. "이상적인" 내합에서 수성이나 금성은 태양의 원반을 통과합니다.

T가 지구, S가 태양, P 1이 수성 또는 금성인 경우 이러한 현상을 우수한 결합이라고 합니다. "이상적인" 경우, 행성은 태양으로 덮여 있는데, 물론 별들의 밝기의 비교할 수 없는 차이로 인해 태양은 관찰될 수 없습니다. 지구-달-태양 시스템의 경우, 초승달은 내합에서 발생하고 보름달은 상합에서 발생합니다.

감사합니다

하늘을 가로 지르는 태양 (및 기타 천체)의 일일 움직임은 서쪽에서 동쪽으로 향하는 축을 중심으로 지구의 회전의 결과이며, 따라서 태양의 겉보기 움직임은 다음에서 발생합니다. 동쪽에서 서쪽으로. 그러나 태양 주위의 궤도 평면에 대한 지구 축의 기울기로 인해 지구가 태양 주위를 공전할 때 일출/일몰 지점이 끊임없이 이동하고 결과적으로 일출/일몰 지점이 동쪽에서 발생합니다. /west는 3월 20일과 9월 초에 해당하는 춘분 근처에만 발생합니다. 여름에는 지구의 북반구가 각각 태양을 향하고, 중위도에서는 일출 지점이 북동쪽으로, 일몰 지점이 북서쪽으로 이동하며, 겨울에는 지구가 남반구를 태양과 태양에 노출시킵니다. 일출은 남동쪽에서 일어나고 일몰은 남서쪽에서 발생합니다.

별에 대한 태양의 연간 경로는 태양 주위의 지구의 공전과 관련이 있습니다. 물론 낮에는 별이 보이지 않기 때문에 태양의 이러한 움직임을 추적하기는 어렵지만 낮에는 이러한 움직임으로 인해 태양이 별의 배경을 전체적으로 반대 방향으로 움직입니다. (즉, 눈에 보이는 크기 중 두 가지로 표시) 그러나 이러한 움직임의 존재는 계절에 따라 변화하는 모습을 통해 알 수 있습니다. 별이 빛나는 하늘, 특히 관찰된 별자리입니다. 예를 들어, 오리온자리는 다음에서 관찰할 수 있습니다. 어두운 하늘가을부터 봄 중반까지, 그러나 나머지 기간에는 태양이 이 별자리에 너무 가깝고(직접 통과하지는 않지만) 낮 하늘에서는 이 별자리를 구성하는 별을 볼 수 없습니다. 육안으로 보는 별자리. 일년 내내 지구에서 관찰할 때 태양은 지구의 궤도 평면을 나타내는 황도라고 불리는 선을 따라 하늘을 ​​가로질러 이동합니다. 정확한 정의− 지구-달 시스템의 질량 중심 궤도 평면) 13개의 별자리(양자리, 황소자리, 쌍둥이자리, 게자리, 사자자리, 처녀자리, 천칭자리, 전갈자리, 뱀주인자리, 궁수자리, 염소자리, 물병자리, 물고기자리)를 통과합니다. 지구는 타원 궤도에서 태양을 중심으로 회전하기 때문에 궤도 속도는 가변 값이며 이는 자연스럽게 황도를 따라 태양의 겉보기 움직임에 영향을 미칩니다. 겉보기 움직임도 고르지 않습니다. 태양은 황도의 절반을 더 느리게 통과하고 (지구가 발광체에서 더 멀리 떨어져있을 때) 두 번째는 더 빠릅니다. 이로 인해 북반구에서는 봄과 여름이 다소 길어집니다. 가을, 겨울보다 북반구에서 여름이 되면 지구는 태양으로부터 가장 멀리 떨어져 공전 궤도에서 가장 느리게 움직이고, 겨울이 되면 가장 가까워지고 빠르게 움직인다. 남반구여전히 그 반대입니다).

달의 겉보기 운동

달의 궤도면은 태양 주위의 지구 궤도면에 대해 5도 기울어져 있으므로 별에 대한 달의 겉보기 움직임은 황도선에 가깝게 지나갑니다. 그러나 이 움직임의 속도는 태양의 속도보다 훨씬 빠릅니다. 태양이 지구의 하루 반 동안 겉보기 직경과 같은 양만큼 하늘을 가로지르는 별을 기준으로 이동한다면 달은 약 1시간 안에 같은 거리를 이동하며, 어두운 하늘에서도 달을 관찰할 수 있기 때문에 별의 배경에 대해 이러한 변위를 추적하는 것은 어렵지 않습니다. 달은 지구가 축을 중심으로 회전하는 것과 같은 방향(북극에서 볼 때 시계 반대 방향)으로 궤도를 이동하므로 별을 배경으로 하는 달의 겉보기 움직임은 서쪽에서 동쪽으로 발생합니다. 달 궤도의 타원율이 지구의 궤도보다 훨씬 크기 때문에 달의 겉보기 움직임은 더욱 고르지 않게 됩니다. 달은 27일 7시간 43분 11.5초 동안 별과 지구 주위를 상대적으로 이동합니다. 초승달 동안 달은 하늘에서 태양과 같은 방향(즉, 지구와 태양 사이)에 있으므로 빛이 없는 쪽을 향합니다. 그러나 점차적으로 별에서 동쪽으로 점점 더 멀어지면서 태양이 비추는 달 원반의 가장자리가 자라기 시작하고 보름달까지 계속됩니다. 보름달은 동쪽 하늘에 떠서 대략 6개월 전 태양의 일일 경로를 따릅니다. 따라서 북반구에서는 여름철, 태양이 북동쪽에서 떠서 높이 솟아 북서쪽으로지면 달은 차례로 남동쪽에서 떠서 수평선 위로 높이 올라가지 않고 아침에 남서쪽으로집니다 (태양과 같이) 겨울 북반구의 날). 달과 지구 궤도 평면의 교차점의 존재는 우리에게 태양과 같은 현상을 관찰할 수 있는 기회를 제공합니다. 월식. 그러나 이러한 현상은 서로 독립적인 다음 조건이 동시에 충족되는 경우에만 발생합니다. 별을 기준으로 하는 경로의 달은 이 경로와 황도의 교차점에 가까워야 하며 새로운 경로도 있어야 합니다. 달(을 위해 일식) 또는 보름달(달의 경우).

행성의 겉보기 운동

행성의 궤도면은 지구 궤도면에 대해 몇도 이하의 기울기를 가지므로 별에 대한 겉보기 경로는 황도에 가깝게지나 가지만이 운동의 궤적은 다음보다 훨씬 더 복잡합니다. 태양과 달의 것. 처음에는 달과 태양과 같은 방향(서쪽에서 동쪽으로(전진 운동))으로 움직이다가 어느 시점에서 행성은 속도가 느려지고 멈추다가 얼마 동안 동쪽에서 서쪽으로 움직입니다(역행 운동). 그 후 그들은 다시 속도를 늦추고 다시 직접 이동으로 전환합니다. 방향을 바꿀 때의 이동 궤적은 루프 모양입니다.

지구보다 태양에 더 가까운 행성(낮은 행성)의 움직임은 지구보다 태양에 가까운 행성의 움직임과 다소 다릅니다. 지구보다 더 멀리(상위 행성). 금성은 태양보다 앞쪽 방향으로 더 빠르게 하늘을 가로질러 이동하고 이를 추월한 다음 태양으로부터 47도 이하에서 멈춥니다(이것은 발광체로부터 최대 각도 거리 지점(동쪽 신장)). 역행 운동을 하고 계속해서 태양을 통과하며 광도(서쪽 신장)에서 47도 이상 멈춰서 다시 직접 운동으로 전환됩니다. 수성도 움직이고 있으며, 수성이 태양에 더 가깝고 태양으로부터의 각도 거리가 최대 28도로 매우 작기 때문에 루프의 크기만 더 작아집니다. 화성과 다른 상부 행성의 경우, 전진 방향의 움직임은 태양의 움직임보다 느리므로 행성은 점차 태양의 서쪽에 위치하면서 점차 뒤처지게 됩니다. 행성이 태양과 반대 방향에 있으면 별을 배경으로 한 움직임이 느려지고 후진 운동으로 전환되며 곧 속도가 느려지고 다시 전진 운동으로 이동합니다. 하늘의 태양에 접근하기 시작합니다. 위쪽 행성이 멀리 떨어져 있을수록 이동 방향을 변경할 때 루프의 크기가 작아집니다.

운동 방향의 변화는 행성의 궤도 속도가 다르기 때문에 발생합니다. 금성과 수성의 역행 운동은 지구를 추월하여 궤도를 따라 이동하면서 동시에 지구와 태양의 같은 쪽에 있을 때 발생합니다. 그리고 상위 행성의 경우, 반대로 지구가 그들을 추월하고 이로 인해 역행 운동을 받습니다. 루프는 행성 궤도가 동일한 평면에 있지 않고 지구 궤도 평면에 대해 작지만 기울기를 갖기 때문에 얻어집니다.

별의 겉보기 운동

태양계 천체의 겉보기 운동을 고려할 때 '별에 대한 상대적인 운동'이라는 표현이 자주 언급되었는데, 이는 별이 완전히 움직이지 않는다는 인상을 줄 수 있습니다. 실제로는 그렇지 않습니다. 별의 속도는 거리에 비해 너무 작아서 수십 년이 지나도 육안으로 별의 움직임을 알아차리는 것이 거의 불가능합니다. 움직임은 높은 별에서 가장 잘 보입니다. 실제 속도관찰자의 시선을 가로지르면서 동시에 여전히 태양에 상대적으로 근접해 있기 때문에 이 속도는 적어도 어떻게든 눈에 띌 수 있습니다. 왜냐하면 수백 광년에서 벗어나면 심지어 수백 km/s의 횡단 속도에서도 별의 위치는 매우 느리게 변합니다. 별들(태양 제외) 중에서 바너드별은 하늘에서 가장 높은 고유 운동을 가지고 있습니다. 매우 희미한 적색왜성인데, 태양으로부터 6광년 떨어져 있음에도 불구하고 육안으로는 볼 수 없습니다. 그러나 그럼에도 불구하고 이 별은 연간 10각초씩 하늘을 가로질러 이동하는데, 이는 겉보기 지름보다 180배 이상 작은 수치입니다. 보름달. 별이 하늘에서 더 먼 별을 배경으로 달의 크기와 같은 거리까지 이동하는 데 거의 같은 년이 걸린다고 추측하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 이것은 그렇게 큰 고유 운동을 하는 하나의 별일 뿐이며, 다른 별의 경우 이러한 운동은 훨씬 느립니다.

주제 3. 태양계와 천체의 움직임.

§1. 태양계

태양계에는 태양, 34개의 위성을 갖춘 9개의 큰 행성, 100,000개 이상의 작은 행성(소행성), 약 1011개의 혜성, 소위 유성체라고 불리는 수많은 작은 소행성체(직경 100m에서 무시할 수 있는 먼지 입자까지)가 포함됩니다. .

태양은 태양계의 중심 위치를 차지하고 있습니다. 그 질량은 이 시스템에 포함된 다른 모든 물체의 질량보다 750배 더 ​​큽니다. 태양의 중력 확장은 주력, 이는 주위를 공전하는 태양계의 모든 몸체의 움직임을 결정합니다. 태양에서 가장 멀리 떨어져 있는 명왕성까지의 평균 거리는 60억km로 가장 가까운 별까지의 거리에 비하면 매우 짧습니다.

모두 주요 행성– 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성은 거의 원형 궤도에서 같은 방향(태양 자체의 축 회전 방향)으로 태양을 중심으로 회전합니다. 태양을 중심으로 회전하는 행성 및 기타 물체의 궤도 경사를 계산할 때 지구의 궤도 평면인 황도가 주요 평면으로 사용됩니다.

거의 원형에 가까운 행성 궤도와 그 사이의 큰 간격으로 인해 행성 간의 근접 조우 가능성이 배제됩니다. 이는 장기적인 존재를 보장합니다. 행성계.

행성도 축을 중심으로 회전하며 금성과 천왕성을 제외한 모든 행성의 경우 회전은 순방향, 즉 태양 주위의 공전과 동일한 방향으로 발생합니다. 금성의 극도로 느린 자전은 반대 방향으로 일어나고, 천왕성은 옆으로 누워 있는 것처럼 자전한다.

대부분의 위성은 행성의 축 회전과 같은 방향으로 행성을 공전합니다. 그러한 위성의 궤도는 일반적으로 원형이며 행성의 적도면 근처에 위치하여 행성계의 축소된 유사성을 형성합니다. 예를 들어, 천왕성과 목성의 위성 시스템이 있습니다. 역방향 움직임행성에서 멀리 떨어진 곳에 위성이 있습니다.

눈에 띄는 크기의 개별 위성 외에도 토성, 목성 및 천왕성은 마치 연속 고리로 합쳐지는 것처럼 작은 위성이 많이 있습니다. 이 위성은 행성에 너무 가까운 궤도에서 움직이기 때문에 조석력으로 인해 단일 몸체로 결합되지 않습니다.

현재 알려진 소행성의 궤도의 대부분은 화성과 목성의 궤도 사이에 있습니다. 모든 소행성은 주요 행성과 같은 방향으로 태양을 공전하지만, 그 궤도는 일반적으로 황도면에 대해 길쭉하고 기울어져 있습니다.

혜성은 주로 포물선에 가까운 궤도에서 움직입니다. 일부 혜성은 상대적으로 긴 궤도를 가지고 있습니다. 작은 크기. 주기라고 불리는 이 혜성들에게는 직접적인 움직임, 즉 행성의 회전 방향으로의 움직임이 지배적입니다.

행성은 질량이 다른 두 그룹으로 나누어진다. 화학적 구성 요소, 회전 속도 및 위성 수. 태양에 가장 가까운 네 개의 행성은 다음과 같습니다. 지구형 행성 , 밀도가 높은 암석 물질과 금속으로 구성됩니다. 거대 행성 - 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 훨씬 더 거대하고 주로 가벼운 물질로 구성되어 있기 때문에 깊은 곳의 엄청난 압력에도 불구하고 밀도가 낮습니다. 목성과 토성의 경우 질량의 주요 부분은 수소와 헬륨입니다. 천왕성과 해왕성에서는 얼음과 암석 물질이 구성됩니다. 주요 부분그들의 대중.

행성의 내부와 일부 대형 위성(예: 달)은 뜨거운 상태입니다.

금성, 지구, 화성은 깊은 곳에서 방출되는 가스로 구성된 대기를 가지고 있습니다. 거대 행성의 대기는 내부의 직접적인 연속입니다. 이 행성에는 고체 또는 고체가 없습니다. 액체 표면. 내부에 담그면 대기 가스가 점차 응축 상태로 변합니다.

혜성의 핵은 거대한 행성과 화학적 구성이 유사합니다. 그들은 암석 물질이 혼합된 다양한 가스의 얼음과 얼음으로 구성됩니다. 구성의 거의 모든 작은 행성은 지구 그룹의 암석 행성에 속합니다.

작은 행성들이 서로 충돌하여 형성된 파편은 때때로 운석의 형태로 지구에 떨어지기도 합니다. 운석의 나이를 측정한 결과 운석, 즉 전체 태양계가 약 50억년 동안 존재했다는 사실이 밝혀졌습니다.

태양계 구조의 역동적이고 물리적인 특징은 행성이 한때 태양 주위에 행성 구름을 형성했던 가스와 먼지 물질로 형성되었음을 나타냅니다. 지구형 행성은 암석 고체 입자의 축적으로 형성되었으며, 거대 행성의 경우 암석 입자의 축적으로 형성이 시작된 다음 가스(주로 수소와 헬륨)의 추가로 보충되었습니다.

§2. 케플러의 법칙

독일 과학자 요하네스 케플러(Johannes Kepler)는 덴마크 천문학자 T. Brahe가 화성 행성을 수년간 관찰한 결과를 연구하여 화성의 궤도가 원이 아니라 길쭉한 타원 모양을 가지고 있음을 발견했습니다. 타원에는 두 개의 점 F1과 F2가 있습니다(그림 1). 거리의 합은 ( 아르 자형1 그리고 아르 자형2 ) 타원의 임의 지점 B에서 상수 값입니다.

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타원의 임의의 점과 초점 중 하나를 연결하는 선을 호출합니다. 반경 벡터 이 점.

케플러는 당시 알려진 모든 행성의 움직임을 연구하고 추론했습니다. 행성 운동의 3가지 법칙:

첫째로, 화성뿐만 아니라 모든 행성의 궤도는 태양이 위치한 공통 초점을 가진 타원입니다. 궤도의 신장 정도 다른 행성다양한. 지구의 이심률은 매우 작으며 지구의 궤도는 원과 거의 다르지 않습니다. 가장 긴 궤도는 수성과 명왕성의 궤도입니다.

둘째, 각 행성은 반경 벡터가 동일한 시간 간격으로 설명되는 방식으로 궤도를 따라 이동합니다. 동등한 면적(A1A2F 및 B1B2F 섹터의 면적은 동일합니다). 이것은 무엇을 의미합니다 더 가까운 행성그래서 그녀는 태양에 더 빠른 속도궤도 운동.

천문학" href="/text/category/astronomiya/" rel="bookmark">천문 단위), 그런 다음 관찰을 통해 행성의 공전 기간을 연 단위로 결정합니다( 티), 다음 공식을 사용하여 이 행성의 장반경(α) 값을 쉽게 얻을 수 있습니다.

예를 들어, 티화성 = 1.88년, 공식에 따르면 화성의 α 궤도 = 1.52 a. 이자형.

따라서 화성은 지구보다 태양에서 거의 1.5배 더 멀리 떨어져 있습니다.

케플러가 확립한 행성 운동 법칙은 행성 세계가 태양을 근원으로 하는 단일 힘에 의해 지배되는 조화로운 시스템임을 다시 한 번 분명하게 보여줍니다.

§삼. 구성

구성은 태양과 지구에 대한 궤도에서 태양계 행성의 특징적인 위치입니다.

지구(수성, 금성)보다 태양에 더 가까운 하부(내부) 행성과 궤도가 지구의 궤도 너머에 있는 상부(외부) 행성(나머지 행성)에 대해서는 서로 다릅니다. ).

아래쪽 행성이 태양과 지구의 중심을 연결하는 직선을 교차하는 순간을 행성이라고 합니다. 하단 연결 . 내합 근처에서 행성은 좁은 초승달 모양으로 보입니다. 내합이 일어나는 순간에는 행성이 보이지 않습니다. 그 이유는 행성의 반구가 태양에 의해 조명되지 않고 지구를 향하고 있기 때문입니다. 그러나 이때 금성이나 수성 등의 행성들이 태양 원반을 따라 움직이는 검은 원의 형태로 관찰될 때, 행성이 태양 원반을 가로질러 지나가는 현상이 발생할 수 있다.

계속해서 궤도를 따라 이동하면서 지상 관찰자의 낮은 행성은 태양으로부터 가장 큰 각도 거리에 도달한 후 다시 접근하기 시작합니다. 각도 오프셋이 가장 큰 위치를 호출합니다. 연장 . 수은의 이각은 약 28°이고, 금성은 태양으로부터 약 48°입니다. 신장이 있습니다 동부, 일몰 후 저녁에 행성을 관찰할 때, 그리고 서부 사람아침에, 해가 뜨기 전에 보일 때.

낮은 행성이 태양 바로 뒤를 지나가는 순간을 상단 연결 . 상위합 근처에서 행성은 완전한 원반으로 관찰됩니다.

상위 행성의 경우 순간이 구별됩니다. 직면 , 서부 및 동부 구적법 및 연결 . 반대로, 위쪽 행성은 태양 반대편 하늘 측면에서 볼 수 있으며, 그것과 지구 사이의 거리는 가장 작습니다. 이 기간은 표면의 천문 관측에 가장 유리합니다. 직각 위상에서 행성 방향과 태양 사이의 각도는 90°입니다. 결합하여 위쪽 행성은 아래쪽 행성과 마찬가지로 태양 원반 뒤로 이동하여 광선에서 사라집니다. 이 기간 동안 지구에서 행성까지의 거리가 가장 큽니다.

지구 주위를 공전하는 달은 아래쪽 행성처럼 태양과 지구 사이에 나타나거나 위쪽 행성처럼 태양에서 더 멀리 나타납니다. 따라서 달과 관련하여 천문학자들은 특별한 용어를 더 자주 사용하지만, 본질적으로 초승달의 순간은 내접합과 유사하고 보름달의 순간은 충과 유사합니다.

§4. 행성 궤도의 요소

우주에서 궤도의 방향, 크기와 모양, 궤도에서 천체의 위치는 6가지 양으로 결정됩니다. 궤도 요소 .

천체 궤도의 몇 가지 특징적인 점은 다음과 같습니다. 고유명사: 근일점 – 태양에 가장 가까운 태양 주위를 움직이는 천체의 궤도 지점. 원점 – 태양으로부터 가장 먼 타원 궤도의 지점.

지구에 대한 물체의 운동을 고려하면 지구에 가장 가까운 궤도의 지점을 호출합니다. 근지점 , 그리고 가장 먼 것은 클라이맥스 .

보다 일반적인 문제에서는 인력 중심이 다른 천체를 의미할 수 있는 경우 이름이 사용됩니다. 근점 – 궤도 중심에 가장 가까운 지점; 진원지 – 궤도 중심에서 가장 먼 지점.

궤도 요소– 천체 궤도의 모양과 크기를 결정하는 6가지 양( 에, 에), 공간에서의 위치( 나, Ω , ω ) 및 궤도상의 천체 자체의 위치:

1) 궤도의 모양과 크기가 결정됩니다. 궤도의 반장축 (a = OP) 및 궤도 이심률 이자형 .

https://pandia.ru/text/78/111/images/image007_87.gif" align="left" width="257" height="113 src=">타원 궤도의 경우 값 이자형 0 ≤ e 내에 위치< 1.

~에 이자형= 0 궤도는 원 모양입니다. 더 가까울수록 이자형일치하려면 궤도가 더 길어집니다. e = 1이면 궤도는 더 이상 닫혀 있지 않으며 포물선 형태를 갖습니다. e > 1인 경우 궤도는 쌍곡선입니다.

2) 우주 궤도의 방향은 주요 평면으로 간주되는 특정 평면을 기준으로 결정됩니다. 행성, 혜성 및 태양계의 다른 몸체의 경우 이러한 비행기는 다음과 같은 역할을 합니다. 황도면. 궤도면의 위치는 두 개의 궤도 요소로 지정됩니다. 경도 업스트림 노드 Ω 그리고 궤도 경사나.

상승 노드의 경도 Ω - 이것은 궤도면과 황도면의 교차선과 양자리 지점 방향 사이의 태양 각도입니다. 각도는 해당 지점에서 황도를 따라 측정됩니다. 춘분궤도 Ω의 상승 교점, 즉 몸체가 남반구에서 북쪽으로 이동하는 황도를 교차하는 지점까지 시계 방향으로 이동합니다. 반대 지점이라고 합니다. 내림차순 노드 , 노드를 연결하는 선은 다음과 같습니다. 노드 라인 .

0° ≤ Ω ≤ 360°

큐 – 행성의 궤도 평면

피 – 황도면

3) 평면에서의 궤도의 위치 큐근일점 논증에 의해 결정됨 ω , 이는 상승 노드로부터 궤도 근일점의 각도 거리입니다. ω = Ω 피.

4) 일부 궤도에서 천체의 위치를 ​​결정하는 여섯 번째 요소 특정 순간시간, 사용 근일점을 통과하는 순간 .

근일점 방향에서 몸체 방향까지 측정한 태양의 각도를 다음과 같이 부릅니다. 진정한 변칙 ν . 신체가 궤도를 따라 이동할 때의 실제 이상 현상은 불균일하게 변합니다. 케플러의 제2법칙에 따라 신체는 근일점 근처에서 더 빠르게 움직입니다. 피그리고 원점에서는 더 느려진다 ㅏ. 실제 이상은 평균 이상을 통한 공식을 사용하여 계산됩니다.

§5. 교란된 움직임의 개념

움직이는 행성은 태양뿐만 아니라 서로에게도 끌립니다. 성단에서는 각 별이 다른 모든 별에게 매력을 느낍니다. 인공지구위성의 움직임은 지구의 비구형 형태로 인한 힘과 저항에 의해 영향을 받는다. 지구의 대기, 달과 태양의 매력. 이것들 추가 병력~라고 불리는 방해하는 , 그리고 천체의 움직임에 미치는 영향은 다음과 같습니다. 소란 . 교란으로 인해 천체의 궤도는 지속적으로 천천히 변합니다.

교란력을 고려한 천체의 움직임에 대한 연구는 특수 과학인 천체 역학에 의해 수행됩니다.

천체 역학에서 개발된 방법을 사용하면 태양계에 있는 모든 천체의 위치를 ​​수년 전에 매우 정확하게 결정할 수 있습니다. 인공 천체의 움직임을 연구하기 위해 더 복잡한 계산 방법이 사용됩니다.

§6. 유명인의 명백한 일일 움직임

낮에는 각 별이 하루의 평행선을 따라 완전히 회전합니다. 그림에서. 별의 일일 평행선이 그려져 있습니다. σ .

https://pandia.ru/text/78/111/images/image011_62.gif" align="left" width="252" height="132 src=">a) 적도에는 세계의 극이 놓여 있습니다. 수평선에 있고 북쪽과 남쪽 지점과 일치합니다. 이 경우 별의 일일 평행선은 수직면에 있습니다.

b) 북극에서는 세계의 축이 수직 위쪽을 향합니다. 즉, 천구의 북극 피천정과 일치한다 지. 모든 별의 일일 경로는 지평선과 평행한 평면에 있습니다.

자오선의 위치가 불확실해집니다. 이 지점에서 어느 방향으로든 지구의 표면남쪽에 있을 것이다.

§7. 별의 신장

방위각" href="/text/category/azimut/" rel="bookmark">일일 평행선을 따라 이동하는 동안 방위각은 북쪽 지점에서 ±A 범위 내에서 변동하며 |A| ≤ 90°입니다.

연장 그들은 방위각이 극단적인 값을 가질 때 별의 위치를 ​​부릅니다. 천구의 어느 쪽에서 발생하는지에 따라 동쪽 신장과 서쪽 신장이 구별됩니다. 그림에서. 별 1에는 동쪽 신장이 있습니다 이자형 E와 서쪽 신장 이자형 W. 별에는 신장이 2개 없습니다.

§8. 천체력

천문력은 하늘에 있는 천체의 위치, 이동 속도, 별의 크기 및 천문 관측에 필요한 기타 데이터에 대한 정보가 포함된 테이블입니다. 천문력은 이전에 수행된 관찰 결과를 기반으로 미래 시대를 위해 편집됩니다.

천문력을 계산할 때 천체의 움직임 이론과 밝기 변화의 법칙이 사용됩니다.

사용된 재료의 정확성에 따라 천체력은 다양한 기간에 대해 계산됩니다. 따라서 천구 좌표를 포함하는 소행성의 천문력은 1년 이상 미리 작성됩니다. 정확하게 설명할 수 없는 특정 힘(예: 밀도가 지속적으로 변하는 대기의 저항)에 의해 움직임이 영향을 받는 인공 지구 위성의 천문력은 필요한 정확도로 단 1-2개월 만에 편집할 수 있습니다. 미리.

천문력에는 망원경 장착 각도, 달의 위상 및 합리적으로 관찰하는 데 도움이 되는 기타 정보가 포함될 수도 있습니다. 예를 들어, 북극성에 대한 관측은 밤뿐만 아니라 낮 시간에도 수행될 수 있습니다. 이렇게하려면 대략적인 수평 좌표 (작업 천문력) - 방위각의 특수 테이블을 미리 컴파일해야합니다. ㅏ 그리고 높이 시간 극선. 해당 값에 따라 장치 방향을 지정하면 파이프 시야에서 북극성의 이미지를 찾을 수 있습니다.

Polyarnaya 천문력 편집(즉, 대략적인 수평 좌표를 계산하는 절차 - 예상 관측 순간의 높이 h 및 방위각 a):

AE에서 선택 φ ; 현지 항성시 에스 출산 시간으로 발견 디 .

천구극의 높이는 위도와 같습니다. 시간 피 = φ

삼각형에서 zσk 측면 zk 그리고 zσ 일부 가정에서는 서로 동일한 것으로 간주될 수 있습니다. 90°-Φ-χ = 90°- 시간 ,

어디 φ+χ = 시간 .

천문표의 값 χ 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다. ƒ , 그 다음에 시간 = φ+ƒ

따라서 h Polar를 결정하기 위해 필요한 값은 다음과 같습니다. ƒ 현지 항성시 에스 그리고 그것을 추가하세요 φ .

극 방위각 a는 인수를 통해 동일한 테이블에서 가져옵니다. 에스 그리고 φ . 다음으로, Polyarnaya의 작업 천문력은 주어진 간격(예: 30m)으로 특정 관찰 순간에 계산됩니다.

주제 4. 지구와 달의 자전. 별의 좌표를 변화시키는 요인.

§1. 지구의 궤도 및 회전 운동의 특징

지구는 태양계의 행성 중 하나입니다. 다른 행성과 마찬가지로 이 행성은 타원형 궤도로 태양 주위를 돌며, 장반경(즉, 지구 중심과 태양 사이의 평균 거리)은 천문학에서 길이(au) 단위로 받아들여집니다. 태양계 내 천체 사이의 거리를 측정합니다. 지구에서 태양까지의 거리 다양한 포인트궤도는 동일하지 않으며, 근일점(1월 3일)에서는 약 250만km 더 작고, 원일점(7월 3일)에서는 평균 거리인 1억 4960만km보다 같은 양만큼 더 큽니다.

우리 행성이 태양 주위의 궤도를 따라 움직일 때, 지구의 적도면(궤도면에 대해 23°27' 각도로 기울어짐)은 궤도의 일부 부분에서 다음과 같은 방식으로 자신과 평행하게 움직입니다. 지구본은 북반구가 있는 태양을 향해 기울어져 있고, 다른 지구는 남반구가 있는 태양을 향해 기울어져 있습니다.

일일 교체 지구 23h56m04.1s의 주기, 즉 1항성일에 거의 일정한 각속도로 발생합니다. 지구의 일일 자전 축은 북쪽 끝이 대략 별을 향하도록 향합니다. 알파 작은곰자리 , 따라서 북극성이라고 불립니다.

§2. 지구의 극의 움직임

지구의 자전축은 지구 몸체에서 일정한 위치를 차지하지 않으며 축을 중심으로 흔들리는 것처럼 보이며 그 결과 지구의 극은 지구 표면에서 멀어지지 않고 복잡한 곡선을 나타냅니다. 특정 평균 위치가 0.3~0.4인치 이상 증가했습니다. 지구 표면에서 극이 방황하기 때문에 지구 표면에 위치한 지점의 지리적 좌표(위도와 경도)가 변경되어야 합니다.

지구의 특징 중 하나는 자기장입니다. 덕분에 우리는 나침반을 사용할 수 있습니다. 나침반 바늘의 북쪽 끝이 끌리는 지구의 자극은 북극과 일치하지 않고 좌표 ≒ 76°N의 지점에 위치합니다. w. 그리고 101°W. d. 지구의 남반구에 위치한 자극은 남쪽으로 66° 좌표를 가지고 있습니다. w. 그리고 140° E. d.(남극).

§삼. 달의 움직임

달은 우리 행성의 자연 위성인 지구에 가장 가까운 천체입니다. 그것은 약 400,000km 거리에서 지구를 공전합니다. 달의 지름은 지구 지름의 4배에 불과해 3476㎞에 달한다. 극에서 압축되는 지구와 달리 달은 모양이 일반 구형에 훨씬 더 가깝습니다.

외부에서 본 북극, 달은 태양계의 모든 행성 및 위성과 마찬가지로 지구를 중심으로 시계 반대 방향으로 회전합니다. 지구를 한 바퀴 도는 데는 27.3일이 걸립니다. 지구를 중심으로 달이 한 바퀴 회전하는 시간은 축을 중심으로 한 바퀴 회전하는 시간과 정확히 같습니다. 그러므로 달은 끊임없이 같은 면을 가지고 지구를 향하고 있습니다. 에서는 초기역사 동안 달은 축을 중심으로 다소 더 빠르게 회전하여 지구를 향했습니다. 다른 부분에서그 표면. 그러나 거대한 지구가 가깝기 때문에 상당한 해일. 그들은 빠르게 회전하는 달에 행동했습니다. 달의 감속 과정은 달이 한쪽 면만 지구를 향해 끊임없이 회전할 때까지 계속되었습니다. 눈에 보이는 것과 보이는 것의 개념이 여기에 있습니다. 반대쪽달. 전체적으로 달 표면의 59%를 지구에서 볼 수 있습니다.

§4. 세차운동과 영동

상단이 회전할 때 그 축은 실제로 고정되어 있지 않습니다. 중력의 영향으로 회전 운동 법칙에 따라 상단의 축이 움직여 원뿔형 표면을 나타냅니다. 지구는 큰 꼭대기입니다. 그리고 적도 초과에 대한 달과 태양의 중력의 영향으로 회전축도 천천히 회전합니다. (지구의 편평도로 인해 적도는 극보다 물질이 더 많은 것 같습니다).

지구의 자전축은 황도축 근처에서 23.5°의 각도를 가진 원추형을 나타내며, 그 결과 천구의 극이 황도를 중심으로 작은 원을 그리며 이동하며 약 26,000년에 한 바퀴 회전합니다. 이 운동은 전진 .

세차운동의 결과로 춘분점은 태양의 겉보기 움직임 방향으로 연간 50.3인치씩 점진적으로 이동하게 됩니다. 이러한 이유로 태양은 매년 하늘에서 완전한 공전을 하기보다 20분 일찍 춘분점에 들어갑니다.

천구의 적도와 천구극의 위치를 ​​변경하고 양자리점을 이동하면 적도 및 황도 천구 좌표가 변경됩니다. 따라서 천체의 좌표를 카탈로그에 제공하거나 지도에 표시할 때 좌표계를 결정할 때 적도와 양자리 지점의 위치가 결정된 순간인 '시대'를 표시해야 합니다.

대체로 달의 중력의 영향으로 세차 운동이 발생합니다. 지구에 대한 태양과 달의 위치 변화로 인해 세차 운동을 일으키는 힘은 끊임없이 변화하고 있습니다. 따라서 원뿔을 따라 지구 자전축의 움직임과 함께 작은 진동이 관찰됩니다. 회전 . 세차 운동과 영동 운동의 영향으로 천구의 극은 별들 사이에 복잡한 파도 모양의 곡선을 나타냅니다.

세차 운동으로 인한 별 좌표의 변화율은 천구의 별 위치에 따라 달라집니다. 경사 다른 별적경에 따라 일년에 걸쳐 +20”에서 -20”으로 변경됩니다. 적경은 세차 운동으로 인해 더 복잡한 방식으로 변하며, 그 수정은 적경과 별의 적위 모두에 따라 달라집니다. 세차 테이블은 천문학 연감에 출판됩니다.

세차 운동과 영동은 우주에서 지구 회전축의 방향만 변경하며 지구 몸체에서 이 축의 위치에는 영향을 미치지 않습니다. 그러므로 세차운동이나 영동운동에 의해 지표면의 위도나 경도가 변하지 않으며, 이러한 현상은 기후에 영향을 미치지 않습니다.

§5. 빛의 수차

빛 수차는 천체와 관찰자의 상대적인 움직임으로 인해 천체가 궁창의 실제 위치에서 벗어나는 명백한 편차입니다.

수차 현상은 사람이 쏟아지는 비 속에서 경험하는 것과 비교할 수 있습니다. 빗속에 서 있는 한 남자가 머리 위로 우산을 들고 있습니다. 그러나 걸을 때 젖지 않으려면 우산을 앞으로 기울여야 하며, 빨리 걸을수록 우산을 더 많이 기울여야 합니다. 그리고 빗방울은 여전히 ​​똑바로 떨어지지만, 사람에게는 우산을 기울인 지점에서 빗방울이 떨어지는 것처럼 보입니다.

마찬가지로 움직이는 관찰자에게는 천체의 빛이 물체가 있는 지점에서 오는 것이 아니라 관찰자의 이동 방향으로 첫 번째 지점에 비해 이동된 다른 지점에서 오는 것처럼 보입니다. 어떤 별이 황도의 극에 있다고 가정해 보세요. 그 빛은 궤도를 따라 움직이는 지구의 속도 방향에 수직으로 지구에 떨어집니다. 그러나 망원경을 황도의 극으로 향하게 하는 천문학자는 시야 중앙에 있는 별을 볼 수 없습니다. 이러한 망원경의 렌즈로 들어가는 빛의 광선은 전체 튜브를 통과하는 데 시간이 필요합니다. 튜브가 지구와 함께 움직일 시간이 지나면 별의 이미지가 시야 중앙에 떨어지지 않을 것입니다.

따라서 화각의 중심에 있는 천체를 관찰하기 위해서는 관찰자의 움직임에 따라 망원경이 앞으로 일정한 각도로 기울어져야 한다.

§5. 시차

기차를 타면 창밖으로 레일을 따라 서 있는 기둥이 번쩍인다. 수십 미터 떨어진 곳에 있는 건물은 뒤로 물러나는 속도가 더 느립니다. 철도. 그리고 아주 천천히, 마지 못해 수평선 근처 어딘가에 위치한 집과 숲이 기차보다 뒤쳐집니다. 관찰자가 움직일 때 물체의 방향이 바뀌는 속도가 작을수록 물체는 관찰자로부터 멀어집니다. 그리고 이것으로부터 물체의 각 변위의 크기가 나옵니다. 시차 변위 아니면 단순히 시차 , 물체까지의 거리를 특성화할 수 있습니다.

지구 표면을 따라 이동하여 별의 시차 변위를 감지하는 것은 불가능합니다. 별은 너무 멀리 떨어져 있으며 이러한 이동 중 시차는 측정 가능성을 훨씬 뛰어 넘습니다.

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이 경우 시차는 지구 중심에서 별이 수평선에 있는 적도점까지 이동하는 가상의 관찰자에 대해 계산됩니다.

천체의 움직임

지구와 다른 행성들은 우주에서 어떻게 움직이는가? 우주 깊은 곳에서 태양계로 날아온 혜성을 기다리는 것은 무엇일까요? 천체의 움직임에 관한 이러한 질문과 기타 질문에 대한 답을 찾는 수세기 전의 역사는 잘 알려져 있습니다. 과학에 큰 공헌을 한 많은 사람들에게 있어서 그것은 천문학, 구조에 대한 관심입니다. 큰 세상, 지식에 대한 첫 번째 원동력이었습니다.

법률상 만유 중력두 물체 사이에 작용하는 인력은 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다. 좌표계의 원점을 몸체 중 하나에 배치하면(두 몸체 사이의 거리에 비해 몸체의 크기는 무시됩니다), 수학 표기법두 번째 몸체에 작용하는 힘은 다음과 같은 형태를 갖습니다(그림 7.14).

여기 지= 6.67∙10 -11 m 3 /kg∙s 2) - 중력 상수.

쌀. 7.14. 2체 문제를 풀 때 좌표계 선택

공식 (7.20)의 마이너스 기호는 중력이 인력이라는 사실에 기인합니다. 물체 사이의 거리 r을 줄이는 경향이 있습니다.

더 나아가 우리는 두 물체의 상호 운동만을 연구하는 것으로 제한할 것입니다. 이는 어려운 질문을 제기합니다. 어떤 위치(어떤 좌표계)에서 이 움직임을 연구해야 합니까? 예를 들어 태양과 목성의 상호 운동을 연구하는 지구 관찰자와 같이 임의의 위치에서 이 작업을 수행하면 작업이 우리에게 너무 어려워질 것입니다. 가장 단순한 상황으로만 제한해 보겠습니다. 두 번째 관찰자의 관점에서 몸체 중 하나의 움직임, 즉 태양, 달에 대한 행성 또는 혜성의 움직임을 고려하십시오. 다른 모든 천체의 상대적으로 작은 인력은 무시하면서 지구에 상대적입니다. 물론, 우리는 요인의 순위를 매겼고, 우리의 후속 조치는 특정 조건이 충족되는 정도까지만 현실과 관련이 있습니다.

신체의 움직임을 설명하는 방정식 중지정된 좌표계에서 형식은 다음과 같습니다.

또는 축의 투영에서 엑스, 와이

우리가 관심을 갖는 궤도는 신체의 "초기 속도"에 크게 의존합니다. 티그리고 "초기 거리". 우주체의 운동을 연구할 때 이전에 고려한 상황처럼 명확하게 정의된 "초기 순간"이 없기 때문에 우리는 이 단어를 인용 부호로 묶었습니다. 모델링을 할 때 처음부터 조건적으로 특정 위치를 취한 다음 움직임을 더 연구해야 합니다. 매우 자주, 우주체는 원형에 가까운 궤도에서 거의 일정한 속도로 움직입니다. 이러한 궤도의 경우 속도와 반경 사이의 기본적인 관계를 찾는 것은 쉽습니다. 이 경우 중력은 구심력으로 작용하며, 등속도에서의 구심력은 알려진 형태로 표현된다. 초기 코스물리학 공식 mv 2 /r.따라서 우리는

필요한 비율.

그러한 궤도에서의 이동 기간

이는 뉴턴이 만유 인력의 법칙을 발견하게 된 케플러의 법칙 중 하나를 의미합니다. 태양계의 두 행성의 궤도 반경의 세제곱 비율은 해당 기간의 제곱 비율과 같습니다. 태양 주위의 혁명, 즉 . 더 정확한 공식은 아래에 나와 있습니다(실제로 행성의 궤도는 완전히 원형이 아니기 때문입니다). 관계식(7.22)을 위반하면 궤도는 원형이 아닙니다. 수치 시뮬레이션을 통해 어떻게 될지 알아내는 것이 가능합니다. (7.21)을 4개의 시스템으로 줄여보겠습니다. 미분 방정식첫 주문:

(7.23)

이 문제에서는 수십억 킬로미터, 초 등으로 측정되는 차원량을 다루는 것이 특히 불편합니다. 무차원화를 위한 양으로 지구에서 태양까지의 특성 거리를 취하는 것이 편리합니다. ρ = 1.496∙10 11 m, (소위 천문 단위), 이 거리에 해당하는 원형 궤도의 주기, 이를 따른 이동 속도 , 저것들. 수용하다

무차원화 후에 우리는 다음을 얻습니다.

(7.24)

주목할 만한 상황을 살펴보겠습니다. 방정식 변수매개변수가 전혀 포함되어 있지 않습니다! 서로 다른 이동 모드를 구별하는 유일한 것은 초기 조건입니다.

방정식(7.24)으로 설명되는 가능한 운동 궤적은 타원, 포물선 및 쌍곡선이라는 것이 입증될 수 있습니다.

쌀. 7.15.케플러의 제2법칙 예시

케플러의 법칙을 떠올려보자. 7.15.

1. 모든 행성은 태양이 위치한 공통 초점을 가진 타원 궤도를 따라 움직입니다.

2. 각 행성은 반경 벡터가 동일한 시간 동안 동일한 면적을 나타내는 방식으로 움직입니다. 그림에서 움직임의 시간 간격은 A 1에게 A 2그리고로부터 비 1에게 비 2동일한 것으로 간주되며 부문의 영역은 여 1 가 1 가 2그리고 여 1 비 1 비 2같다. 이는 행성이 태양에 가까울수록 공전 속도가 빨라진다는 것을 의미합니다.

3. 태양계에 있는 두 행성의 궤도의 장반경의 세제곱 비율은 태양 주위의 공전 주기의 제곱 비율과 같습니다.

방정식(7.24)은 행성의 운동뿐만 아니라 큰 질량의 중력장에 떨어지는 모든 물체의 운동도 설명합니다. 따라서 태양계에는 지구 수년에서 수백만 지구 년에 이르는 주기를 갖는 극도로 긴 타원 궤도를 따라 움직이는 수많은 혜성이 있습니다. 태양계의 영구 구성원이 아니지만 멀리서 태양계로 날아온 천체의 운명은 속도에 따라 결정됩니다. - 충분히 크면 궤도는 쌍곡선이 됩니다. 태양 주위를 비행한 후 몸체는 태양계를 떠날 것이고, 그렇지 않으면 타원 궤도로 이동하여 시스템의 일부가 될 것입니다. 그들 사이의 경계 궤도는 포물선형입니다.

뉴턴 역학에 기초한 고전 자연과학의 가장 중요한 두 가지 성공은 관찰된 천체 운동에 대한 거의 철저한 설명과 실험을 통해 알려진 이상 기체 법칙에 대한 설명이었습니다.

케플러의 법칙.처음에는 지구가 움직이지 않고 천체의 움직임이 매우 복잡해 보였다고 믿었습니다. 갈릴레오는 우리 행성도 예외가 아니며 태양 주위를 돈다고 제안한 최초의 사람 중 하나였습니다. 이 개념은 상당히 적대적이었습니다. Tycho Brahe는 토론에 참여하지 않고 천구의 물체 좌표를 직접 측정하기로 결정했습니다. 그는 이것에 평생을 바쳤지만 그의 관찰에서 어떤 결론도 도출하지 못했을뿐만 아니라 결과도 발표하지 않았습니다. 나중에 Tycho의 데이터가 Kepler에게 전달되었습니다. Kepler는 관찰된 복잡한 궤적에 대한 간단한 설명을 찾아 태양 주위의 행성(및 지구) 운동에 대한 세 가지 법칙을 공식화했습니다(그림 6_1).

1. 행성은 태양을 초점 중 하나에 두고 타원 궤도를 따라 움직입니다.

2. 행성의 이동 속도는 동일한 시간 동안 반경 벡터에 의해 휩쓸린 영역이 동일해지는 방식으로 변경됩니다.

3. 한 태양계 행성의 공전 주기와 그 ​​공전 궤도의 장반경은 다음 관계식으로 관련됩니다.

케플러에 따르면, 지구에서 관찰된 "천구"에 있는 행성의 복잡한 움직임은 지구와 함께 관찰자의 움직임에 따라 타원 궤도에 있는 이 행성들이 추가된 결과로 발생했습니다. 태양 주위의 궤도 운동과 일일 순환행성의 축을 중심으로.

지구의 일일 회전에 대한 직접적인 증거는 푸코가 수행한 실험으로, 진자의 진동 평면이 회전하는 지구의 표면을 기준으로 회전했습니다.

중력의 법칙. 케플러의 법칙은 관찰된 행성의 운동을 완벽하게 설명했지만 그러한 운동을 초래하는 이유는 밝히지 않았습니다. 예를 들어 케플러의 궤도에서 물체가 움직이는 이유는 어떤 존재의 의지나 욕망 때문이라고 생각할 수 있습니다. 조화를 위해 천체 자체). 뉴턴의 중력 이론은 케플러의 법칙에 따라 우주체의 움직임을 결정하는 이유를 제시하고, 보다 복잡한 경우에 우주의 움직임의 특징을 정확하게 예측하고 설명하며, 우주 및 지구 규모의 많은 현상을 동일한 용어로 설명할 수 있게 했습니다. (은하 성단에서 별의 움직임과 사과가 지구 표면으로 떨어지는 것) .

뉴턴은 다음과 같은 올바른 표현을 찾았습니다. 중력 , 두 점 몸체(그 사이의 거리에 비해 치수가 작은 몸체)의 상호 작용으로 인해 발생합니다.

(2)
,

이는 두 번째 법칙과 함께 행성 m의 질량이 별 M의 질량보다 훨씬 작은 경우 미분 방정식으로 이어집니다.

(3)
,

분석적 솔루션을 인정합니다. 추가적인 물리적 아이디어를 포함하지 않고, 적절한 초기 조건(별까지의 충분히 작은 초기 거리와 행성의 속도) 하에서 우주체가 다음을 따라 회전한다는 것을 순전히 수학적 방법을 사용하여 보여주는 것이 가능합니다. 폐쇄적이고 안정적인 타원 궤도 케플러의 법칙과 완전히 일치합니다(특히 케플러의 두 번째 법칙은 중력 상호 작용 중에 충족되는 각운동량 보존 법칙의 직접적인 결과입니다. 왜냐하면 질량 중심에 대한 힘의 순간(2)은 항상 다음과 같기 때문입니다. 영). 충분히 높은 초기 속도(그 값은 별의 질량과 초기 위치에 따라 다름)에서 우주체는 쌍곡선 궤적을 따라 이동하여 결국 별에서 무한히 먼 거리로 이동합니다.

중력의 법칙 (2)의 중요한 속성은 보존입니다. 수학적 형식비점체의 중력 상호작용의 경우, 부피에 대한 질량의 구형 대칭 분포의 경우. 이 경우 R의 역할은 이들 몸체의 중심 사이의 거리에 의해 수행됩니다.

교란이 있을 때 천체의 움직임.엄밀히 말하면, 케플러의 법칙은 한 몸체가 구형인 경우 훨씬 더 큰 질량을 갖는 다른 몸체 근처에서 한 몸체가 움직이는 경우에만 정확히 충족됩니다. 구형 모양에서 약간만 벗어나면(예를 들어 별의 회전으로 인해 다소 "평평해질" 수 있음) 행성의 궤도는 더 이상 닫히지 않고 별 주위를 세차하는 타원이 됩니다.

또 다른 일반적인 교란은 동일한 항성계에 있는 행성들이 서로 중력에 미치는 영향입니다. 케플러 궤도는 약한 교란에 비해 안정적입니다. 즉, 가까운 이웃의 영향을 경험한 행성은 원래 궤도로 돌아가는 경향이 있습니다. 강한 교란(짧은 거리에서 거대한 물체의 비행)이 있는 경우 운동 문제는 훨씬 더 복잡해지고 분석적으로 해결할 수 없습니다. 수치 계산에 따르면 이 경우 행성의 궤적은 더 이상 타원이 아니며 열린 곡선을 나타냅니다.

뉴턴의 제3법칙에 따르면 행성의 별에는 힘이 작용합니다. M>>m의 경우 별의 가속도는 무시할 수 있으며 정지해 있는 것으로 간주할 수 있습니다. 서로 끌어당기는 동일한 질량의 두 몸체가 있는 경우 공통체 주위의 타원형 궤도에서 이들의 안정적인 관절 운동은 질량 중심 . 분명히 더 큰 몸체는 더 작은 반경의 궤도에서 움직입니다. 별 주위의 행성 운동의 경우, 이 효과는 거의 눈에 띄지 않습니다. 그러나 설명된 움직임을 수행하는 시스템이 우주에서 발견되었습니다. 이중 별 . 쌍성계에서 행성의 운동을 수치적으로 계산한 결과, 궤도가 매우 불안정하고 행성에서 별까지의 거리가 매우 넓은 범위에 걸쳐 빠르게 변한다는 것을 알 수 있습니다. 행성의 피할 수 없는 급격한 기후 변화는 그곳에서 생물학적 진화의 가능성을 매우 문제로 만듭니다. 이중성계의 행성에서 기술 문명이 출현할 가능성은 훨씬 적습니다. 행성의 복잡한 비주기적 운동으로 인해 해독하기 어려운 "천구"에서 관측 가능한 물체의 움직임이 발생하고 케플러의 이론 공식이 상당히 복잡해지기 때문입니다. 법칙과 결과적으로 고전 역학의 발전(그림 6_2).

태양계의 구조.태양계의 대부분(약 99.8%)이 태양계에만 존재한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 별 - 해. 총질량 행성 전체의 0.13%에 불과하다. 시스템의 나머지 몸체(혜성, 행성 위성, 소행성 및 운석 물질)는 질량의 0.0003%에 불과합니다. 위의 그림을 통해 우리 시스템의 행성 운동에 대한 케플러의 법칙이 매우 잘 충족되어야 한다는 결론이 나옵니다. 타원 궤도로부터의 상당한 편차는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 또는 명왕성(특히 가장 거대한 행성 - 목성). 우리 시스템에서 가장 멀리 알려진 행성인 명왕성을 예측하고 발견하는 것을 가능하게 한 것은 해왕성 궤도의 교란에 대한 관찰이었습니다.

뉴턴의 중력 법칙과 케플러의 법칙을 사용하면 행성 궤도의 크기를 회전 주기와 연관시킬 수 있지만 궤도 자체를 계산할 수는 없습니다. 18세기에 태양계 행성의 궤도 반경에 대한 경험적 공식이 제안되었습니다.

어디 - 지구 궤도의 반경. 케플러의 법칙과 달리 관계식 (4)는 뉴턴의 법칙을 따르지 않으며 아직 이론적 정당성을 얻지 못했지만 현재 알려진 모든 행성의 궤도는 이 공식으로 만족스럽게 설명됩니다. 유일한 예외는 값입니다. n=3, 계산된 궤도에 행성이 없습니다. 대신 발견됐다 소행성대 - 행성 규모에서 불규칙한 모양의 작은 몸체. 기존 이론으로 확인되지 않는 경험법칙은 객관적 현실(아마도 완전히 정확하지 않고 다소 왜곡된 형태)도 반영하므로 연구에 긍정적인 역할을 할 수 있습니다.

거대한 이웃 목성의 거대한 중력 인력에 의해 조각난 기존의 다섯 번째 행성인 페이톤(Phaeton)에 대한 가설은 매력적으로 보였지만, 거대 행성의 움직임에 대한 정량적 분석은 이 가정이 불일치함을 보여주었습니다. 분명히 언급된 문제는 아직 존재하지 않는 태양계 행성의 기원과 진화에 대한 완전한 이론을 바탕으로만 해결될 수 있습니다. 매우 매력적인 이론중력의 영향으로 압축된 단일 가스 구름에서 태양과 행성의 공동 기원은 별과 행성 사이의 회전 모멘트(각 운동량)의 고르지 않은 분포가 관측된 것과 모순됩니다. 태양이 깊은 우주에서 도착한 물체를 중력적으로 포착한 결과로 행성이 탄생한 모델과 초신성 폭발로 인한 영향이 논의됩니다. 태양계 개발을 위한 대부분의 "시나리오"에서 소행성대의 존재는 시스템에서 가장 거대한 행성에 근접한 것과 어떤 식으로든 연관되어 있습니다.

현재 알려진 태양계 행성의 특성을 통해 우리는 이를 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 처음 네 개의 행성 지상파 그룹 상대적으로 작은 질량과 이를 구성하는 물질의 밀도가 높은 것이 특징입니다. 그들은 규산염 껍질-나무 껍질로 둘러싸인 용융 철 코어로 구성됩니다. 행성에는 가스 분위기가 있습니다. 온도는 주로 태양까지의 거리에 따라 결정되며, 거리가 증가할수록 감소합니다. 목성을 시작으로 거대한 행성의 그룹 그것은 주로 가벼운 원소(수소와 헬륨)로 구성되어 있으며 중력 압축으로 인해 내부 층의 압력이 엄청난 값으로 증가합니다. 결과적으로, 가스가 중심에 가까워짐에 따라 가스는 점차적으로 액체 상태, 어쩌면 고체 상태로 변합니다. 중앙 지역에서는 압력이 너무 높아서 수소가 금속상으로 존재한다고 가정하는데, 이는 실험실 조건에서도 Zamla에서는 아직 관찰되지 않았습니다. 두 번째 그룹의 행성에는 많은 수의 위성이 있습니다. 토성에서는 그 수가 너무 많아서 배율이 충분하지 않으면 행성이 연속적인 고리 시스템으로 둘러싸인 것처럼 보입니다(그림 6_3).

다른 행성에 생명체가 존재하는 문제여전히 유사과학 분야에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 현재로서는 합리적인 수준의 확실성을 가지고 다음과 같이 말할 수 있습니다. 현대 자연과학에 친숙한 단백질 형태에서는 태양계 행성에는 생명체가 존재하지 않습니다(물론 지구는 제외).그 이유는 무엇보다도 유기 분자의 존재 가능성과 이들의 참여로 중요한 화학 반응의 발생을 허용하는 작은 물리화학적 조건 범위 때문입니다(너무 높지 않고 저온, 좁은 압력 범위, 산소 존재 등). 지구 외에 단백질 생명체의 존재 가능성과 명백히 모순되지 않는 조건을 갖춘 유일한 행성은 화성입니다. 그러나 행성 간 관측소 "화성", "마리오너" 및 "바이킹"의 도움을 받아 표면에 대한 매우 상세한 연구를 통해 이 행성의 생명체는 미생물 형태로도 존재하지 않는 것으로 나타났습니다(그림 6_4).

비단백질 형태의 외계 생명체의 존재에 대한 문제는 가장 일반적인 생명체 개념에 대한 엄격한 공식화 이후 진지한 논의가 이루어져야 하지만, 이 문제는 아직 일반적으로 받아들여지는 만족스러운 해결책을 얻지 못했습니다. (우리의 상상에 익숙한 것과 상당히 다른 생명체의 발견은 비과학적 대중 사이에서는 전혀 눈에 띄는 관심을 불러일으키지 않을 수도 있다는 인상을 받습니다. 컴퓨터 바이러스의 생성을 상상하는 것은 그리 어렵지 않습니다. 네트워크에서 재생산되고 진화할 수 있기 때문에 프로그램을 잃어버린 사용자의 짜증과는 달리 사회에서 이에 대한 반응을 상상하기가 훨씬 어렵습니다.

중력의 본질에 대하여. 뉴턴의 만유인력 법칙이 적용되는 기본법 고전 자연과학. 뉴턴 개념의 방법론적 약점은 중력의 출현으로 이어지는 메커니즘에 대한 논의를 거부했다는 것입니다(“나는 가설을 만들지 않습니다”). 뉴턴 이후 중력 이론을 만들려는 시도가 반복적으로 이루어졌습니다. 대다수의 접근 방식은 소위와 관련이 있습니다. 유체역학적 중력 모델 , "에테르", "중력 흐름", "진공" 등과 같은 이름이 지정된 중간 물질과 거대한 몸체의 기계적 상호 작용을 통해 중력의 출현을 설명하려고합니다. 물체 사이의 인력은 매체의 희박화로 인해 발생합니다. 이는 매체가 거대한 물체에 흡수되거나 흐름을 차단할 때 발생합니다. 이러한 모든 이론에는 공통적으로 중요한 단점이 있습니다. 거리에 대한 힘의 의존성을 정확하게 예측하는 동안(2), 그들은 필연적으로 또 다른 관찰할 수 없는 효과, 즉 도입된 물질에 대해 움직이는 물체의 제동을 초래합니다.

중력 상호 작용의 개념 개발에 있어 상당히 새로운 단계는 A. Einstein에 의해 만들어졌습니다. 일반 상대성 이론 .