Fizyka i Chemia Ziemi

Transkrypt

1 Fizyka i Chemia Ziemi Temat 4: Ruch geocentryczny i heliocentryczny planet T.J. Jopek jopek@amu.edu.pl IOA UAM

2 Układ Planetarny - klasyfikacja. Planety grupy ziemskiej: Merkury Wenus Ziemia Mars 2. Planety olbrzymy: Jowisz Saturn Uran Neptun 3

3 Układ Planetarny - klasyfikacja. Planety dolne: Merkury Wenus 2. Planety górne: Mars Jowisz Saturn 4

4 Wenus i Jowisz poranne gwiazdy 5

5 Konfiguracje planet Opozycja - tylko planety górne. Ułożenie planet w jednej linii Np. S-E-J Gdy planeta jest w opozycji to mamy bardzo dogodne warunki do jej obserwacji. 6

6 Opozycje Marsa 7

7 Konfiguracje planet Kwadratura - tylko planety górne. Może być wschodnia i zachodnia Np. S-E-J2 kwadr. zachodnia S-E-J5 kwadr. wschodnia Niedawna kwadratura zachodnia Jowisza miała miejsce

8 Konfiguracje planet Koniunkcja Może by dolna i górna Np. S-V-E koniunkcja dolna V3-S-E koniunkcja górna J3-S-E koniunkcja górna 9

9 Konfiguracje planet Elongacja planety - kąt S-E-Planeta S-E-V2 maksymalna elongacja Wenus, S-E- J4 elongacja Jowisza Dla planet górnych elongacje wynoszą od 0 do 80. 0

10 Maksymalna elongacja i względne rozmiary orbit planet W momencie maksymalnej elongacji z prostokątnego ΔSVE mamy natychmiast SV SE sin( VES) Jeśli SE= odległość Ziemi od Słońca to w jednostkach promienia orbity Ziemi SV sin( VES) SV odległość np. Wenus od Słońca

11 Konfiguracje planet Kąt fazowy kąt S-Planeta-E Np. Dla V2 S-V2-Z = 90 2

12 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny Okres synodyczny S czas, po którym powtarza się dana konfiguracja planet. Np. dwie kolejne koniunkcje. Okres syderyczny T czas trwania jednego obiegu orbity planety, względem odległych gwiazd. 3

13 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny T, T 2 - okresy syderyczne planet P, P 2 Szybkości kątowe ruchu kołowego n 360 T ; n T 2 ; () Ponieważ T < T 2 to n > n 2 Rozważamy ruch kołowy współpłaszczyznowy 4

14 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny Skoro n > n 2, to promień wodzący SP wyprzedza promień SP 2 w tempie 0 ( n n ) / 2 doba Rozważamy ruch kołowy współpłaszczyznowy Promień SP dogoni promień SP 2 po dokonaniu obrotu o 360 stopni, co potrwa okres czasu S - do kolejnej koniunkcji planet P, P 2. 5

15 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny Promień SP dogoni SP 2 po obrocie o 360 stopni, co zajmie okres czasu S, czyli mamy, że stosując () S ( n S 360 T S T n 2 T ) T Rozważamy ruch kołowy współpłaszczyznowy Stąd S (2) T T 6 2

16 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny Zastosowanie wzoru S T T 2 jest następujące: dla planet dolnych T - dotyczy Merkurego i Wenus T 2 dotyczy Ziemi dla planet górnych T - dotyczy Ziemi T 2 dotyczy Marsa, Jowisza i Saturna 7

17 Okresy obiegu planet syderyczny i synodyczny Przykład. Obserwowano dwie kolejne koniunkcje Wenus z Ziemią. Różnica dat ich wystąpienia dała S=583.9 [doba]. Ile wynosi okres obiegu orbitalnego Wenus? Rozwiązanie. Okres gwiazdowy Ziemi T Z = [doba]. A ze wzoru (2) dla planety dolnej mamy: T W T W T W [doba] 8

18 Ruch Marsa obserwowany z powierzchni Ziemi 9

19 Geocentryczny model Układu Planetarnego Eudoksos z Knidos ( PC) W celu opisu ruchu Księżyca zastosował model 3 poruszających się sfer. 20

20 Geocentryczny model Układu Planetarnego Grecy. Klaudiusz Ptolemeusz (00 68 AD ) 2

21 deferent epicykl Geocentryczny Układ Planetarny (Wersja uproszczona) 22

22 Widomy ruch planety w systemie Ptolemeusza Seria fotografii Marsa na tle nieruchomych gwiazd Złożony ruch planety: - po epicyklu, - środek epicyklu porusza się po deferencie. Uzyskanie lepszej zgodności z obserwacjami wymagało umiejscowienia Ziemi poza środkiem deferentu. 23

23 Heliocentryczny model Układu Planetarnego Mikołaj Kopernik

24 Geocentryczny model Układu Planetarnego Merkury i Wenus obiegają Słońce 25

25 System heliocentryczny Ilustracja powstawania obserwowanego toru Marsa 28

26 Koniec tematu 4 29