Видимое движение планет. Законы Кеплера

1. Видимое движение планет. ЗАКОНЫ КЕПЛЕРА

2.

Издавна люди наблюдали на небе такие явления
как видимое вращение звездного неба, смена фаз
Луны, восход и заход небесных светил, видимое
движение Солнца по небу в течение дня, солнечные
затмения, изменение высоты Солнца над горизонтом в
течение года, лунные затмения.
Было ясно, что все эти
явления связаны, прежде всего, с
движением небесных тел, характер
которого люди пытались описать
при помощи простых визуальных
наблюдений, правильное
понимание и объяснение которых
складывалось веками.

3.

Первые письменные упоминания о небесных телах
возникли в древнем Египте и Шумере. Древние различали на
небесном своде три типа тел: звёзды, планеты и "хвостатые
звёзды". Отличия происходят как раз из наблюдений:
Звёзды сохраняют на протяжении достаточно долгого времени
неподвижность относительно других звёзд. Поэтому считалось, что
звёзды "закреплены" на небесной сфере. Как нам сейчас известно,
из-за вращения Земли каждая звезда "чертит" на небе "круг“.

4.

Планеты же, напротив, двигаются по небосводу, и их
движение видно невооружённым глазом в течение часа–двух.
Ещё в Шумере были найдены
и отождествлены 5 планет:
Меркурий, Венера, Марс,
Юпитер, Сатурн. К ним до
кучи были добавлены Солнце
и Луна. Итого: 7 планет.
• "Хвостатые" звёзды — кометы.
Появлялись нечасто,
символизировали беды.

5.

Наиболее просто видимое движение планет и
Солнца описывается в системе отсчета, связанной с
Солнцем. Такой подход получил название
гелиоцентрической системы мира и был предложен
польским астрономом Николаем Коперником (1473—1543).
В античные времена и
вплоть до Коперника полагали,
что в центре Вселенной
расположена Земля и все
небесные тела обращаются по
сложным траекториям вокруг нее.
Эта система мира называется
геоцентрической системой мира.

6.

После признания революционной гелиоцентрической
системы мира Коперника, после того как Кеплер
сформулировал три закона движения небесных тел и
разрушил многовековые наивные представления о простом
круговом движении планет вокруг Земли, доказал расчетами
и наблюдениями, что орбиты движения небесных тел могут
быть только эллиптическими, стало наконец ясно, что
видимое движение планет складывается из:
•перемещения
наблюдателя по
перемещения наблюдателя
поверхности
по поверхности Земли
Земли
• вокруг
вращения
вращения Земли
Земли вокруг
Солнца
Солнца
собственных движений
• собственных
небесных тел
движений
небесных тел

7.

Законы Кеплера
Иоганн Кеплер
С древнейших времён считалось, что
небесные тела движутся по «идеальным
кривым» – окружностям. Однако в XVII в,
выяснилось, что орбиты небесных тел
отличаются от окружностей.
Это
важное открытие принадлежит Иоганну
Кеплеру.
Кеплеру пришлось отказаться от
кругового и равномерного движения
планет. Для определения
гелиоцентрических орбит планет он
использовал результаты наблюдений
датского астронома Тихо Браге.
Особенно тщательно Кеплер изучал
движение Марса. Итог его работ –
открытие трёх основных законов
движения планет. Эти законы носят имя
Кеплера

8.

Кеплеру пришлось отказаться
от кругового и равномерного
движения планет. Для
определения гелиоцентрических
орбит планет он использовал
результаты наблюдений датского
астронома Тихо Браге.
Тихо Браге
Особенно тщательно
Кеплер изучал движение
Марса. Итог его работ –
открытие трёх основных
законов движения планет.
Эти законы носят имя
Кеплера

9.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН КЕПЛЕРА
Орбита каждой планеты есть эллипс, в одном
из фокусов (F) которого находится Солнце
Эллиптическая орбита планеты массой m << M.
a – большая полуось, F и F' – фокусы орбиты

10.

Орбиты Венеры и Земли
близки к окружностям
(эксцентриситет орбиты
Венеры 0,0068, Земли –
0,0167).
Орбиты большинства
других планет более
вытянуты.

11. Среднее расстояние от Солнца

Меркурий
0,39 а.е.
Венера
0,72 а.е.
Марс
1,52 а.е.
Плутон
39,52 а.е.
1 а.е.= 150 000 000 лет

12. Периоды обращения планет-гигантов

Юпитер
11,86 года
Сатурн
29,46 года
Уран
84,02 года
Нептун
164,78 года
Тз= 1 год, аз= 1 а.е.

13.

ВТОРОЙ ЗАКОН КЕПЛЕРА
Радиус-вектор планеты в равные промежутки
времени описывает равные площади.
Планета движется вокруг Солнца неравномерно:
линейная скорость планеты вблизи перигелия
больше, чем вблизи афелия

14.

ТРЕТИЙ ЗАКОН КЕПЛЕРА
Квадраты сидерических периодов
обращения двух планет относятся как кубы
больших полуосей их орбит

15.

Третий закон Кеплера: скорости близких к Солнцу
планет значительно больше, чем скорости далеких.