§ 7.  ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТ

1.Петлеобразное движение планет. Общее представле­ние о строении Солнечной системы вы получили еще в курсе природоведения. Теперь вам предстоит более глубоко изучить строение Солнечной системы, и начнем с описания и анализа наблюдаемого движения планет (рис.  17).

Рис. 17. Планеты Солнечной системы.

Невооруженным глазом можно увидеть пять планет — Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Планету по внешнему виду нелегко отличить от звезды, тем бо­лее что не всегда она бывает значительно ярче ее. Планеты относятся к числу тех светил, которые не только участвуют в суточном вращении небесной сферы, но еще и смещаются (иногда незаметно) на фоне зодиакальных созвездий. С этой особенностью планет связано само слово «планета», которым древние греки называли «блуждающие» светила. Чем лучше вы  будете знать звездное небо, тем скорее обнаружите на нем планеты как «лишние» светила в созвездиях. В 8-кратный бинокль (а лучше телескоп!) можно заметить, что Венера, Юпитер, Сатурн имеют диски, в отличие от звезд, ко­торые в оптические инструменты видны как точечные объекты.

Если проследить за перемещением какой-нибудь пла­неты, например Марса, ежемесячно отмечая его положение на звездной карте, то может выявиться главная особенность видимого движения планеты: планета описывает на фоне звездного неба   петлю   (рис. 18).

Петлеобразное движение планет долгое время оставалось загадочным и, как вы скоро узнаете, нашло простое объяс­нение в учении Коперника.

Рис. 18. Видимое движение планеты. Такую петлю описал на фоне звездного неба Марс с ноября 1979 г. по июль 1980 г.

Рис. 19. Конфигурация планет.

2*. Конфигурации планет. Планеты, орбиты которых расположены внутри земной орбиты, называются нижними, а планеты, орбиты которых расположены вне земной орбиты, — верхними. Характерные взаим­ные расположения планет относительно Солнца и Земли на­зываются конфигурациями планет. Конфигура­ции нижних и верхних планет различны (рис. 19). У ниж­них планет это соединения (верхнее и нижнее) и элонгации (восточная и западная; это наибольшие угловые удаления планеты от Солнца). У верхних планет — квадратуры (восточная и западная; слово «квадратура» означает «четверть круга»), соединение и про­тивостояние.

Видимое движение нижних планет напоминает колеба­тельное движение около Солнца. Нижние планеты лучше всего наблюдать вблизи элонгации (наибольшая элонгация Меркурия — 28°, а Венеры — 48°). С Земли в это время видно не все освещенное Солнцем полушарие планеты, а лишь часть его (фаза планеты). При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной — на востоке незадолго перед восходом Солнца.

Верхние планеты лучше всего видны вблизи противосто­яний, когда к Земле обращено все освещенное Солнцем по­лушарие планеты.

3. Сидерические (звездные) и синодические периоды об­ращений планет. Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по ор­бите, называется сидерическим (или звездным) периодом обращения (Т), а промежуток времени между двумя одина­ковыми конфигурациями планеты — синодическим перио­дом (S).

Планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении, и каждая из них через промежуток времени, равный ее си­дерическому периоду, совершит один полный оборот вокруг Солнца. Через промежуток времени, равный, например, си­дерическому периоду Земли (), нижняя планета обгонит Землю, а верхняя отстанет от нее, т. е. первоначальная кон­фигурация планет не восстановится. Следовательно, синоди­ческий период не равен сидерическому. Между обоими периодами существует зависимость, ее легко установить. Для этого  сравним дуги,  на которые в  течение суток сместятся по орбите какая-нибудь планета  и Земля . Разность этих средних перемещений есть наблюдаемое суточное смещение планеты . Значит, длянижней планеты, которая движется по орбите быстрее Земли, можно написать

 

 

или

 

                                                                                                                                                        (12)

 

а для верхней, которая движется медленнее, чем Земля, —

 

 

или

                                                                                                                                                       (13)

 

 

Формулы (12) и (13) называются уравнениями синодиче­ского движения. В них  = 1 году (или 365,26 сут).

Пример 3. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого  1,9 года?