ციური მექანიკის საფუძვლები. მზის სისტემა და ციური სხეულების მოძრაობა

პირველ რიგში განვიხილავთ ციური სხეულების აშკარა მოძრაობებს, მათ შორის მზის და მთვარის დაბნელებებს. მნათობების აშკარა მოძრაობაზე საუბრისას, ჩვენ ვგულისხმობთ ციურ სფეროზე მათი შედარებითი პოზიციის ცვლილებას, არ მოიცავს თავად ციური სფეროს აშკარა ბრუნვას, რაც გამოწვეულია დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვით.

ყველაზე გავრცელებული და აშკარა ხილული ცვლილება ცაში არის მთვარის ფაზების ცვლილება. ბავშვობიდან ვიცით, რომ მთვარის გამოსახულება ყოველთვიურად რამდენიმე დამახასიათებელ ფაზას გადის - ახალმთვარე, პირველი მეოთხედი, სავსე მთვარე და ბოლო მეოთხედი. თუმცა, ყველას არ შეუძლია მიუთითოს ამ გავრცელებული ფენომენის მიზეზი. მეორე დღეს ჩემს პატარა შვილიშვილს აჩუქეს წიგნი, რომელმაც თმა ამიწია, რადგან ავტორმა წარმოადგინა მთვარის ფაზების ცვლილება, როგორც მთვარის დისკის ყოველთვიური დაბნელება დედამიწის ჩრდილით. ყოველთვიური მთვარის დაბნელება - მე არასოდეს მინახავს ასეთი გაუკუღმართებული წარმოდგენა ასტრონომიულ მოვლენებზე და არც კი მოველოდი ამას თანამედროვე ადამიანისგან. ამიტომ, ვფიქრობ, პირველ რიგში უნდა გაეცნოთ მთვარის ფაზების ცვლილების მიზეზს.

მთვარის ან პლანეტის გარეგნობის აღწერისას ჩვენ ფაზას ვუწოდებთ მზის მიერ განათებული ამ სხეულების ნახევარსფეროს ხილული ფორმის პერიოდულ ცვლილებას. მთვარის ფაზების ცვლილება ვიზუალური მოვლენაა. ყოველ საღამოს ვაკვირდებით დედამიწის თანამგზავრს ახალი ფორმით. 29,5 დღის განმავლობაში, თითქმის ერთი თვის განმავლობაში, ხდება ფაზების სრული ცვლილება - ეს არის ეგრეთ წოდებული სინოდური მთვარის თვე.

ჩვენ დედამიწაზე ვართ, მთვარე მოძრაობს ჩვენს ირგვლივ, სრულ რევოლუციას ერთ თვეში აკეთებს. მზე ამ დროის მასშტაბით თითქმის უმოძრაოა (ერთ თვეში მზე დედამიწასთან შედარებით წრის მხოლოდ 1/12-ით მოძრაობს). მთვარის გლობუსს ყოველთვის აქვს განათებული ნახევარსფერო მზისკენ. და ჩვენ ვაკვირდებით მთვარის ბურთს სხვადასხვა მხრიდან მზის მიმართულების მიმართ, ასე რომ ხან ვხედავთ მის სრულად განათებულ ნახევარს, ხან ნაწილს და ხან (ახალ მთვარეზე) მთვარის ბურთის სრულიად ჩაბნელებულ მხარეს ჩვენსკენ დგას. . ეს არის ფაზის ცვლილების მიზეზი. ანუ მთვარის ერთი ნახევარი ყოველთვის განათებულია, მეორე კი ყოველთვის ჩრდილშია, მაგრამ ჩვენი თვალსაზრისი ამ ნახევრებზე ერთი თვის განმავლობაში იცვლება.

მაგრამ, მიუხედავად იმისა, რომ თვის განმავლობაში ჩვენ ვხედავთ მთვარის როგორც ნათელ, ასევე ბნელ მხარეს, აქედან არ გამომდინარეობს, რომ დედამიწიდან შეგვიძლია დავინახოთ მთვარის მთელი ზედაპირი: ერთი - "ხილული" - მთვარის მხარე მუდმივად დგას. დედამიწა. რატომ ხდება ეს? იმის გამო, რომ მთვარის ორი მოძრაობა სინქრონულია: ერთი რევოლუცია დედამიწის ორბიტაზე და ერთი ბრუნი მისი ღერძის გარშემო მთვარეზე ხდება ერთსა და იმავე დროს - თვეში.

მთვარის ფაზების სახელები რუსულად არ არის ძალიან მრავალფეროვანი, მათგან ოთხი გამოიყენება: ახალი მთვარე, პირველი მეოთხედი, სავსე მთვარე და ბოლო მეოთხედი. სხვათა შორის, ოდესმე დაფიქრებულხართ, რატომ ვამბობთ „კვარტალს“, როცა მთვარის დისკის ნახევარი განათებულია? რადგან პერიოდის მეოთხე ნაწილი - მთვარის თვე - გავიდა ახალი მთვარედან.

ზოგიერთ სხვა ენას აქვს უფრო მრავალფეროვანი სახელები მთვარის ფაზებისთვის. მაგალითად, ინგლისურად, ახალმთვარეობასა და პირველ მეოთხედს შორის, არის „მზარდი ნამგალის“ ფაზა ( ცვილის ნახევარმთვარე), და პირველ მეოთხედსა და სავსე მთვარეს შორის ჯერ კიდევ არის "მზარდი მთვარე" ( ცვილის ცვილი).

მე ვფიქრობ, რომ ზოგიერთ ძირძველ ხალხს, ვისთვისაც მთვარე და მისი ღამის სინათლე ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე ჩვენთვის, ქალაქის მაცხოვრებლებისთვის, აქვთ სხვა სახელები მთვარის ფაზებისთვის, რომლებიც თვეს ყოფს მცირე პერიოდებად. მაგალითად, ესკიმოსებს აქვთ ორი ათეული სიტყვა თოვლის ფერისა და მდგომარეობის აღსაწერად, რადგან მათთვის ეს ძალიან აქტუალურია. იგივე მთვარეზე, ალბათ.

ინგლისურად არის ასეთი ფრაზა მთვარის ბნელ მხარეს, არის ასეთი სიმღერა. მაგრამ ეს გამოთქმა არასწორია, რადგან ის გულისხმობს მთვარის მხარეს, რომელზეც ის მღერის პინკ ფლოიდი, მუდამ ბნელი და ჩვენსკენ, ყოველთვის ნათელი. მართალი იქნებოდა ეთქვა: მთვარის შორეულ მხარეს- მთვარის შორეულ მხარეს. და დედამიწასთან ყველაზე ახლოს ჰქვია ახლო მხარეს. იმიტომ, რომ ერთი და იგივე ნახევარსფერო ყოველთვის უყურებს დედამიწას, მეორე კი ყოველთვის შორს არის ჩვენგან და არასოდეს, კოსმოსური ხომალდის ფრენამდე, ჩვენ არ გვინახავს შორეული მხარე.

ფაზის მნიშვნელობა არის მთვარის (ან პლანეტის) დისკის დიამეტრის განათებული ფრაქცია, რომელიც პერპენდიკულარულია ნამგლის ბოლოების დამაკავშირებელ ხაზთან, ან, რაც იგივეა, განათებული ნაწილის ფართობის თანაფარდობა. ხილული დისკის მთელ ტერიტორიაზე. ამრიგად, ფაზა განისაზღვრება რიცხვით 0-დან 1-მდე, დისკის განათებული ნაწილის მაქსიმალური ზომის თანაფარდობა დისკის მთლიან დიამეტრთან. მაგრამ იმის გამო, რომ 0.5 ფაზა შეესაბამება როგორც პირველ, ასევე ბოლო მეოთხედს, დამატებითი მითითების გარეშე ძნელია გაერკვია რომელ ფაზაზეა საუბარი - აქ ასტრონომებს აქვთ ნაკლი.

ვისაც უყვარს მათემატიკა, დაამტკიცებს მარტივ თეორემას, რომ თანაფარდობა d/D უდრის დისკის განათებული ფართობის თანაფარდობას მის მთლიან ფართობთან. დისკის განათებულ და გაუნათებელ ნაწილებს შორის საზღვარს ეწოდება "ტერმინატორი", ხოლო სფერული ციური სხეულისთვის მას აქვს ნახევარი ელიფსის ფორმა, "ჩაჭრილი" ძირითადი ღერძის გასწვრივ.

მთვარე დედამიწის ირგვლივ ელიფსურ ორბიტაზე მოძრაობს და ეს საკმაოდ ადვილი შესამჩნევია ცაში მთვარის დისკის აშკარა დიამეტრის უბრალოდ გაზომვით. ის იცვლება თვის განმავლობაში: როდესაც მთვარე ჩვენთან უფრო ახლოს არის (დედამიწასთან ყველაზე ახლოს ორბიტის წერტილი ე.წ. პერიგეა– მაშინ მთვარის დისკი ჩვეულებრივზე ოდნავ დიდი ჩანს. და შიგნით აპოგეა- ცოტა ნაკლები). თუმცა, არაპროფესიონალმა თვალმა შეიძლება ვერ შეამჩნიოს ეს, რადგან განსხვავება დაახლოებით 10% -ს შეადგენს. თუმცა, ბოლო წლებში ჟურნალისტები რეგულარულად გვახსენებენ „სუპერმთვარეს“ და ამტკიცებენ, რომ მთვარე უზარმაზარი იქნება. არა მგონია, მათ თავად შეამჩნიონ ეს 10%-იანი განსხვავება.

მთვარის მოძრაობა ელიფსურ ორბიტაზე იწვევს ერთ ადვილად შესამჩნევ ფენომენს, რომლის შესახებაც ცოტამ თუ იცის. ვგულისხმობ ლიბრაციას, ანუ მთვარის ბურთის ხილულ რხევას (ლათ. ლიბრატიო"რხევა") მთვარის „მარჯვნივ და მარცხნივ“ რხევას გრძედის მიხედვით ლიბრაცია ეწოდება, ხოლო „თავდაყირა“ რხევას გრძედში ლიბრაცია. ამ მოძრაობის ინდივიდუალური მომენტები ნაჩვენებია ნახ. ზემოთ, ხოლო დინამიკაში შეგიძლიათ ნახოთ https://ru.wikipedia.org/wiki/Libration. როგორ ავხსნათ ეს ფენომენი? გამოდის, რომ მისი ბუნება წმინდა გეომეტრიულია.

გრძედის რხევების მიზეზი მთვარის ორბიტის ფორმაა. ყოველივე ამის შემდეგ, მთვარის ორბიტა არ არის წრიული, არამედ ელიფსური და ეს იწვევს მთვარის მოძრაობას დედამიწის გარშემო ცვლადი კუთხური სიჩქარით. ასტრონომები ამას კეპლერის მეორე კანონს უწოდებენ და ფიზიკურად ეს არის ორბიტალური კუთხის იმპულსის შენარჩუნების კანონის მარტივი გამოვლინება. ამავდროულად, მთვარე, რა თქმა უნდა, ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო მუდმივი სიჩქარით. ამ ორი მოძრაობის დამატება - ერთგვაროვანი და არათანაბარი - მივყავართ იქამდე, რომ მთვარე ხან ცოტა მეტს გვაჩვენებს მის აღმოსავლეთ ნახევარსფეროს, ხან კი ცოტა მეტს მის დასავლეთ ნახევარსფეროს. Wiggles საკმაოდ მარტივია მათი აღმოჩენა ტელესკოპის გამოგონებამდეც კი.

მთვარის გრძივი რხევა ხდება იმის გამო, რომ მისი ბრუნვის ღერძი არ არის პერპენდიკულარული ორბიტის სიბრტყის მიმართ. დედამიწის ბრუნვის ღერძი ასევე დახრილია, ასე რომ ექვსი თვის განმავლობაში ჩვენი პლანეტა მზეს უჩვენებს ძირითადად ერთ ნახევარსფეროს, ხოლო მეორე ექვსი თვის განმავლობაში მეორეს. ხოლო მთვარის შემთხვევაში, ჩვენ დედამიწაზე ვმოქმედებთ მზის როლში: მთვარე გვაჩვენებს ოდნავ მეტს მის ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს ორ კვირაში, ხოლო სამხრეთ ნახევარსფეროს მეორე ორ კვირაში.

ზოგადად, მთვარის მოძრაობა არც ისე ადვილია მათემატიკურად აღსაწერი. პირველ რიგში, ეს დამოკიდებულია ჩვენი პლანეტის მიმზიდველობაზე. და რადგან დედამიწა არ არის სფერო, არამედ ელიფსოიდი (და ეს მხოლოდ პირველი მიახლოებაა!), მისი გრავიტაციული ველი არ არის სფერულად სიმეტრიული, არამედ ბევრად უფრო რთული. ეს აიძულებს მთვარეს გადაადგილდეს რთულ ორბიტაზე. მთვარესთან დედამიწის გარდა არაფერი რომ ყოფილიყო, პრობლემა არც ისე რთული იქნებოდა; მაგრამ არის მზეც და ის ასევე მოქმედებს ჩვენი თანამგზავრის მოძრაობაზე. და მასზე ასევე მოქმედებს დიდი პლანეტების გრავიტაცია. ასე რომ, მთვარის მოძრაობის შესწავლა ციური მექანიკის ერთ-ერთი ყველაზე რთული პრობლემაა.

როდესაც ისინი საუბრობენ მთვარის მოძრაობის თეორიაზე, ისინი გულისხმობენ რაიმე სახის კომპლექსურ განტოლებას, რომელიც შეიცავს ათასობით ტერმინს. უკვე მე-20 საუკუნის დასაწყისში, მთვარის მოძრაობის ანალიტიკური განტოლება შეიცავდა 1400 წევრს. და დღეს, როდესაც ლაზერული დისტანციის მეთოდები შესაძლებელს ხდის მთვარემდე მანძილის გაზომვას არაუმეტეს რამდენიმე მილიმეტრის შეცდომით, მთვარის მოძრაობის კომპიუტერული პროგრამები შეიცავს ათიათასობით ტერმინს.

მე მჯერა, რომ მათგან ასზე მეტი არ არის გასაგები ფიზიკის თვალსაზრისით. პირველი მიახლოებით, დედამიწა არის ბურთი, რომელსაც აქვს მარტივი გრავიტაციული ველი პოტენციალი 1/ რ. მეორე მიახლოებით, დედამიწა არის ელიფსოიდი, რომელიც ბრტყელდება ყოველდღიური ბრუნვით; და აქ ვიღებთ გრავიტაციული ველის დამატებით ჰარმონიებს. მესამე მიახლოება: დედამიწა არის ტრიაქსიალური ელიფსოიდი, რომლის ეკვატორი არის არა წრე, არამედ ელიფსი, რაც კიდევ უფრო ართულებს სიტუაციას. ამას ვუმატებთ მზის, იუპიტერის, ვენერას გავლენას... შემდეგ არის ტერმინები, რომელთა მნიშვნელობაც ჩვენ არ გვესმის და უბრალოდ განტოლებას ვასწორებთ დაკვირვებებს. მთვარის მოძრაობის თეორია ჯერ კიდევ მუშავდება და იხვეწება.

დაბნელებები

ჩვენ, დედამიწის მაცხოვრებლები, დროდადრო ვაკვირდებით მზის და მთვარის დაბნელებებს. ჩვენ წარმოუდგენლად გაგვიმართლა, რომ მთვარის დისკის ხილული ზომები ზუსტად შეესაბამება მზის ზომებს. ეს გასაკვირია, რადგან მთვარე, ზოგადად რომ ვთქვათ, თანდათან შორდება დედამიწას. მაგრამ რატომღაც, ზუსტად ჩვენს ეპოქაში, ჩვენგან ისეთ მანძილზეა, რომ მისი დაკვირვებული ზომა იდეალურად ემთხვევა მზის აშკარა ზომას. მთვარე ფიზიკური ზომით მზეზე დაახლოებით 400-ჯერ მცირეა, მაგრამ ასევე 400-ჯერ უფრო ახლოსაა დედამიწასთან ვიდრე მზე. აქედან გამომდინარე, მათი დისკების კუთხოვანი ზომები ემთხვევა.

ასტრონომიაში არსებობს სამი განსხვავებული ტერმინი, რომელიც აღწერს სიტუაციას, როდესაც ცაზე ორი დაპროექტებული ობიექტია. ჩვენ ვიყენებთ ამ ტერმინებიდან ერთს ან მეორეს იმისდა მიხედვით, თუ რა არის ამ ობიექტების შედარებითი კუთხოვანი ზომა. თუ მათი კუთხოვანი ზომები ერთმანეთთან ახლოსაა, მას დაბნელებას ვუწოდებთ; თუ უფრო დიდი ობიექტი გადაფარავს პატარას, ჩვენ ვამბობთ, რომ ეს არის საფარი; როდესაც პატარა ობიექტი გადის დიდის ფონზე, ეს არის გადასასვლელი ან ტრანზიტი.

ახლა მოდით გავარკვიოთ, როგორ შეიძლება ეს ფენომენები სასარგებლო იყოს ადამიანისთვის, რატომ არის ისინი საინტერესო.

მაგალითად, ოკულტაცია არის ძალიან სასარგებლო გზა მცირე ციური ობიექტების ზომის გასაზომად. ვარსკვლავების დიამეტრებს საუკეთესო ტელესკოპებითაც კი საერთოდ ვერ განვასხვავებთ; ისინი ძალიან მცირეა, ერთ რკალის წამზე ბევრად ნაკლები. მაგრამ თუ მთვარე, რომელიც მოძრაობს ცაზე, ფარავს რომელიმე ვარსკვლავს თავისი კიდით, ის ქრება, მაგრამ ეს დაბნელება არ ხდება მყისიერად, არამედ დიფრაქციის თეორიის შესაბამისად.

როდესაც სინათლის წყარო დაფარულია ბრტყელი ეკრანის კიდით, მისი სიკაშკაშე დისტანციური დამკვირვებლისთვის განიცდის რამდენიმე რყევას და მხოლოდ ამის შემდეგ საბოლოოდ მიდის ნულამდე. მთვარის დისკის ბნელ კიდეზე ვარსკვლავის დაფარვაზე დაკვირვებით, შეიძლება ვარსკვლავის სიკაშკაშის გაზომულ რყევებს მოერგოს თეორიული მრუდი და აქედან დავასკვნათ ობიექტის კუთხოვანი ზომა. სახელობის სახელმწიფო ასტრონომიულ ინსტიტუტში. კომპიუტერი. Sternberg (SAI MSU), სადაც მე ვმუშაობ, ამას ჩემი კოლეგები აკეთებენ და ვარსკვლავური დისკების ზომების გაზომვისას ისინი იღებენ გარჩევადობას რკალის წამის სამ მეათასედამდე. ეს არის ძალიან მაღალი სიზუსტე, რომლის მიღწევაც სხვა გზით შეუძლებელია. სამწუხაროდ, მთვარე არ მოგზაურობს მთელ ცაზე, ამიტომ ჩვენ ვერ გავზომავთ ყველა ვარსკვლავის ზომას ოკულტაციის მეთოდით. მთვარე მოძრაობს ეკლიპტიკური სიბრტყის მახლობლად, მისგან დაახლოებით ±5°-ში. სწორედ ამ ზოლშია კარგად გაზომილი ვარსკვლავების კუთხოვანი ზომები.

მიმდინარე საუკუნეში ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ არა მხოლოდ დედამიწისა და მთვარის ქცევას, არამედ მზის სისტემის ნებისმიერი ობიექტის ოკულტაციურ დაბნელებებს. მაგალითად, გასულ წელს პირველი კოსმოსური ხომალდი გაფრინდა პლუტონთან, ახალი ჰორიზონტები(NASA). მან პლანეტა ღამის მხრიდან გადაიღო და ჩვენ პირველად ვნახეთ პლუტონის ატმოსფერო. ამ პოზიციაზე, პლუტონის დისკი ფარავს მზეს, მაგრამ მისი სხივები ანათებს პლანეტარული დისკის კიდეებს და აჩვენებს პლუტონის ატმოსფეროს, რომლის თვისებების შესახებ ჩვენ თითქმის არაფერი ვიცოდით. თუ კონტრასტს გაზრდით, პლუტონის ატმოსფეროში ფენებსაც კი ნახავთ. და ეს ბევრს გვეუბნება შორეული ჯუჯა პლანეტის ატმოსფეროზე: რისგან შედგება და როგორ არის აგებული. აღმოჩნდა, რომ პლუტონი პატარა, მაგრამ ძალიან საინტერესო პლანეტაა.

ცოტა ხნის წინ ჟურნალში ბუნებაგამოჩნდა ორი სტატია, სადაც ძალიან დამაჯერებლად არის ნაჩვენები, რომ პლუტონის ყინულოვანი ქერქის ქვეშ არის თხევადი წყლის ოკეანე. აბსოლუტურად მოულოდნელი რამ! ჩვენ ვივარაუდეთ, რომ იუპიტერისა და სატურნის მთვარეებს აქვთ სუბყინულოვანი ოკეანე, მაგრამ პლუტონი მზისგან იმდენად შორს არის, იქ ისეთი ცივია და მის გვერდით არ არის გიგანტური პლანეტა, რომელსაც შეეძლო მისი გათბება. იქ ყველაფერი დიდი ხნის წინ და სამუდამოდ უნდა გაყინულიყო. მაგრამ აღმოჩნდა, რომ არსებობს ნიშნები იმისა, რომ პლუტონის ქერქის ქვეშ არის ოკეანე. ის არ არის სრულიად შესაფერისი სიცოცხლისთვის; იქ ალბათ ბევრი ამიაკია, მაგრამ ის მაინც ოკეანეა - და ეს ძალიან საინტერესოა.

და აი, კიდევ ერთი შესანიშნავი მაგალითი - სატურნის მიერ მზის დაფარვა.

ჩვეულებრივ, ჩვენ ვხედავთ სატურნს, როგორც ქვედა სურათზე (სატურნი მზესთან ოპოზიციასთან ახლოს). მზე ანათებს შორეულ პლანეტას და ჩვენ მას წინიდან ვხედავთ. ჩვენ დიდი ხანია ვიცოდით ამ მშვენიერი რგოლის - სატურნის რგოლის არსებობის შესახებ და ყოველთვის გვეგონა, რომ მასსა და პლანეტას შორის სიცარიელე იყო - არაფერი. როდესაც სატურნის პირველმა თანამგზავრმა, კასინიმ (NASA) გაფრინდა პლანეტის ღამის მხარეს, ჩვენ დავინახეთ, რომ დედამიწისა და პლანეტისგან დაკვირვებულ ბეჭდის შიდა კიდეს შორის, პირიქით, საკმაოდ ბევრი მატერია იყო და ის. მთელი გზა პლანეტის ატმოსფერომდე იყო გადაჭიმული. ვინაიდან ეს ნივთიერება არ შეინიშნება არეკლილი სინათლეში, მაგრამ ჩანს დიფუზურ შუქზე, როდესაც განათებულია, ეს ნიშნავს, რომ ეს არის ძალიან მცირე ნაწილაკები, რომელთა ზომა შედარებულია სინათლის ტალღის სიგრძესთან.

ჯერ არ არის ნათელი, როგორ იყოფა მატერიის ნაწილაკები რგოლში მათი ზომის მიხედვით და რატომ აღმოჩნდა პატარა ნაწილაკები პლანეტასთან უფრო ახლოს. მარტივი ფიზიკური ლოგიკა ვარაუდობს, რომ პირიქით უნდა იყოს: პლანეტის ატმოსფეროს მახლობლად, დიდი ნაწილაკები უკეთ არის დაცული, რადგან მათი კვეთის ფართობის მასის თანაფარდობა უფრო მცირეა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი ნაკლებად დათრგუნულნი არიან პლანეტის ზედა ფენებში. ატმოსფერო. ბუნებაში კი პირიქით აღმოჩნდა.

ჩვენ მივიღეთ ეს ახალი ინფორმაცია სატურნის რგოლების შესახებ ზუსტად იმიტომ, რომ გამოვიყენეთ დაბნელების სიტუაცია (ოკულტაცია), როგორც კვლევის მოწყობილობა. უკანა განათებამ გამოავლინა ბევრი ახალი დეტალი რგოლების სტრუქტურაში.

მთვარის დაბნელებები

ახლა ჩვენ დავუბრუნდებით მთვარის და მზის დაბნელებას. მზის მიერ განათებული ყოველი ციური სხეული აჩენს ჩრდილის შეკუმშვის კონუსს და პენუმბრას გაფართოებულ კონუსს. ჩრდილი- ეს არის სივრცის რეგიონი, რომელშიც დამკვირვებელი ხედავს არა მზის ზედაპირს, არამედ რეგიონს ნახევარმცენარეის ხედავს მზის ზედაპირის ნაწილს. ამის შესაბამისად, მთვარის დაბნელება იყოფა ქოლგად და ნახევარმცველად. პირველ შემთხვევაში, მთვარის დისკის ნაწილი მაინც გადის დედამიწის ჩრდილის რეგიონში, მეორე შემთხვევაში - პენუმბრას რეგიონში. ორივე შემთხვევაში, დაბნელება შეიძლება იყოს სრული ან ნაწილობრივი, იმისდა მიხედვით, მთვარის სრული დისკი იმალება დედამიწის ჩრდილში/პენუმბრაში თუ მისი მხოლოდ ნაწილი. იგივეა მზეზეც: თუ დამკვირვებელი მთვარის ჩრდილში მოხვდება, ის ხედავს მზის სრულ დაბნელებას, თუ ნახევარმცველში - ნაწილობრივ დაბნელებას. მზის სრული დაბნელება არ შეიძლება გამოტოვოთ: დღის განმავლობაში, თითქმის ღამის სიბნელე რამდენიმე წუთის განმავლობაში ჩადის. მაგრამ მზის ზედაპირული ნაწილობრივი დაბნელება, თუ ამის შესახებ წინასწარ არ იცით, შეიძლება არ შეამჩნიოთ. იგივეა მთვარის დაბნელების შემთხვევაშიც: მთვარის ჩრდილოვანი დაბნელება შთამბეჭდავად გამოიყურება, მაგრამ ნახევარმთვარის დაბნელება შეუმჩნეველი და თითქმის უხილავი ჩანს.

მთვარის დაბნელების ხანგრძლივობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ღრმად აღწევს მთვარე დედამიწის ჩრდილში. ყველაზე გრძელი დაბნელებები - ცენტრალურიროდესაც მთვარე გადის დედამიწის ჩრდილის ცენტრში. ამ შემთხვევაში ჩრდილის სრული დაბნელება დაახლოებით 2 საათს გრძელდება.

ასე რომ, მთვარის ჩრდილის დაბნელება ხდება მაშინ, როდესაც ის ეცემა დედამიწის ჩრდილში. მთვარე იქ ყოველთვიურად ჩავიდოდა სავსე მთვარის დროს, თუ მთვარის და დედამიწის ორბიტების სიბრტყეები დაემთხვა, მაგრამ ისინი ერთმანეთს არ ემთხვევა. მთვარის ორბიტის სიბრტყე ეკლიპტიკისკენ ხუთ გრადუსზე მეტია დახრილი (ამ კუთხის საშუალო მნიშვნელობა არის 5,15° და ის მერყეობს 4,99°-დან 5,30°-მდე). დედამიწის ჩრდილის ცენტრი დევს ეკლიპტიკაზე და ამ ჩრდილის კუთხური რადიუსი დედამიწაზე დამკვირვებლისთვის არის დაახლოებით 0,7°. მთვარის დისკის კუთხის რადიუსი არის დაახლოებით 0,25°. ამიტომ, თუ მთვარე ეკლიპტიკიდან 1°-ზე მეტს მოძრაობს, ის დედამიწის ჩრდილში არ ვარდება. ამიტომ მთვარე უფრო ხშირად გადის დედამიწის ჩრდილთან, ვიდრე მასში ვარდება.

როგორც მთვარის, ასევე მზის დაბნელება ხდება მხოლოდ იმ მომენტებში, როდესაც მთვარე გადის მისი ორბიტის კვანძების მახლობლად, ანუ მისი ორბიტალური სიბრტყის კვეთასთან ეკლიპტურ სიბრტყესთან (რომელშიც მზე ყოველთვის მდებარეობს). მთვარე თვეში ორჯერ გადის კვანძებთან ახლოს, მაგრამ დაბნელება რომ მოხდეს, მზეც ამ მომენტებში ერთ-ერთ კვანძთან უნდა იყოს: თუ ის იგივე კვანძია, რაც მთვარე, მაშინ შეინიშნება მზის დაბნელება და თუ ეს არის საპირისპირო, შემდეგ მთვარის დაბნელება. ეს არ ხდება ძალიან ხშირად. მაგალითად, ყველა ტიპის მთვარის დაბნელების მაქსიმალური რაოდენობა წელიწადში არის 4 (მაგალითად, ეს მოხდება 2020 და 2038 წლებში), მთვარის დაბნელების მინიმალური რაოდენობა წელიწადში ორია. მზის დაბნელება ხდება დაახლოებით იგივე სიხშირით, მაგრამ მთვარის სრული დაბნელების ნახვის შანსი გაცილებით მეტია, ვიდრე მთლიანი მზის დაბნელება. ფაქტია, რომ წმინდა ცის თანდასწრებით, მთვარის დაბნელებას ხედავენ დედამიწის ღამის ნახევარსფეროს ყველა მაცხოვრებელი, ხოლო მზის დაბნელებას ხედავენ მხოლოდ დღის ნახევარსფეროს ის მაცხოვრებლები, რომლებსაც გაუმართლათ ჩავარდნენ ვიწრო ზოლი, რომლის გასწვრივ გადის პატარა მთვარის ჩრდილი 250-270 კმ დიამეტრით.

მთვარის სრული ჩრდილის დაბნელების დროს, ჩვენი თანამგზავრი ჯერ ხვდება ნახევარმცველ რეგიონში და ოდნავ ქრება, შემდეგ კი უახლოვდება და ეცემა დედამიწის ჩრდილის კონუსს. როგორც ჩანს, მზის შუქი არ შეაღწევს ჩრდილში, იქ სხვა სინათლის წყაროები არ არის, რაც იმას ნიშნავს, რომ მთვარე, დედამიწის ჩრდილის გადაკვეთისას (და ეს გრძელდება რამდენიმე საათი), სრულიად უხილავი უნდა გახდეს. მაგრამ ეს არ ხდება. ის ჯერ კიდევ ოდნავ ჩანს მუქი მეწამულ ტონებში. ფაქტია, რომ ის მზის სხივებით არის განათებული, დედამიწის ატმოსფეროში მიმოფანტული და გარდატეხილი. მათი სპექტრის ცისფერი ნაწილი ძალიან მიმოფანტულია ჰაერში და ამიტომ თითქმის არასოდეს აღწევს მთვარემდე. ხოლო წითელი სხივები ჰაერში გაცილებით სუსტად არის მიმოფანტული და, ატმოსფერული რეფრაქციის გამო ირღვევა, მიმართულია დედამიწის გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში და ანათებს მთვარის ზედაპირს.

ვინაიდან მთვარის ნახევარმთვარის დაბნელება თვალით თითქმის შეუძლებელია - მთვარის დისკის სიკაშკაშე ასე ოდნავ მცირდება - ეს ფენომენი იშვიათად იპყრობს დამკვირვებელთა ყურადღებას. მაგრამ მთვარის სრული ჩრდილის დაბნელება წარსულში აქტიურად გამოიყენებოდა მეცნიერებისთვის. ფაქტია, რომ დაბნელების მომენტში, მთვარის დღის შუა რიცხვებში, მზე მკვეთრად "ითიშება" რამდენიმე საათის განმავლობაში და წყვეტს მთვარის ზედაპირის განათებას, რომელიც თანდათანობით იწყებს გაციებას. თუ რამდენად სწრაფად გაცივდება მთვარის ზედაპირი, შეგიძლიათ გაიგოთ რა არის მისი სტრუქტურა. თუ მთვარე შედგებოდა სუფთა რკინისგან ან ალუმინისგან, ასეთი მკვრივი ალუმინის ბურთი რომ ყოფილიყო, მაშინ მისი ზედაპირი ძალიან ნელა გაცივდებოდა (ნივთიერების მაღალი თბოგამტარობის გამო, ახალი სითბო მუდმივად უახლოვდებოდა ქვემოდან). რა მოხდება, თუ მთვარე დამზადებულია პემზისგან ან პოლიესტერისგან? თბოგამტარობა თითქმის ნულის ტოლია, ამიტომ ზედაპირის ტემპერატურა სწრაფად დაეცემა. დაკვირვებებმა აჩვენა, რომ დაბნელების დროს ზედაპირი სწრაფად კლებულობს. აქედან გამომდინარე, უფრო სავარაუდოა, რომ იგი დამზადებულია პემზის ან ქაფიანი რეზინისგან, ვიდრე სპილენძის ან ალუმინის. მაგრამ სერიოზულად, პლანეტის მეცნიერებმა, დაბნელების დახმარებით, რობოტებისა და ადამიანების მთვარეზე გაფრენამდეც კი მიხვდნენ, რომ მისი მინერალური ზედაპირი ფოროვანია და დაფარულია მტვრის მსგავსი ნივთიერებით, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ რეგოლითს. მოგვიანებით, რობოტები და ხალხი იქ გაფრინდნენ და დაადასტურეს, რომ ზედაპირი მართლაც მტვრით იყო დაფარული, ზემოდან ფხვიერი და სიღრმეში ჩამწკრივებული. ამრიგად, მთვარის დაბნელება დაეხმარა ასტრონავტებს წინასწარ გაეგოთ, თუ რა სახის ზედაპირზე ივლიდნენ.

მზის დაბნელება

კიდევ უფრო თვალსაჩინო მოვლენაა მზის დაბნელება. ადრე მხოლოდ ისინი გვაძლევდნენ საშუალებას გვენახა მზის ატმოსფეროს ყველაზე გარე რეგიონი - მზის გვირგვინი. ფიზიკოსებისთვის ნამდვილი შოკი იყო, როდესაც ამ რეგიონის ტემპერატურა მე-20 საუკუნის შუა ხანებში გაზომეს. რას გვეუბნება ნორმალური ფიზიკა? ის გვეუბნება, რომ სითბოს წყაროდან მოშორებისას ატმოსფეროში გაზი უნდა გაცივდეს. ასეთ მაგალითებს ყოველთვის ვხედავთ. დედამიწაზე სითბოს წყარო არის მისი ზედაპირი, რომელიც თბება მზის სხივებით. მაშასადამე, როდესაც თვითმფრინავით ვფრინავთ, ვხედავთ, თუ როგორ ხდება მიმდებარე ჰაერი უფრო და უფრო ცივი. 10 კმ სიმაღლეზე ტემპერატურა მინუს 50°C. ყველაფერი ლოგიკურია.

მზის ენერგია იბადება მის ბირთვში და შემდეგ იღვრება, რაც ნიშნავს, რომ ტემპერატურა გარეთ უნდა იყოს უფრო დაბალი და მართლაც, მზის ცენტრში ის არის დაახლოებით 15,000,000 K, ხოლო ზედაპირზე არის 6000 K - ტემპერატურის ვარდნა. და მოულოდნელად, კორონას რეგიონში ის კვლავ იწყებს სწრაფად ზრდას - 2 მილიონ კელვინამდე. რატომ დედამიწაზე? სად არის ენერგიის წყარო? კორონა შეიცავს უკიდურესად იშვიათ გაზს. ამოცანა ადვილი არ იყო და მაშინვე არ მოგვარებულა. თუმცა, ახლაც ვერ ვიტყვი, რომ მთლიანად მოგვარებულია. საბჭოთა ასტროფიზიკოსის ი. და მან დაიწყო მზის დაბნელებაზე დაკვირვებით.

გვირგვინის აგებულება, როგორც ხედავთ, წააგავს ორპოლუს მაგნიტზე მიმოფანტული რკინის ჩიპების განლაგებას. აშკარად ჩანს, რომ მზეს აქვს ერთი მაგნიტური პოლუსი ზევით, მეორე კი ბოლოში, გვერდებზე კი დახურული სტრუქტურები (ზოგჯერ დიპოლური, ზოგჯერ მრავალპოლუსიანი).

დაბნელებების წყალობით აღმოჩენილი და შესწავლილი იქნა არა მხოლოდ მზის გვირგვინი და მის ქვეშ მყოფი უფრო მკვრივი და მაგარი ფენა, ქრომოსფერო, არამედ მოხდა სხვა მნიშვნელოვანი აღმოჩენები და დაკვირვებები. 1868 წელს დედამიწაზე იმ დროისთვის უცნობი ქიმიური ელემენტის ხაზები აღმოაჩინეს ქრომოსფეროს სპექტრში; ჰელიუმი აღმოჩნდა. კორონას სპექტრმა ასევე გამოავლინა უცნობი ხაზები, რომლებიც მკვლევარებმა დააჩქარეს სხვა უცნობ ელემენტს მიაწერონ და მას უწოდეს კორონიუმი. მაგრამ ეს იყო რკინის ხაზები იონიზაციის უკიდურესად მაღალი ხარისხით, იმ დროისთვის ლაბორატორიაში მიუწვდომელი. 1918 წელს დაბნელებამ დაეხმარა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ერთ-ერთი დასკვნის დადასტურებას: მზის დისკოს მახლობლად ვარსკვლავების გამოსახულების გადაადგილებამ აჩვენა სინათლის სხივების მოხრილი გრავიტაციულ ველში.

დაბნელებებს შორის ნორმალურ დროს, ჩვენ ვერ ვხედავთ მზის გვირგვინს, რადგან მისი სიკაშკაშე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე დღის ცის სიკაშკაშე მზის დისკთან ახლოს. თუმცა კოსმოსში ეს პრობლემა არ არსებობს. ზოგიერთი კოსმოსური ობსერვატორიის ტელესკოპები (მაგალითად, SOHO) აღჭურვილია სპეციალური ეკრანით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მზის დისკის გამოსახულების დასაფარად და მზის გარშემო არსებული გარემოს დასათვალიერებლად - გვირგვინი, გამონაკვეთები, მზის ქარის მკვრივი ნაკადები, ასევე. პატარა კომეტები, რომლებიც შესამჩნევი ხდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მზესთან ახლოს მიფრინავთ და რომელთა არსებობაც ადრე არც კი ვიცოდით.

დედამიწაზე დამკვირვებლისთვის მთვარის დისკი კუთხით ისე ზუსტად ემთხვევა მზის დისკს, რომ როგორც კი მთვარე ოდნავ გადაადგილდება, ის უკვე გვიჩვენებს მზის ფოტოსფეროს ზოლს, ანუ მის ხილულ დისკს (ნახ.) . მთვარე ცოტათი პატარა რომ ყოფილიყო - სულ მცირე 2%-ით - ან ჩვენგან ცოტა მოშორებით რომ ყოფილიყო, მისი დისკი ვეღარ დაფარავდა მზის ფოტოსფეროს და ჩვენ ვერასოდეს ვიხილავდით მზის გვირგვინი დედამიწიდან. . იმის გამო, რომ როგორც კი მზის დისკის პატარა ნაჭერი გამოჩნდება, ატმოსფეროში მიმოფანტული მისი სინათლე ჩვენს ცას ლურჯად აქცევს და გვირგვინი აღარ ჩანს.

ამ ფოტოებს სიამოვნებით ვაჩვენებ, რადგან ისინი თანამედროვე ასტრონომიის მოყვარულებმა გადაიღეს. ვისაც კარგად ახერხებს კამერა და ფოტოშოპი, შეუძლია დაინახოს ის, რაც ადრე ტელესკოპითაც კი შეუძლებელი იყო.

ერთ-ერთი მთავარი კითხვა, რომელსაც აწყდება ასტრონომი, როდესაც ემზადება ციური ფენომენის, ამ შემთხვევაში დაბნელების დასაკვირვებლად, არის სად წავიდეს? სად მივმართოთ, რომ სასურველი შედეგი მივიღოთ დიდი ალბათობით? არსებობს მრავალი ფაქტორი: დღის განმავლობაში სუფთა ცის რაოდენობა დაკვირვების სეზონზე, ფენომენის ხანგრძლივობა, მისი სიმაღლე ჰორიზონტზე მაღლა, მოგზაურობის ღირებულება, რეგიონში პოლიტიკური სტაბილურობა და მრავალი სხვა ფაქტორი.

დედამიწის მასშტაბით, წელიწადში 2-დან 5-მდე მზის დაბნელება შეიძლება დაფიქსირდეს, რომელთაგან არაუმეტეს ორი მთლიანი ან რგოლისებრი დაბნელებაა (იხ. ქვემოთ). საშუალოდ ყოველ 100 წელიწადში 237 მზის დაბნელება ხდება, აქედან 160 ნაწილობრივი, 63 სრული, 14 რგოლისებრი. მთვარის ჩრდილი დედამიწის ზედაპირზე ერთსა და იმავე წერტილში გადის საშუალოდ 300 წელიწადში ერთხელ. ანუ, თუ არ ადევნებთ მზის სრულ დაბნელებას პლანეტის ირგვლივ, მაშინ, ერთ ადგილას ცხოვრობთ, მზის გვირგვინის საკუთარი თვალით ნახვის შანსი მცირეა.

იმის გათვალისწინებით, რომ დედამიწის ზედაპირის 2/3 დაფარულია ოკეანეებით, მთვარის ჩრდილის გზა ძირითადად წყლის ზედაპირის გასწვრივ გადის. მაგრამ არავინ აკვირდება მცურავი გემიდან დაბნელებას, რადგან საჭიროა ოპტიკური ინსტრუმენტების სტაბილური მხარდაჭერა. ისინი ყოველთვის ირჩევენ ტერიტორიას ხმელეთზე, მაგრამ აქაც ასტრონომს ბევრი საკუთარი მოთხოვნა აქვს: არ უნდა იყოს ხშირი მცენარეულობა, ძლიერი ქარი, მაღალი მთები, რომლებიც ჰორიზონტს ბლოკავს...

მაგალითად, სად წახვალთ 2006 წლის 29 მარტს მომხდარი დაბნელების სანახავად? შეხედეთ რუკას დაბნელების გარემოებებით და აირჩიეთ ყველაზე მიმზიდველი ადგილი...

ასეა, თურქეთში. იქ ჩვეულებრივ კარგი ამინდია; რუსეთიდან ფრენა იაფია, მზე დაბნელების დროს ჰორიზონტზე მაღლა დგას და დაბნელების მთლიანი ფაზის ხანგრძლივობა მაქსიმუმს უახლოვდება, რადგან ადგილი მდებარეობს მთვარის ჩრდილის ტრაექტორიის შუათან ახლოს. . ამიტომ, ბევრი წავიდა იქ ამ სრული დაბნელების დასაკვირვებლად. და ისინი არ შეცდნენ.

საინტერესოა, რომ რამდენიმე ათეული წლის წინ, ერთ-ერთ წინა საროსოვი(ანუ დროის პერიოდები, რომლებშიც დაბნელების გარემოებები თითქმის ზუსტად მეორდება), ზოგიერთმა ექსპედიციამ აირჩია ეგვიპტე, სადაც კარგი ამინდისა და მოწმენდილი ცის ალბათობა კიდევ უფრო მაღალია, ვიდრე თურქეთში. მართლაც, დაბნელების მომენტში (როგორც მის წინ, ასევე მის შემდეგ) ცა უღრუბლო იყო, მაგრამ ამის გამო მოხდა ორი უბედურება. სინათლის მიმღები მოწყობილობა განიცდიდა მაღალ ტემპერატურას, უპირველეს ყოვლისა, ფოტოგრაფიული ფირფიტების ემულსიას, რომლებიც იმ ეპოქაში ფოტოგრაფიისთვის გამოიყენებოდა. ხოლო ქარისა და მტვრის გამო ოპტიკური მოწყობილობა ცელოფნის ფილით უნდა დაეფარა, რომელიც ადგილობრივმა მშიერმა თხებმა სწრაფად შეჭამეს და მტვერმა ოპტიკა დააზიანა.

თუ დედამიწას კოსმოსიდან შეხედავთ დაბნელების მომენტში (ნახ.), მაშინვე დაინახავთ, რა სირთულეებს აწყდებიან ასტრონომები: მთვარის ჩრდილი გადის დედამიწაზე, მაგრამ ის ასევე ეცემა ღრუბლებზე და ასტრონომები ამ მომენტში არიან. ღრუბლების ქვეშ და ვერ ხედავ მზეს.

მზის დაბნელების დაკვირვებისას ამინდთან დაკავშირებული სირთულეების დასაძლევად, არსებობს საიმედო ვარიანტი - თქვენ უნდა გააკეთოთ დაკვირვებები ღრუბლების ზემოთ მოფრენილი თვითმფრინავიდან მთვარის ჩრდილის მოძრაობის მიმართულებით. ამ შემთხვევაში ღრუბლების ნამდვილად არ გეშინია - ყველაფერს დაინახავ, მაგრამ სიამოვნება ძვირია. და თუ თქვენ ასევე გაქვთ ძალიან სწრაფი თვითმფრინავი, მაშინ შეგიძლიათ გახანგრძლივოთ მზის გვირგვინის ფიქრისა და შესწავლის სიამოვნება: თქვენს განკარგულებაში გექნებათ არა წუთები, არამედ საათები. როდესაც პირველი სამოქალაქო ზებგერითი თვითმფრინავი, კონკორდი გამოჩნდა, მისი ერთ-ერთი პირველი ფრენა მიზნად ისახავდა მთვარის ჩრდილის დევნას. ზებგერითი თვითმფრინავი მას შეუძლია დაეწიოს მას. ბოლოს და ბოლოს, მთვარე და, შესაბამისად, მისი ჩრდილი ორბიტაზე მოძრაობს დაახლოებით 1 კმ/წმ სიჩქარით და დედამიწა ბრუნავს იმავე მიმართულებით და ეკვატორზე დაახლოებით 500 მ/წმ სიჩქარით. ეს ნიშნავს, რომ მთვარის ჩრდილი გადის დედამიწის ზედაპირზე 1 კმ/წმ სიჩქარით პოლარულ რეგიონებში 0,5 კმ/წმ-მდე ეკვატორზე. ვინაიდან დედამიწის მახლობლად მთვარის ჩრდილის დიამეტრი ჩვეულებრივ არ აღემატება 280 კმ-ს, სტაციონარული დამკვირვებლისთვის მთლიანი დაბნელების ფაზის ხანგრძლივობა ჩვეულებრივ არ აღემატება 7 წუთს. და ზებგერითი თვითმფრინავი, რომელიც დაფრინავს 1,5 მ სიჩქარით (ანუ დაახლოებით 500 მ/წმ) ეკვატორის რეგიონში, შეუძლია მთვარის ჩრდილს რამდენიმე საათის განმავლობაში ახლდეს!

ზოგჯერ მთვარე გვანებებს. ეს ხდება იმ შემთხვევაში, თუ დაბნელება შეინიშნება, როდესაც მთვარე ორბიტის აპოგეაშია და არ შეუძლია მზის მთელი დისკის დაბლოკვა. შემდეგ მისი ჩრდილი არ აღწევს დედამიწის ზედაპირს - ჩვენ ვხედავთ რგოლისებრ (ზოგჯერ უწოდებენ "რგოლურ") მზის დაბნელებას. ეს ფენომენი თითქმის უსარგებლოა: მთელი დაბნელების დროს მზის ზედაპირის (ფოტოსფეროს) კაშკაშა კიდე ხილული რჩება, ამიტომ გვირგვინი უხილავი რჩება. მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს სარგებელი რგოლური დაბნელებისგან. თქვენ შეგიძლიათ მარტივად თვალყური ადევნოთ მომენტებს, როდესაც მთვარის ხილული დისკი ეხება მზის ხილულ დისკს - მხოლოდ ოთხი შეხება. დროის ეს ოთხი მომენტი ჩაწერილია მაღალი სიზუსტით (წამის 1/1000-მდე), რაც შესაძლებელს ხდის მთვარის მოძრაობისა და დედამიწის ბრუნვის თეორიის სიზუსტის გადამოწმებას.

2006 წლის დაბნელების ამ ფოტოზე ჩვენ ვხედავთ მზის გვირგვინს. მაგრამ, ყურადღება მიაქციეთ, მთვარეც ჩანს, თუმცა მზის სხივები პირდაპირ არ ეცემა მასზე. რა ანათებს მთვარის ბნელ მხარეს? ეს არის სინათლე დედამიწიდან! დაბნელების დროს მთვარისკენ მიმართული დედამიწის ნახევარსფერო თითქმის მთლიანად განათებულია მზეთ, გარდა მთვარის ჩრდილის მცირე ქუსლისა. დედამიწიდან არეკლილი შუქი მიდის მთვარისკენ და ჩვენ ვხედავთ მის ღამის ნახევარსფეროს. თუმცა, დაბნელების გარეთაც კი ეს ფენომენი ადვილად შეიძლება შეინიშნოს: თუ ახალ მთვარეს ახალმთვარეობის შემდეგ დაუყოვნებლივ შეხედავთ, დაინახავთ, რომ მთვარის დისკის მუქი ნაწილი კვლავ ღია ნაცრისფერივით ჩანს; ამ ფენომენს მთვარის ფერფლის შუქს უწოდებენ. და ამ შემთხვევაში, დედამიწიდან არეკლილი შუქი ანათებს მთვარის ბნელ მხარეს. მაშასადამე, მთვარის ხილულ მხარეს, მის ნახევარსფეროზე, რომელიც მუდმივად დედამიწისკენ არის მიმართული, არასოდეს არის სრული ღამე. არის ნათელი მზიანი დღეები და ნახევრად ბნელი ღამეები, რომლებსაც უხეშად შეიძლება ვუწოდოთ "მიწიერი ღამე". ჩვენი გლობუსი საკმაოდ კაშკაშა ანათებს მთვარეს. აქ, დედამიწაზე, სავსე მთვარეზე, შეგვიძლია ღამით ფანრის გარეშე ვიაროთ და მთვარის ქვეშ დიდი ტექსტებიც კი წავიკითხოთ. ხოლო დედამიწა მთვარის ცაზე 13-ჯერ ფართობს იკავებს და მზის შუქს რამდენჯერმე უკეთ ირეკლავს ვიდრე მთვარის ზედაპირი. ასე რომ, "მიწიერ ღამეს" მთვარის ხილული ნახევარსფეროს ზედაპირი ისე ნათდება, თითქოს მასზე რამდენიმე ათეული სავსე მთვარე ანათებს. მომავალ მთვარის მკვლევარებს არ მოუწევთ ღამის განათებაზე ფიქრი, სანამ ისინი ხილულ მხარეს მუშაობენ. მაგრამ მეორე მხარეს დედამიწა არ ჩანს და ღამეები იქ ძალიან ბნელია.

აქ არის მზის კორონას კიდევ ერთი მაღალი ხარისხის ფოტო. ჩვენ გვესმის, რომ კორონა არსად არ მთავრდება - ეს არის გაზის გაუთავებელი ნაკადები, რომლებიც ტოვებენ მზის ზედაპირს და არასოდეს ბრუნდებიან მას. ხმის სიჩქარით და კიდევ უფრო სწრაფად, ისინი მზისგან ყველა მიმართულებით, მათ შორის დედამიწისკენ მიიჩქარიან.

უკვე მოკლედ ვისაუბრე დაბნელების დაწყების პირობებზე და დაწვრილებით არ ვისაუბრებ. ჩვენთვის მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ვინაიდან მთვარის ორბიტა 5 გრადუსზე მეტით არის დახრილი ეკლიპტიკისკენ, ხოლო ხილული დისკის ზომა მხოლოდ ნახევარი გრადუსია, მთვარის ჩრდილი, როგორც წესი, გადის დედამიწას. და მხოლოდ მაშინ, როდესაც სამი სხეული - მზე, მთვარე და დედამიწა - განლაგებულია იმავე სწორ ხაზზე, მთვარის ჩრდილი ეცემა დედამიწაზე. იგივეა მთვარის დაბნელების შემთხვევაშიც: დედამიწის ჩრდილი გადის მთვარის ზემოთ ან ქვემოთ და მხოლოდ ხანდახან ეჯახება მას. ამის მიზეზი ორბიტალური სიბრტყეების შეუსაბამობაა.

პლანეტების ტრანზიტები მზეზე

და ასტრონომები ასევე აფასებენ პლანეტების გავლის დაკვირვებებს მზის დისკის ფონზე.

საქმე აქ არის ეს. ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, ასტრონომებმა ისწავლეს პლანეტების ორბიტების შედარებითი ზომების გაზომვა. იმის გაზომვა, თუ რამდენჯერ ნაკლებია ვენერას ორბიტის დიამეტრი დედამიწის ორბიტაზე, მარტივი გეომეტრიული ამოცანაა. მაგრამ დიდი ხნის განმავლობაში ჩვენ არ ვიცოდით მზის სისტემის ორბიტების ზომის რეალური მასშტაბები. რა თქმა უნდა, ყველაფერი ბევრად უფრო მარტივი იქნებოდა, რადარი რომ გამოეგონა 300 წლით ადრე, მაგრამ მე-17-18 საუკუნეების ასტრონომებს ასეთი მეთოდი არ გააჩნდათ, რაც იმას ნიშნავს, რომ დარჩენილი გზა იყო პლანეტების გავლის ფონზე დაკვირვება. მზის დისკი.

ეს ფენომენი იშვიათად ხდება. ვენერას ორბიტის სიბრტყე და დედამიწის სიბრტყე (ეკლიპტიკა) ერთმანეთს არ ემთხვევა. მზის ფონზე ვენერას დაკვირვება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როცა დედამიწა და ვენერა ორი სიბრტყის გადაკვეთის არეალში არიან - ვენერას ორბიტის კვანძებში. ეს ფენომენი პირველად მე-17 საუკუნის შუა ხანებში დააფიქსირეს და აღწერეს ორმა ინგლისელმა - ჯერემია ჰოროკსმა და მისმა მეგობარმა უილიამ კრაბტრიმ.

ამ ციურმა ფენომენმა შესაძლებელი გახადა დედამიწასა და ვენერას შორის მანძილის გაზომვა და, შესაბამისად, დედამიწასა და მზეს შორის, შემდეგ კი ყველა პლანეტას შორის მანძილის გამოთვლა, არა შედარებით ერთეულებში, არამედ კილომეტრებში. ასე გამოთვალეს ასტრონომებმა მზის სისტემაში არსებული ყველა მანძილი. ეს იყო ძალიან მნიშვნელოვანი მიღწევა.

სინამდვილეში, დედამიწიდან ვენერამდე მანძილი გაზომეს პარალაქსის მეთოდით. ეს მეთოდი შემოგვთავაზა ედმონდ ჰალეიმ, რომელიც შედგებოდა მზის დისკზე ვენერას გავლის ხანგრძლივობის გაზომვით, როდესაც აკვირდებოდნენ დედამიწის სხვადასხვა წერტილს, განცალკევებულს. ვინაიდან ვენერა არ გადის მზის დისკის ცენტრს, გავლის დროიდან შესაძლებელია პლანეტის ხილული ბილიკის აკორდის სიგრძის დადგენა და ამ მნიშვნელობების განსხვავებიდან, რომელიც იზომება სხვადასხვა წერტილში. დედამიწა, დაადგინეთ პლანეტის კუთხური გადაადგილება მზის დისკთან მიმართებაში - მისი პარალაქსი და, შესაბამისად, მანძილი პლანეტებამდე. უფრო მეტიც, დაკვირვებები საკმაოდ მარტივი იყო და მხოლოდ ტელესკოპს და საათს სჭირდებოდა.

1761 წელს, ვენერას გავლისას დაკვირვებისას, მოულოდნელი აღმოჩენა გააკეთა, როგორც ისტორია ამტკიცებს, ჩვენმა ძვირფასმა მ.ვ. იმ წელს მრავალი აკადემიური ექსპედიცია ყველაზე კვალიფიციური ასტრონომებით გაიგზავნა მსოფლიოს ყველა კუთხეში ვენერას ტრანზიტის დასაკვირვებლად მისი პარალაქსის გასაზომად. ლომონოსოვი იმ მომენტში უკვე დაახლოებით 50 წლის იყო, ის ავად იყო, ცუდი მხედველობა ჰქონდა და არსად წასულა - ის დარჩა, რათა ფენომენი უბრალო ტელესკოპით დაენახა სანკტ-პეტერბურგში, საკუთარი სახლის ფანჯრიდან. და ის იყო ერთადერთი დამკვირვებელთა ამ დიდი რაოდენობით, ვინც შენიშნა საოცარი ფენომენი.

როდესაც ვენერას მუქი დისკი მზის დისკის კიდეს მიუახლოვდა, მის წინ ბუშტი, ნათელი რგოლი გაიზარდა, როგორც ლომონოსოვი წერდა. ეს იყო მზის სინათლის რეფრაქცია ვენერას ატმოსფეროში. ლომონოსოვმა აბსოლუტურად სწორად განმარტა ის, რაც დაინახა, შემდეგ კი დაწერა, რომ ვენერას კეთილშობილური ატმოსფერო აქვს. საიდუმლო ისაა, თუ როგორ შეეძლო, ყველა პირობის გათვალისწინებით, დაენახა ის, რაც ახლა ნათლად ჩანს მხოლოდ ულტრათანამედროვე ვაკუუმური ტელესკოპის დახმარებით? როგორც ჩანს, ინტუიციამ იმუშავა - ბოლოს და ბოლოს, შესანიშნავი გონება.

ვენერაზე ატმოსფეროს არსებობა რომ არ დადასტურდეს, კარგი იქნებოდა, ლომონოსოვი არ დაკარგავდა სტატუსს სამეცნიერო სამყაროში. მაგრამ ვენერას აქვს ატმოსფერო, ამიტომ ლომონოსოვის გენიოსის მნიშვნელობა სამეცნიერო სამყაროში კიდევ უფრო დამკვიდრდა. ამ ფენომენს მთელ მსოფლიოში უწოდებენ "ლომონოსოვის ფენომენს" და ჩვენ ვიყენებთ მას, როდესაც ვსწავლობთ შორეულ პლანეტებს - ეგზოპლანეტებს, რომლებიც მდებარეობს სხვა ვარსკვლავების გარშემო.

ჭეშმარიტი პლანეტარული მოძრაობა

პლანეტის აშკარა მოძრაობა შედგება დამკვირვებლისა და თავად პლანეტის სივრცეში მოძრაობისგან. ნახეთ, როგორ "დადიოდა" მარსი 2007 წელს ვარსკვლავიანი ცის ფონზე.

მანქანით დადიოდა, გაჩერდა, უკან დაბრუნდა, ისევ გაჩერდა და შემდეგ განაგრძო წინსვლა. ცოტა უცნაურად იქცევა, არა? მაგრამ ამაში უცნაური არაფერია, თუ გავიხსენებთ, რომ მას მოძრავი დედამიწიდან ვაკვირდებით.

მარსი ბრუნავს ერთი მიმართულებით მისი შეცვლის გარეშე. დედამიწასთან ერთად, ჩვენ ვბრუნავთ მზის გარშემო იმავე მიმართულებით, მაგრამ დედამიწა უფრო სწრაფად და მოკლე ორბიტაზე მოძრაობს. ამავე დროს, ის აერთიანებს მარსის ნელ მოძრაობას უფრო გრძელი ორბიტის გასწვრივ. ასე რომ, მთლიანი შედეგი არის ისეთი "პრეცელი", რომელიც დიდად აწუხებდა ძველ ასტრონომებს. ვარსკვლავური ცის მთელი გრანდიოზული სურათი იდეალურად თანაბრად მოძრაობს და პლანეტები ვარსკვლავების ფონზე წინ და უკან ტრიალებენ. საჭირო იყო როგორმე აეხსნა პლანეტების ეს ქცევა და ესწავლა მისი პროგნოზირება, ამისათვის მათემატიკური თეორიის შექმნა. და მათ შექმნეს იგი საფუძვლად მარტივი მექანიკური მოდელის გამოყენებით. პლანეტა ერთნაირად ბრუნავს პატარა წრის გასწვრივ (ეპიციკლი), რომლის ცენტრი მოძრაობს დიდი წრის გასწვრივ (დეფერენტი), რომლის ცენტრში - ვის ეპარება ეჭვი! - დედამიწა სტაციონარულია.

ორი ერთგვაროვანი წრიული მოძრაობის დამატებით, მიწიერი დამკვირვებლის თვალსაზრისით ვიღებთ პლანეტის მარყუჟის ტრაექტორიას. ბრწყინვალე!

ამ თეორიას საბოლოო სახე მიეცა ჩვენს წელთაღრიცხვამდე II საუკუნეში. ე. ბერძენი მათემატიკოსი, ასტრონომი და გეოგრაფი კლავდიუს პტოლემე თავის ბრწყინვალე "ალმაგესტში".

მან ეს მოდელი შესანიშნავ მდგომარეობაში მიიყვანა. პტოლემე მიხვდა, რომ პლანეტების მოჩვენებითი მოძრაობა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე შეიძლება გამოსახული იყოს ერთი ეპიციკლის გამოყენებით, რომელიც დამონტაჟებულია დეფერენტზე. ეს ნიშნავს, რომ ეს ზეციური "გადაცემათა კოლოფი" რთული უნდა ყოფილიყო. პირველ ეპიციკლზე პტოლემემ მეორე ეპიციკლი „დარგა“ განსხვავებული პერიოდის, ზომისა და დახრილობის; მასზე - მესამე... რას მოგაგონებთ ეს? რა თქმა უნდა, ფურიეს სერია! ნებისმიერი ციკლური მოძრაობა შეიძლება დაიშალოს მარტივი სინუსოიდური რხევების ჯამად. პტოლემემ არ იცოდა ფურიეს ანალიზი, მაგრამ მან ინტუიციურად წარმოადგინა პლანეტების რთული მოძრაობა, როგორც მარტივი სინუსოიდური (ჰარმონიული) რხევების სერია. ეს ყველაფერი აღწერილია კლავდიუს პტოლემეოსის წიგნში „ალმაგესტი, ანუ მათემატიკური ნაშრომი ცამეტ ტომად“. ძველი ბერძნულიდან რუსულად თარგმნილი, პირველად 1998 წელს გამოიცა. თუ გსურთ არასრულფასოვნების კომპლექსის გამომუშავება, სცადეთ მისი წაკითხვა.

მეცნიერები იყენებდნენ პტოლემეოსის თეორიას ათასნახევარი წლის განმავლობაში, კოპერნიკის ეპოქამდე - შესაშური დღეგრძელობა ნებისმიერი სამეცნიერო თეორიისთვის. მაგრამ კოპერნიკს აინტერესებდა, რატომ ჰქონდათ სხვადასხვა პლანეტებს ერთიდაიგივე ეპიციკლი ერთიდაიგივე პერიოდებით. მან შესთავაზა არა დედამიწის, არამედ მზეს სისტემის ცენტრში განთავსება, რადგან მიხვდა, რომ სინამდვილეში ჩვენ ვართ დამკვირვებლები და ვმოძრაობთ, ამიტომ ჩვენს თვალწინ პლანეტები სინქრონულად აღწერენ მარყუჟებს. კოპერნიკმა მზე ცენტრში მოათავსა, მაგრამ წრიულ ორბიტებს ვერ მიატოვებდა. ამიტომ, მის სამყაროს სისტემაში, პლანეტებმა შეინარჩუნეს გარკვეული ეპიციკლები.

კოპერნიკის თეორია უფრო მარტივი იყო, ვიდრე პტოლემეოსის თეორია. რატომ არ მოიპოვა მან მაშინვე მეცნიერთა აღიარება? რადგან ის ეწინააღმდეგებოდა ზოგიერთ დაკვირვების ფაქტს. თუ დედამიწა თავის ორბიტაზე პერიოდულ მოძრაობას აკეთებს, მაშინ პლანეტების ტრაექტორიებში არა მხოლოდ მარყუჟები უნდა დაფიქსირდეს, არამედ ვარსკვლავების რეგულარული პარალაქტიკური გადაადგილებაც, მაგრამ იმ ეპოქაში ამის შემჩნევა შეუძლებელი იყო. მე-16 საუკუნის მეორე ნახევარში. ასტრონომიული დაკვირვებების სიზუსტე არ აღემატებოდა რკალის 1 წუთს, ხოლო ვარსკვლავების პარალაქსები, როგორც ახლა ვიცით, არ აღემატება 1 რკალის წამს. ასტრონომებს სამ საუკუნე-ნახევარი დასჭირდათ ტელესკოპის გამოგონებას, დაკვირვების მეთოდების გასაუმჯობესებლად და მათი სიზუსტის 100-ჯერ გაზრდამდე, სანამ ისინი საიმედოდ ჩაწერდნენ ახლომდებარე ვარსკვლავების პარალაქსებს. მაგრამ ვინ იცოდა კოპერნიკის ეპოქაში, რომ ვარსკვლავები ჩვენგან ასე შორს იყვნენ!

ეს არც კოპერნიკის ეპოქის საუკეთესო ასტრონომმა ტიხო ბრაჰემ იცოდა. ის დარწმუნებული იყო თავისი დაკვირვებების დაუოკებელ სიზუსტეში, მაგრამ ვერ შეამჩნია ვარსკვლავური პარალაქსები და ამიტომ გადაწყვიტა, რომ დედამიწა უძრავად იდგა. და მეცნიერული მეთოდის ფარგლებში აბსოლუტურად მართალი იყო. დღეს, დედამიწის ორბიტალური მოძრაობის გამოყენებით, ჩვენ ვზომავთ მანძილს ვარსკვლავებამდე ზუსტად მათი პარალაქტიკური გადაადგილებით. მაგრამ ვის შეეძლო სცოდნოდა იმ ეპოქაში, რომ ის ასეთი პატარა იყო?

დაკვირვებებზე დაყრდნობით, ტიხო ბრაჰემ დედამიწას გადაადგილების საშუალება არ მისცა, მაგრამ კოპერნიკის თეორიაც მოეწონა მისი ელეგანტურობის გამო. ამიტომ, ტიხომ შექმნა სამყაროს საკუთარი ეკლექტიკური მოდელი: დედამიწა ეყრდნობა ცენტრში, მთვარე და მზე ბრუნავს მის გარშემო, ხოლო ყველა სხვა პლანეტა ბრუნავს მზის გარშემო. იმ დროს ეს იყო სრულიად მეცნიერული თეორია, რომელიც ხსნიდა ყველა დაკვირვების ფაქტს. მაგრამ ეს დიდხანს არ გაგრძელებულა. ტიხო ბრაჰეს ახალგაზრდა თანამშრომელმა, გერმანელმა მათემატიკოსმა იოჰანეს კეპლერმა, თავისი გამოთვლებით რევოლუცია მოახდინა მთელ ციურ მექანიკაში.

სიცოცხლის ბოლოს ტიხო ბრაჰემ გააცნობიერა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ის იყო პირველი კლასის დამკვირვებელი, ის სუსტი მათემატიკოსი იყო და ამიტომ, მრავალი წლის დაკვირვების დასამუშავებლად, მან მოიწვია იოჰანეს კეპლერი, შესანიშნავი მათემატიკოსი ცუდი მხედველობით. ადამიანი, რომელსაც ცხოვრებაში არასდროს უყურებდა ტელესკოპით. თქვენ იცით, რომ კეპლერმა, კოპერნიკის თეორიის საფუძველზე, იპოვა ორბიტების საუკეთესო ფორმა, რომელიც ხსნიდა მათ ხილულ მოძრაობას - ელიფსს და გამოიყვანდა პლანეტების მოძრაობის ემპირიულ კანონებს - კეპლერის პირველი, მეორე და მესამე კანონები.

პირველი ორი კანონი აღწერს პლანეტის ორბიტას და მისი მოძრაობის ბუნებას, ხოლო მესამე კანონი აკავშირებს ერთი და იმავე სისტემის ორი სხვადასხვა პლანეტის ორბიტალურ პარამეტრებს. ეს არის კანონები:

1. თითოეული პლანეტა ბრუნავს ელიფსად, მზე ერთ-ერთ ფოკუსში.
2. თითოეული პლანეტა მოძრაობს სიბრტყეში, რომელიც გადის მზის ცენტრში და დროის თანაბარ პერიოდებში მზისა და პლანეტის დამაკავშირებელი რადიუსის ვექტორი აღწერს თანაბარ ფართობებს.
3. მზის გარშემო პლანეტების რევოლუციის პერიოდების კვადრატები დაკავშირებულია პლანეტების ორბიტების ნახევარმთავარი ღერძების კუბებთან.

პლანეტების მოძრაობის ეს ემპირიული კანონები დაეხმარა ისააკ ნიუტონს უნივერსალური მიზიდულობის კანონის ჩამოყალიბებაში (F ~ 1/R2) და თავად მიიღეს თეორიული დასაბუთება ნიუტონის მექანიკის ფარგლებში. ნიუტონმა დახვეწა და გააფართოვა კეპლერის კანონები. მან დაამტკიცა, რომ გრავიტაციულად შეკრული სისტემებისთვის დამახასიათებელი ელიფსური ორბიტების გარდა, მოძრაობა ასევე შესაძლებელია სხვა კონუსური მონაკვეთების გასწვრივ - პარაბოლები და ჰიპერბოლები, რომლებიც აღწერენ ორი გრავიტაციულად შეუზღუდავი სხეულის ერთ მიდგომას (ფრენას).

კეპლერის მეორე კანონი აღმოჩნდა ბუნების ფუნდამენტური კანონის განსაკუთრებული შემთხვევა იზოლირებულ სისტემაში კუთხის იმპულსის შენარჩუნების შესახებ. და მესამე კანონი, რომელიც კეპლერმა ჩამოაყალიბა ორი დაბალი მასის სხეულისთვის (პლანეტა 1 და 2), რომელიც ბრუნავს ერთი მასიურის გარშემო (ვარსკვლავი),

ნიუტონი განზოგადდა ორი განსხვავებული ორობითი სისტემის შემთხვევაში (1 და 2) კომპონენტების თვითნებური მასებით ( მ 1 , მ 1 და მ 2 , მ 2)

ასტრონომებმა წარმატებით გამოიყენეს ეს ფორმულა არა მხოლოდ მზის სისტემის სხვადასხვა პლანეტების თანამგზავრულ სისტემებზე, არამედ ორმაგ ვარსკვლავებზეც, რომლებმაც შეძლეს მათი მასების დადგენა. ამან ნიუტონის გრავიტაციის კანონი მართლაც უნივერსალური გახადა.

ანტიკური ხანიდან მე-15 საუკუნემდე. ითვლებოდა, რომ დედამიწა უმოძრაო იყო და მდებარეობდა სამყაროს ცენტრში. ნ.კოპერნიკი და გ.გალილეო იყვნენ პირველები თანამედროვე დროში, რომლებმაც გამოთქვეს აზრი, რომ ჩვენი პლანეტა ბრუნავს მზის გარშემო. ამ კონცეფციას საკმაოდ მტრულად შეხვდნენ: გალილეო იძულებული გახდა, ეკლესიის ზეწოლის ქვეშ, საჯაროდ ეთქვა უარი. მოძრაობის კანონების მომავალი აღმოჩენისთვის დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ტ.ბრაჰეს დაკვირვებებს, რომელმაც მთელი ცხოვრება მიუძღვნა ამას.

თუმცა, მან თავისი დაკვირვებით დასკვნა არ გამოიტანა. მოგვიანებით, ტ. ბრაჰეს ნაშრომები მივიდა ი. კეპლერთან, რომელმაც მარტივი ახსნა იპოვა დაკვირვებული რთული ტრაექტორიებისთვის, ჩამოაყალიბა პლანეტების მოძრაობის სამი კანონი მზის გარშემო:

პლანეტები მზის გარშემო ელიფსურ ორბიტაზე მოძრაობენ;
პლანეტები მოძრაობენ არათანაბრად: რაც უფრო შორს არის პლანეტა მზიდან, მით უფრო ნელა მოძრაობს იგი და პირიქით: რაც უფრო ახლოს არის მზესთან, მით უფრო სწრაფად მოძრაობს;
მზის გარშემო პლანეტების რევოლუციის პერიოდები დამოკიდებულია მათ დაშორებაზე: უფრო შორეული პლანეტები უფრო ნელა მოძრაობენ, ვიდრე მზესთან ახლოს მდებარე პლანეტები.

კეპლერის კანონები აღწერდნენ პლანეტების დაკვირვებულ მოძრაობას, მაგრამ არ გამოვლენილა ასეთი მოძრაობის გამომწვევი მიზეზები. ი.ნიუტონის გრავიტაციის თეორიამ მიუთითა მიზეზი, რომელმაც განსაზღვრა კოსმოსური სხეულების მოძრაობა კეპლერის კანონების მიხედვით, სწორად იწინასწარმეტყველა და ახსნა მათი მოძრაობის თავისებურებები და ასევე შესაძლებელი გახადა კოსმოსური და ხმელეთის მასშტაბების ფენომენების აღწერა იმავე ტერმინებით. ნიუტონმა აღმოაჩინა სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ძალის სწორი გამოხატულება, ჩამოაყალიბა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი: ნებისმიერ ორ სხეულს შორის წარმოიქმნება მიზიდულობის ძალა მათი მასების ნამრავლის პროპორციული და მათ შორის მანძილის კვადრატის უკუპროპორციული. .

კეპლერის კანონები ზუსტად სრულდება მხოლოდ ერთი სხეულის მეორესთან გადაადგილების შემთხვევაში, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვნად დიდი მასა და იმ პირობით, რომ ეს სხეულები სფერულია. სფერული ფორმისგან მცირე გადახრების შემთხვევაშიც კი, პლანეტის ორბიტა წარმოადგენს ელიფსს, რომელიც ვარსკვლავის ირგვლივ კვეთს. პრეცესიის მაჩვენებელი საკმაოდ ზუსტად შეიძლება გამოითვალოს ნიუტონის კანონებზე დაყრდნობით და აღმოჩნდება მაქსიმალური მზესთან ყველაზე ახლოს მყოფი პლანეტისთვის - მერკური.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, პლანეტიდან ვარსკვლავზე მოქმედებს ძალა. იმ შემთხვევაში, როდესაც ვარსკვლავის მასა მნიშვნელოვნად აღემატება პლანეტის მასას, ვარსკვლავის აჩქარება უმნიშვნელოა და ის შეიძლება ჩაითვალოს უძრავად. თუმცა, თანაზომიერი მასის სხეულების არსებობისას, რომლებიც იზიდავენ ერთმანეთს, შესაძლებელია მათი სტაბილური ერთობლივი მოძრაობა მასის საერთო ცენტრის გარშემო. ვარსკვლავის გარშემო პლანეტების მოძრაობის შემთხვევაში ეს ეფექტი ძნელად შესამჩნევია, მაგრამ კოსმოსში აღმოჩენილია სისტემები, რომლებიც აღწერილ მოძრაობას ასრულებენ – ორმაგი ვარსკვლავები.

მზის სისტემის ძირითადი ნაწილი - დაახლოებით 99,8% - მოდის მზეზე. პლანეტების მთლიანი მასა არის მზის სისტემის მთლიანი მასის მხოლოდ 0,13%. ამ ფიგურებიდან გამომდინარეობს, რომ კეპლერის კანონები პლანეტების მოძრაობის შესახებ ჩვენს სისტემაში კარგად უნდა იყოს დაცული. ელიფსური ორბიტებიდან მნიშვნელოვანი გადახრები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ერთ-ერთი პლანეტის ახლო ფრენის შემთხვევაში: მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი ან ნეპტუნი.

ნიუტონის მიზიდულობის კანონი და კეპლერის კანონები შესაძლებელს ხდის პლანეტარული ორბიტების ზომების დაკავშირებას ბრუნვის პერიოდებთან, მაგრამ არ გვაძლევს უფლებას თავად გამოვთვალოთ ორბიტები. ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნეში. შემოთავაზებული იყო ფორმულა მზის სისტემის პლანეტების ორბიტების რადიუსებისთვის: R n = (0,4 + 0,3 x 2 n) x R o , სადაც n = 0, 1, 2, 3...; R o - დედამიწის ორბიტის რადიუსი. კეპლერის კანონებისგან განსხვავებით, ეს ურთიერთობა არ გამომდინარეობს ნიუტონის კანონებიდან და ჯერ არ მიუღია რაიმე თეორიული ახსნა. შესაძლებელია, რომ ეს თანაფარდობა წარმოადგენს შემთხვევით დამთხვევას. თუმცა, ამჟამად ცნობილი პლანეტების ორბიტები დამაკმაყოფილებლად არის აღწერილი ამ ფორმულით. ერთადერთი გამონაკლისი არის მნიშვნელობა n = 3, რომლისთვისაც არ არის პლანეტა გამოთვლილ ორბიტაზე. სამაგიეროდ, აღმოაჩინეს ასტეროიდების სარტყელი - არარეგულარული ფორმის პატარა სხეულები პლანეტარული მასშტაბით.

მზის სისტემის ევოლუციის პრობლემა. ამჟამად არ არსებობს დადასტურებული თეორია მზის სისტემის ევოლუციის შესახებ. მზისა და პლანეტების ერთობლივი წარმოშობის ძალიან მიმზიდველი თეორია ერთი გაზის ღრუბლიდან, რომელიც შეკუმშულია გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ, ეწინააღმდეგება ვარსკვლავსა და პლანეტებს შორის ბრუნვის იმპულსის დაკვირვებულ არათანაბარ განაწილებას. განხილულია პლანეტების წარმოშობის მოდელები ღრმა კოსმოსიდან ჩამოსული სხეულების მზის მიერ გრავიტაციული დაჭერის შედეგად.

მზის სისტემის პლანეტების ამჟამად ცნობილი თვისებები საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი ორ ჯგუფად. ხმელეთის ჯგუფის პირველი ოთხი პლანეტა ხასიათდება შედარებით მცირე მასებით და მათ შემადგენელი ნივთიერებების მაღალი სიმკვრივით. ისინი შედგება გამდნარი რკინის ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია სილიკატური გარსით - ქერქით. პლანეტებს აქვთ აირისებრი ატმოსფერო. მათი ტემპერატურა განისაზღვრება ძირითადად მზემდე მანძილით და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. იუპიტერიდან დაწყებული, გიგანტური პლანეტების ჯგუფი ძირითადად მსუბუქი ელემენტებისაგან - წყალბადისა და ჰელიუმისგან შედგება. როდესაც ისინი უახლოვდებიან პლანეტის ცენტრს, წყალბადი და ჰელიუმი თანდათან იცვლება აირისებრი მდგომარეობიდან თხევადი და მყარი.

ვარაუდობენ, რომ ცენტრალურ რაიონებში წნევა იმდენად მაღალია, რომ წყალბადი არსებობს მეტალის ფაზაში, რაც ჯერ კიდევ არ არის დაფიქსირებული დედამიწაზე, თუნდაც ლაბორატორიულ პირობებში. მეორე ჯგუფის პლანეტებს აქვთ თანამგზავრების დიდი რაოდენობა. სატურნს ისეთი დიდი რაოდენობა აქვს, რომ არასაკმარისი გადიდების შემთხვევაში, პლანეტა, როგორც ჩანს, გარშემორტყმულია უწყვეტი რგოლების სისტემით.

თემა 3. მზის სისტემა და ციური სხეულების მოძრაობა.

§1. მზის სისტემა

მზის სისტემა მოიცავს მზეს, 9 დიდ პლანეტას თავისი 34 თანამგზავრით, 100000-ზე მეტი პატარა პლანეტა (ასტეროიდი), დაახლოებით 1011 კომეტა, ასევე უთვალავი პატარა, ეგრეთ წოდებული მეტეორიული სხეული (100 მ დიამეტრიდან მტვრის უმნიშვნელო ნაწილაკებამდე) .

მზე მზის სისტემაში ცენტრალურ ადგილს იკავებს. მისი მასა 750-ჯერ მეტია ამ სისტემაში შემავალი ყველა სხვა სხეულის მასაზე. მზის გრავიტაციული გაფართოება არის მთავარი ძალა, რომელიც განსაზღვრავს მზის სისტემის ყველა სხეულის მოძრაობას, რომელიც მის გარშემო ბრუნავს. საშუალო მანძილი მზიდან პლანეტა პლუტონამდე, მისგან ყველაზე შორს არის 6 მილიარდი კმ, რაც ძალიან მცირეა უახლოეს ვარსკვლავებთან დაშორებასთან შედარებით.

ყველა ძირითადი პლანეტა - მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი, ნეპტუნი და პლუტონი - ბრუნავს მზის გარშემო იმავე მიმართულებით (თვით მზის ღერძული ბრუნვის მიმართულებით), თითქმის წრიულ ორბიტებზე. მზის გარშემო მოძრავი პლანეტებისა და სხვა სხეულების ორბიტების დახრილობების გამოთვლისას მთავარ სიბრტყედ მიიღება დედამიწის ორბიტის სიბრტყე, ეკლიპტიკა.

პლანეტარული ორბიტების თითქმის წრიული ფორმისა და მათ შორის დიდი უფსკრულის წყალობით, პლანეტებს შორის ახლო შეტაკებების შესაძლებლობა გამორიცხულია. ეს უზრუნველყოფს პლანეტარული სისტემის გრძელვადიან არსებობას.

პლანეტები ასევე ბრუნავენ თავიანთი ღერძის გარშემო და ყველა პლანეტისთვის, გარდა ვენერასა და ურანისა, ბრუნვა ხდება წინა მიმართულებით, ანუ იმავე მიმართულებით, როგორც მათი ბრუნვა მზის გარშემო. ვენერას უკიდურესად ნელი ბრუნვა საპირისპირო მიმართულებით ხდება და ურანი ისე ბრუნავს, თითქოს გვერდზე წევს.

თანამგზავრების უმეტესობა თავისი პლანეტების გარშემო ბრუნავს იმავე მიმართულებით, როგორც პლანეტის ღერძული ბრუნვა. ასეთი თანამგზავრების ორბიტები, როგორც წესი, წრიულია და პლანეტის ეკვატორის სიბრტყესთან ახლოს მდებარეობს, რაც ქმნის პლანეტარული სისტემის შემცირებულ მსგავსებას. ასეთია, მაგალითად, ურანის და იუპიტერის თანამგზავრების სისტემა. პლანეტიდან შორს მდებარე თანამგზავრებს აქვთ საპირისპირო მოძრაობა.

სატურნს, იუპიტერსა და ურანს, შესამჩნევი ზომის ცალკეული თანამგზავრების გარდა, ბევრი პატარა თანამგზავრი აქვთ, თითქოს უწყვეტ რგოლებად ერწყმის. ეს თანამგზავრები მოძრაობენ ორბიტებზე ისე ახლოს პლანეტასთან, რომ მისი მოქცევის ძალა ხელს უშლის მათ ერთ სხეულში გაერთიანებას.

ამჟამად ცნობილი მცირე პლანეტების ორბიტების დიდი უმრავლესობა მარსის და იუპიტერის ორბიტებს შორის მდებარეობს. ყველა მცირე პლანეტა მზის გარშემო ბრუნავს იმავე მიმართულებით, როგორც ძირითადი პლანეტები, მაგრამ მათი ორბიტა ჩვეულებრივ წაგრძელებულია და ეკლიპტიკური სიბრტყისკენ არის მიდრეკილი.

კომეტები ძირითადად პარაბოლურთან ახლოს ორბიტებში მოძრაობენ. ზოგიერთ კომეტას აქვს შედარებით მცირე ზომის წაგრძელებული ორბიტა. ამ კომეტებისთვის, რომლებსაც პერიოდულად უწოდებენ, ჭარბობს პირდაპირი მოძრაობები, ანუ მოძრაობები პლანეტების ბრუნვის მიმართულებით.

პლანეტები იყოფა ორ ჯგუფად, რომლებიც განსხვავდებიან მასით, ქიმიური შემადგენლობით, ბრუნვის სიჩქარითა და თანამგზავრების რაოდენობით. მზესთან ყველაზე ახლოს ოთხი პლანეტაა ხმელეთის პლანეტები , შედგება მკვრივი კლდოვანი ნივთიერებისა და ლითონებისგან. გიგანტური პლანეტები - იუპიტერი, სატურნი, ურანი და ნეპტუნი გაცილებით მასიურია, ისინი ძირითადად მსუბუქი ნივთიერებებისგან შედგება და ამიტომ, სიღრმეში უზარმაზარი წნევის მიუხედავად, დაბალი სიმკვრივე აქვთ. იუპიტერისა და სატურნისთვის მათი მასის ძირითადი ნაწილი წყალბადი და ჰელიუმია. ურანისა და ნეპტუნისთვის ყინული და კლდოვანი ნივთიერებები მათი მასის დიდ ნაწილს შეადგენს.

პლანეტების ინტერიერი და ზოგიერთი დიდი თანამგზავრი (მაგალითად, მთვარე) ცხელ მდგომარეობაშია.

ვენერას, დედამიწას და მარსს აქვთ ატმოსფერო, რომელიც შედგება მათი სიღრმიდან გამოთავისუფლებული გაზებისგან. გიგანტური პლანეტების ატმოსფერო მათი ინტერიერის პირდაპირი გაგრძელებაა: ამ პლანეტებს არ აქვთ მყარი ან თხევადი ზედაპირი. შიგნით ჩაძირვისას ატმოსფერული აირები თანდათან გარდაიქმნება შედედებულ მდგომარეობაში.

კომეტების ბირთვები ქიმიური შემადგენლობით მსგავსია გიგანტური პლანეტების: ისინი შედგება წყლის ყინულისა და სხვადასხვა გაზების ყინულისგან კლდოვანი ნივთიერებების შერევით. მათი შემადგენლობით თითქმის ყველა პატარა პლანეტა მიეკუთვნება ხმელეთის ჯგუფის კლდოვან პლანეტებს.

მცირე პლანეტების ნამსხვრევები, რომლებიც წარმოიქმნება ერთმანეთთან შეჯახებისას, ზოგჯერ მეტეორიტების სახით ეცემა დედამიწაზე. მეტეორიტების ასაკის გაზომვებმა აჩვენა, რომ ისინი და, შესაბამისად, მთელი მზის სისტემა არსებობდა დაახლოებით 5 მილიარდი წლის განმავლობაში.

მზის სისტემის სტრუქტურის დინამიური და ფიზიკური მახასიათებლები მიუთითებს იმაზე, რომ პლანეტები წარმოიქმნა გაზისა და მტვრის მატერიისგან, რომლებიც ოდესღაც პლანეტარული ღრუბელს ქმნიდნენ მზის გარშემო. ხმელეთის პლანეტები ჩამოყალიბდა კლდოვანი მყარი ნაწილაკების დაგროვების შედეგად, ხოლო გიგანტური პლანეტებისთვის ფორმირება დაიწყო კლდოვან-ყინულის ნაწილაკების დაგროვებით, შემდეგ კი დაემატა გაზების (ძირითადად წყალბადის და ჰელიუმის) დამატებით.

§2. კეპლერის კანონები

დანიელი ასტრონომის ტ.ბრაჰეს მიერ პლანეტა მარსის მრავალწლიანი დაკვირვების შედეგების შესწავლისას გერმანელმა მეცნიერმა იოჰანეს კეპლერმა აღმოაჩინა, რომ მარსის ორბიტა არ არის წრე, არამედ აქვს წაგრძელებული ელიფსის ფორმა. ელიფსს აქვს ორი ასეთი წერტილი F1 და F2 (ნახ. 1), მანძილების ჯამი ( რ1 და რ2 ) ელიფსის ნებისმიერი B წერტილიდან არის მუდმივი მნიშვნელობა.

https://pandia.ru/text/78/111/images/image002_190.gif" width="77 height=57" height="57">

ხაზი, რომელიც აკავშირებს ელიფსის რომელიმე წერტილს მის ერთ-ერთ კერასთან, ეწოდება რადიუსის ვექტორი ეს წერტილი.

კეპლერმა შეისწავლა იმ დროისთვის ცნობილი ყველა პლანეტის მოძრაობა და დაასკვნა პლანეტების მოძრაობის 3 კანონი:

ჯერ ერთიყველა პლანეტის (არამარტო მარსის) ორბიტა არის ელიფსები საერთო ფოკუსით, რომელზეც მზე მდებარეობს. სხვადასხვა პლანეტის ორბიტების გახანგრძლივების ხარისხი განსხვავებულია. დედამიწის ექსცენტრიულობა ძალიან მცირეა და დედამიწის ორბიტა ოდნავ განსხვავდება წრისგან. ყველაზე წაგრძელებული ორბიტებია მერკურის და პლუტონის ორბიტები.

მეორეც, ყოველი პლანეტა მოძრაობს თავის ორბიტაზე ისე, რომ მისი რადიუსის ვექტორი აღწერს თანაბარ ფართობებს დროის თანაბარ პერიოდებში (A1A2F და B1B2F სექტორების ფართობები ტოლია). ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო ახლოს არის პლანეტა მზესთან, მით უფრო მაღალია მისი ორბიტული სიჩქარე.

ასტრონომია" href="/text/category/astronomiya/" rel="bookmark">ასტრონომიული ერთეული), შემდეგ, დაკვირვებებით განსაზღვრავს პლანეტის რევოლუციის პერიოდს წლების განმავლობაში ( თ), ადვილია ამ პლანეტის ნახევრად მთავარი ღერძის (α) მნიშვნელობის მიღება ფორმულის გამოყენებით:

მაგალითად, თმარსი = 1,88 წელი, შემდეგ α ფორმულის მიხედვით მარსის ორბიტა = 1,52 ა. ე.

ამრიგად, მარსი დედამიწაზე თითქმის ერთნახევარჯერ უფრო შორს არის მზიდან.

კეპლერის მიერ დადგენილი პლანეტების მოძრაობის კანონები კიდევ ერთხელ ცხადყოფს, რომ პლანეტების სამყარო არის ჰარმონიული სისტემა, რომელსაც მართავს ერთი ძალა, რომლის წყაროც მზეა.

§3. კონფიგურაციები

კონფიგურაციები არის მზის სისტემის პლანეტების დამახასიათებელი პოზიციები მათ ორბიტაზე მზესთან და დედამიწასთან მიმართებაში.

ისინი განსხვავდებიან ქვედა (შიდა) პლანეტებისთვის, რომლებიც უფრო ახლოს არიან მზესთან, ვიდრე დედამიწა (მერკური, ვენერა) და ზედა (გარე) პლანეტებისთვის, რომელთა ორბიტები მდებარეობს დედამიწის ორბიტის მიღმა (დანარჩენი პლანეტები). ).

მომენტს, როდესაც ქვედა პლანეტა კვეთს მზისა და დედამიწის ცენტრების დამაკავშირებელ სწორ ხაზს, ეწოდება მისი ქვედა კავშირი . ქვედა შეერთების მახლობლად, პლანეტა ვიწრო ნახევარმთვარის სახით ჩანს. უშუალოდ ქვემო შეერთების მომენტში, პლანეტა არ ჩანს, რადგან ის დედამიწისკენ უყურებს ნახევარსფეროს, რომელიც არ არის განათებული მზისგან. თუმცა, ამ დროს შესაძლოა მოხდეს პლანეტის მზის დისკზე გავლის ფენომენი, როცა პლანეტები - ვენერა ან მერკური - შეიძლება დაფიქსირდეს მზის დისკის გასწვრივ მოძრავი შავი წრის სახით.

ორბიტაზე მოძრაობა განაგრძობს, მიწიერი დამკვირვებლისთვის ქვედა პლანეტა აღწევს მზიდან გარკვეულ უდიდეს კუთხურ მანძილზე, რის შემდეგაც იგი კვლავ იწყებს მასთან მიახლოებას. ყველაზე დიდი კუთხური გადაადგილების პოზიცია ეწოდება დრეკადობა . დრეკადობისას მერკური არის დაახლოებით 28°, ვენერა მზიდან დაახლოებით 48°. არის წაგრძელებები აღმოსავლური, როცა პლანეტას აკვირდებიან მზის ჩასვლის შემდეგ საღამოს და დასავლურიროცა ჩანს დილით, მზის ამოსვლამდე.

იმ მომენტს, როდესაც ქვედა პლანეტა პირდაპირ მზის უკან გადის, ეწოდება ზედა კავშირი . ზედა შეერთების მახლობლად, პლანეტა შეიმჩნევა როგორც სრული დისკი.

ზედა პლანეტებისთვის მომენტები გამოირჩევა დაპირისპირება , დასავლური და აღმოსავლური კვადრატები და კავშირები . ოპოზიციაში, ზედა პლანეტა ჩანს ცის მხარეს მზის მოპირდაპირე მხარეს, ხოლო მანძილი მასა და დედამიწას შორის ყველაზე მცირეა. ეს პერიოდი ყველაზე ხელსაყრელია მის ზედაპირზე ასტრონომიული დაკვირვებისთვის. კვადრატებში, პლანეტისა და მზის მიმართულებებს შორის კუთხე არის 90°. ერთად, ზედა პლანეტა, ისევე როგორც ქვედა, მიდის მზის დისკის უკან და იკარგება მის სხივებში. ამ პერიოდში დედამიწიდან პლანეტამდე მანძილი ყველაზე დიდია.

მთვარე დედამიწის გარშემო ბრუნვისას ჩნდება ან მზესა და დედამიწას შორის, როგორც ქვედა პლანეტა, ან მზიდან შორს, როგორც ზედა პლანეტა. ამიტომ, მთვარესთან მიმართებაში, ასტრონომები უფრო ხშირად იყენებენ სპეციალურ ტერმინოლოგიას, თუმცა არსებითად ახალი მთვარის მომენტი მსგავსია ქვედა შეერთების, სავსე მთვარის მომენტი ოპოზიციის ანალოგია.

§4. პლანეტების ორბიტების ელემენტები

ორბიტის ორიენტაცია სივრცეში, მისი ზომა და ფორმა, ისევე როგორც ციური სხეულის პოზიცია ორბიტაზე განისაზღვრება 6 სიდიდით ე.წ. ორბიტალური ელემენტები .

ციური სხეულების ორბიტების ზოგიერთ დამახასიათებელ წერტილს აქვს საკუთარი სახელები: პერიჰელიონი – მზის გარშემო მოძრავი ციური სხეულის ორბიტის წერტილი მზესთან ყველაზე ახლოს; აფელიონი - ელიფსური ორბიტის წერტილი მზისგან ყველაზე შორს.

თუ განიხილება სხეულის მოძრაობა დედამიწასთან მიმართებაში, მაშინ დედამიწასთან ყველაზე ახლოს ორბიტის წერტილი ე.წ. პერიგეა და ყველაზე შორს არის კულმინაცია .

უფრო ზოგად პრობლემებში, როდესაც მიზიდულობის ცენტრი შეიძლება ნიშნავდეს სხვადასხვა ციურ სხეულს, გამოიყენება სახელები: პერიაფსისი – ორბიტის ცენტრთან ყველაზე ახლოს მდებარე წერტილი; აპოცენტრი – ყველაზე შორს წერტილი ორბიტის ცენტრიდან.

ორბიტალური ელემენტები- 6 სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ციური სხეულის ორბიტის ფორმას და ზომებს ( ა, ე), მისი პოზიცია სივრცეში ( მე, Ω , ω ), ისევე როგორც თავად ციური სხეულის პოზიცია ორბიტაზე:

1) ორბიტის ფორმა და ზომები განისაზღვრება ორბიტის ნახევარმთავარი ღერძი (a = OP) და ორბიტალური ექსცენტრიულობა ე .

https://pandia.ru/text/78/111/images/image007_87.gif" align="left" width="257" height="113 src=">ელიფსური ორბიტისთვის მნიშვნელობა ედევს 0 ≤ e ფარგლებში< 1.

ზე ე= 0 ორბიტას აქვს წრის ფორმა; რაც უფრო ახლოს ეერთიანობისკენ, მით უფრო გრძელია ორბიტა. როდესაც e = 1, ორბიტა აღარ არის დახურული და აქვს პარაბოლის ფორმა; e > 1-ისთვის ორბიტა ჰიპერბოლურია.

2) ორბიტის ორიენტაცია სივრცეში განისაზღვრება გარკვეულ სიბრტყესთან მიმართებაში, აღებული როგორც მთავარი. პლანეტებისთვის, კომეტებისთვის და მზის სისტემის სხვა სხეულებისთვის, ასეთი თვითმფრინავი ემსახურება ეკლიპტიკური სიბრტყე. ორბიტალური სიბრტყის პოზიცია განისაზღვრება ორი ორბიტალური ელემენტით: აღმავალი კვანძის გრძედიΩ და ორბიტალური დახრილობამე.

აღმავალი კვანძის გრძედი Ω - ეს არის კუთხე მზეზე ორბიტალური და ეკლიპტიკური სიბრტყეების გადაკვეთის ხაზსა და ვერძის წერტილის მიმართულებას შორის. კუთხე იზომება ეკლიპტიკის გასწვრივ გაზაფხულის ბუნიობის წერტილიდან საათის ისრის მიმართულებით Ω ორბიტის აღმავალ კვანძამდე, ანუ იმ წერტილამდე, სადაც სხეული კვეთს ეკლიპტიკას, მოძრაობს სამხრეთ ნახევარსფეროდან ჩრდილოეთისაკენ. საპირისპირო წერტილი ეწოდება დაღმავალი კვანძი , და კვანძების დამაკავშირებელი ხაზი არის კვანძების ხაზი .

0° ≤ Ω ≤ 360°

ქ - პლანეტის ორბიტის სიბრტყე

პ - ეკლიპტიკური სიბრტყე

3) ორბიტის მდებარეობა სიბრტყეში ქგანისაზღვრება პერიჰელიონის არგუმენტით ω , რომელიც არის ორბიტალური პერიჰელიონის კუთხური მანძილი აღმავალი კვანძიდან ω = Ω პ.

4) როგორც მეექვსე ელემენტი, რომელიც განსაზღვრავს ციური სხეულის პოზიციას ორბიტაზე დროის ნებისმიერ კონკრეტულ მომენტში, გამოიყენეთ პერიჰელიონში გავლის მომენტი To .

კუთხე მზეზე, რომელიც იზომება პერიჰელიონის მიმართულებიდან სხეულის მიმართულებამდე, ეწოდება ნამდვილი ანომალია ν . ჭეშმარიტი ანომალია, როდესაც სხეული მოძრაობს თავის ორბიტაზე, იცვლება არათანაბრად: კეპლერის მეორე კანონის შესაბამისად, სხეული უფრო სწრაფად მოძრაობს პერიჰელიონთან ახლოს. პდა უფრო ნელა აფელიონში ა. ჭეშმარიტი ანომალია გამოითვლება ფორმულების გამოყენებით საშუალო ანომალიის მეშვეობით.

§5. აშლილი მოძრაობის კონცეფცია

მათ მოძრაობაში მყოფი პლანეტები იზიდავს არა მხოლოდ მზეს, არამედ ერთმანეთსაც. ვარსკვლავურ მტევნებში თითოეული ვარსკვლავი იზიდავს ყველა დანარჩენს. დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების მოძრაობაზე გავლენას ახდენს დედამიწის არასფერული ფორმისა და დედამიწის ატმოსფეროს წინააღმდეგობის, ასევე მთვარისა და მზის მიზიდულობით გამოწვეული ძალები. ამ დამატებით ძალებს ე.წ შემაშფოთებელი და ის ეფექტები, რომლებსაც ისინი იწვევენ ციური სხეულების მოძრაობაში არის დარღვევები . არეულობის გამო, ციური სხეულების ორბიტები მუდმივად იცვლება ნელა.

ციური სხეულების მოძრაობის შესწავლას შემაშფოთებელი ძალების გათვალისწინებით ახორციელებს სპეციალური მეცნიერება - ციური მექანიკა.

ციურ მექანიკაში შემუშავებული მეთოდები შესაძლებელს ხდის მზის სისტემაში ნებისმიერი სხეულის პოზიციის ძალიან ზუსტად განსაზღვრას მრავალი წლის წინ. ხელოვნური ციური სხეულების მოძრაობის შესასწავლად უფრო რთული გამოთვლითი მეთოდები გამოიყენება.

§6. მნათობების აშკარა ყოველდღიური მოძრაობა

დღის განმავლობაში, თითოეული ვარსკვლავი აკეთებს სრულ რევოლუციას თავის ყოველდღიურ პარალელურად. ნახ. გამოსახულია ვარსკვლავის ყოველდღიური პარალელი σ .

https://pandia.ru/text/78/111/images/image011_62.gif" align="left" width="252" height="132 src=">ა) ეკვატორზე დევს მსოფლიოს პოლუსები ჰორიზონტზე და ემთხვევა ჩრდილოეთისა და სამხრეთის წერტილებს. ვარსკვლავების ყოველდღიური პარალელები ამ შემთხვევაში ვერტიკალურ სიბრტყეშია.

ბ) ჩრდილოეთ პოლუსზე, სამყაროს ღერძი მიმართულია ვერტიკალურად ზემოთ, ანუ ჩრდილოეთ ციური პოლუსი. პემთხვევა ზენიტს ზ. ყველა ვარსკვლავის ყოველდღიური ბილიკები ჰორიზონტის პარალელურ სიბრტყეშია.

მერიდიანის პოზიცია გაურკვეველი ხდება. დედამიწის ზედაპირის ამ წერტილიდან ნებისმიერი მიმართულება სამხრეთი იქნება.

§7. ვარსკვლავების გახანგრძლივება

აზიმუტი" href="/text/category/azimut/" rel="bookmark">აზიმუტი ყოველდღიური პარალელის გასწვრივ მოძრაობისას მერყეობს ±A ფარგლებში ჩრდილოეთის წერტილიდან, |A| ≤ 90°-ით.

დრეკადობა ისინი უწოდებენ ვარსკვლავების პოზიციას, როდესაც მათი აზიმუტი იღებს უკიდურეს მნიშვნელობებს. იმისდა მიხედვით, თუ ციური სფეროს რომელ მხარეს გვხვდება ისინი, განასხვავებენ აღმოსავლეთ და დასავლეთ წაგრძელებებს. ნახ. ვარსკვლავს 1 აქვს აღმოსავლეთის სიგრძე ე E და დასავლეთის დრეკადობა ე W. ვარსკვლავს არ აქვს 2 წაგრძელება.

§8. ეფემერიდები

ეფემერიდები არის ცხრილები, რომლებიც შეიცავს ინფორმაციას ცაში ციური სხეულების პოზიციის, მათი მოძრაობის სიჩქარის, ვარსკვლავური სიდიდეების და ასტრონომიული დაკვირვებებისთვის საჭირო სხვა მონაცემებზე. ეფემერები შედგენილია მომავალი დროისთვის ადრე ჩატარებული დაკვირვების შედეგების საფუძველზე.

ეფემერის გაანგარიშებისას გამოიყენება ციური სხეულების მოძრაობის თეორიები და მათი სიკაშკაშის ცვლილების კანონები.

გამოყენებული მასალების სიზუსტიდან გამომდინარე, ეფემერები გამოითვლება წინ სხვადასხვა დროის განმავლობაში. ამრიგად, მცირე პლანეტების ეფემერიდები, რომლებიც შეიცავს მათ ციურ კოორდინატებს, შედგენილია ერთი ან მეტი წლით ადრე. დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების ეფემერიდები, რომელთა მოძრაობებზე გავლენას ახდენს გარკვეული ძალები, რომლებიც ზუსტად ვერ აღირიცხება (მაგალითად, ატმოსფეროს წინააღმდეგობა, რომლის სიმკვრივე მუდმივად იცვლება), საჭირო სიზუსტით შეიძლება შედგეს მხოლოდ 1-2 თვეში. წინასწარ.

Ephemeris ასევე შეიძლება შეიცავდეს ტელესკოპის სამონტაჟო კუთხეებს, მთვარის ფაზებს და სხვა ინფორმაციას, რომელიც ეხმარება რაციონალურ დაკვირვებას. მაგალითად, პოლარული ვარსკვლავის დაკვირვება შეიძლება განხორციელდეს არა მხოლოდ ღამით, არამედ დღის საათებშიც; ამისათვის აუცილებელია წინასწარ შეადგინოთ სავარაუდო ჰორიზონტალური კოორდინატების სპეციალური ცხრილი (მუშა ეფემერები) - აზიმუტი. ა და სიმაღლეები თ პოლარული. მოწყობილობის ორიენტირებით მათი მნიშვნელობების მიხედვით, შეგიძლიათ იპოვოთ ჩრდილოეთ ვარსკვლავის გამოსახულება მილის ხედვის ველში.

პოლარული ეფემერიდების შედგენა (ანუ მიახლოებითი ჰორიზონტალური კოორდინატების გამოთვლის პროცედურა - სიმაღლე h და აზიმუტი a დაკვირვების მოსალოდნელ მომენტებში):

AE-დან აირჩიეთ φ ; ადგილობრივი სიდერალური დრო ს ნაპოვნია სამშობიარო დროის მიხედვით დ .

ციური პოლუსის სიმაღლე ტოლია გრძედი თ გვ = φ

სამკუთხედიდან zσk მხარეები ზკ და zσ შეიძლება, გარკვეული ვარაუდით, ჩაითვალოს ერთმანეთის ტოლი: 90°-φ-χ = 90°- თ ,

სადაც φ+χ = თ .

ასტრონომიულ ცხრილებში მნიშვნელობა χ ჩვეულებრივ აღინიშნება ƒ , მაშინ თ = φ+ƒ

ამიტომ, h Polar-ის დასადგენად, საჭირო მნიშვნელობა არის ƒ ადგილობრივი სიდერალური დრო ს და დაამატეთ იგი φ .

პოლარული აზიმუტი a აღებულია იმავე ცხრილებიდან არგუმენტებით ს და φ . შემდეგი, პოლიარნაიას სამუშაო ეფემერები გამოითვლება დაკვირვების გარკვეულ მომენტში მოცემული ინტერვალით (მაგალითად, 30 მ).

თემა 4. დედამიწისა და მთვარის ბრუნვა. ვარსკვლავების კოორდინატებში ცვლილებების გამომწვევი ფაქტორები.

§1. დედამიწის ორბიტალური და ბრუნვის მოძრაობის მახასიათებლები

დედამიწა მზის სისტემის ერთ-ერთი პლანეტაა. სხვა პლანეტების მსგავსად, ის მზის გარშემო მოძრაობს ელიფსურ ორბიტაზე, რომლის ნახევრად მთავარი ღერძი (ანუ საშუალო მანძილი დედამიწის ცენტრებსა და მზეს შორის) ასტრონომიაში მიღებულია, როგორც სიგრძის ერთეული (au) გავზომოთ მანძილი ციურ სხეულებს შორის მზის სისტემაში. მანძილი დედამიწიდან მზემდე ორბიტის სხვადასხვა წერტილში არ არის ერთნაირი პერიჰელიონში (3 იანვარი) ის დაახლოებით 2,5 მილიონი კმ-ით ნაკლებია, ხოლო აფელიონზე (3 ივლისი) იგივე რაოდენობით მეტია, ვიდრე საშუალო მანძილი; , რაც 149,6 მლნ კმ.

როდესაც ჩვენი პლანეტა მზის გარშემო ორბიტაზე მოძრაობს, დედამიწის ეკვატორის სიბრტყე (მიდრეკილი ორბიტის სიბრტყისკენ 23°27' კუთხით) მოძრაობს თავის პარალელურად ისე, რომ ორბიტის ზოგიერთ ნაწილში გლობუსი მზისკენ არის დახრილი თავისი ჩრდილოეთ ნახევარსფეროთი, ხოლო დანარჩენებში - სამხრეთ ნახევარსფეროებით.

გლობუსის ყოველდღიური ბრუნვა ხდება თითქმის მუდმივი კუთხური სიჩქარით 23h56m04.1s პერიოდით, ანუ გვერდითი დღის განმავლობაში. დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის ღერძი ჩრდილოეთით არის მიმართული დაახლოებით ვარსკვლავისკენ ალფა მცირე ურსა, რომელსაც ამიტომ უწოდებენ ჩრდილოეთ ვარსკვლავს.

§2. დედამიწის პოლუსების მოძრაობა

დედამიწის ბრუნვის ღერძი არ იკავებს მუდმივ პოზიციას დედამიწის სხეულში, რომელიც, როგორც ჩანს, ირხევა მის ღერძზე, რის შედეგადაც დედამიწის პოლუსები აღწერს რთულ მრუდს დედამიწის ზედაპირზე, რომელიც არ შორდება გარკვეული საშუალო პოზიცია 0,3-0,4-ზე მეტით”. დედამიწის ზედაპირზე ბოძის ხეტიალის გამო უნდა შეიცვალოს დედამიწის ზედაპირზე მდებარე წერტილების გეოგრაფიული კოორდინატები - გრძედი და გრძედი.

დედამიწის ერთ-ერთი თვისება მისი მაგნიტური ველია, რომლის წყალობითაც შეგვიძლია გამოვიყენოთ კომპასი. დედამიწის მაგნიტური პოლუსი, რომელსაც იზიდავს კომპასის ნემსის ჩრდილოეთი ბოლო, არ ემთხვევა ჩრდილოეთ გეოგრაფიულ პოლუსს, მაგრამ მდებარეობს ≈ 76° N კოორდინატებით. ვ. და 101° დასავლეთით. დ მაგნიტურ პოლუსს, რომელიც მდებარეობს დედამიწის სამხრეთ ნახევარსფეროში, აქვს კოორდინატები სამხრეთით 66°. ვ. და 140° E. დ (ანტარქტიდაში).

§3. მთვარის მოძრაობა

მთვარე დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე ციური სხეულია, ჩვენი პლანეტის ბუნებრივი თანამგზავრი. ის დედამიწის გარშემო ბრუნავს დაახლოებით 400 ათასი კილომეტრის მანძილზე. მთვარის დიამეტრი მხოლოდ 4-ჯერ მცირეა დედამიწის დიამეტრზე, ის უდრის 3476 კმ-ს. დედამიწისგან განსხვავებით, რომელიც შეკუმშულია პოლუსებზე, მთვარე ფორმაში ბევრად უფრო ახლოსაა ჩვეულებრივ სფეროსთან.

ჩრდილოეთ პოლუსიდან დანახვისას მთვარე, ისევე როგორც მზის სისტემის ყველა პლანეტა და თანამგზავრი, დედამიწის გარშემო ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით. დედამიწის გარშემო ერთი ბრუნის დასრულებას 27,3 დღე სჭირდება. დედამიწის გარშემო მთვარის ერთი ბრუნვის დრო ზუსტად უდრის მისი ღერძის გარშემო ერთი ბრუნვის დროს. მაშასადამე, მთვარე მუდმივად ერთი და იგივე გვერდით არის მიბრუნებული დედამიწისკენ. ითვლება, რომ მისი ისტორიის ადრეულ პერიოდებში მთვარე ოდნავ უფრო სწრაფად ბრუნავდა თავისი ღერძის გარშემო და, შესაბამისად, დედამიწისკენ მიუბრუნდა მისი ზედაპირის სხვადასხვა ნაწილით. მაგრამ მასიური დედამიწის სიახლოვის გამო, მნიშვნელოვანი მოქცევის ტალღები წარმოიშვა მთვარის მყარ სხეულში. ისინი მოქმედებდნენ სწრაფად მბრუნავ მთვარეზე. მთვარის დამუხრუჭების პროცესი გაგრძელდა მანამ, სანამ ის მუდმივად ტრიალებდა დედამიწისკენ მხოლოდ ერთი მხარით. სწორედ აქ გაჩნდა მთვარის ხილული და შორეული მხარეების ცნებები. მთლიანობაში, მთვარის ზედაპირის 59% ჩანს დედამიწიდან.

§4. პრეცესია და ნუტაცია

როდესაც ზედა ბრუნავს, მისი ღერძი პრაქტიკულად არასოდეს დგას. გრავიტაციის გავლენით, ბრუნვის მოძრაობის კანონების შესაბამისად, ზედა ღერძი მოძრაობს, რომელიც აღწერს კონუსურ ზედაპირს. დედამიწა დიდი მწვერვალია. და მისი ბრუნვის ღერძი, მთვარისა და მზის გრავიტაციული ძალის გავლენის ქვეშ ეკვატორულ სიჭარბეზე (დედამიწის სიბრტყეობის გამო, ეკვატორს უფრო მეტი მატერია აქვს, ვიდრე პოლუსები), ასევე ნელა ბრუნავს.

დედამიწის ბრუნვის ღერძი აღწერს კონუსს 23,5° კუთხით ეკლიპტიკური ღერძის მახლობლად, რის შედეგადაც ციური პოლუსი ეკლიპტიკური პოლუსის გარშემო მოძრაობს მცირე წრეში და აკეთებს ერთ შემობრუნებას დაახლოებით 26000 წელიწადში. ამ მოძრაობას ე.წ პრეცესია .

პრეცესიის შედეგია გაზაფხულის ბუნიობის წერტილის თანდათანობითი ცვლა მზის აშკარა მოძრაობისკენ წელიწადში 50,3 ინჩით. ამ მიზეზით, მზე ყოველწლიურად შედის გაზაფხულის ბუნიობაში 20 წუთით ადრე, ვიდრე ცაში სრულ ბრუნვას აკეთებს.

ციური ეკვატორისა და ციური პოლუსის პოზიციის შეცვლა, ასევე ვერძის წერტილის გადაადგილება იწვევს ეკვატორული და ეკლიპტური ციური კოორდინატების ცვლილებას. ამიტომ, კატალოგებში ციური სხეულების კოორდინატების მიცემისას ან მათ რუკებზე გამოსახვისას, მათ უნდა მიუთითონ „ეპოქა“, ანუ დროის ის მომენტი, რომლის დროსაც კოორდინატთა სისტემის განსაზღვრისას დაფიქსირდა ეკვატორისა და ვერძის წერტილის პოზიციები.

დიდწილად, პრეცესია ხდება მთვარის გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ. ძალები, რომლებიც იწვევენ პრეცესიას, დედამიწის მიმართ მზისა და მთვარის პოზიციის ცვლილების გამო, მუდმივად იცვლება. ამიტომ, კონუსის გასწვრივ დედამიწის ბრუნვის ღერძის მოძრაობასთან ერთად, შეინიშნება მისი მცირე ვიბრაციები, ე.წ. ნუტაცია . პრეცესიის და ნუტაციის გავლენის ქვეშ, ციური პოლუსი აღწერს ტალღის მსგავსი რთული მრუდი ვარსკვლავებს შორის.

ვარსკვლავების კოორდინატების ცვლილების სიჩქარე პრეცესიის გამო დამოკიდებულია ვარსკვლავების პოზიციაზე ციურ სფეროზე. სხვადასხვა ვარსკვლავის დახრილობა იცვლება წლის განმავლობაში +20"-დან -20"-მდე, მარჯვენა ამაღლების მიხედვით. მარჯვენა ამაღლება უფრო რთულად იცვლება პრეცესიის გამო და მათი შესწორებები დამოკიდებულია როგორც სწორ ამაღლებაზე, ასევე ვარსკვლავების დახრილობაზე. პრეცესიის ცხრილები გამოქვეყნებულია ასტრონომიულ წელიწდეულებში.

პრეცესია და ნუტაცია მხოლოდ ცვლის დედამიწის ბრუნვის ღერძის ორიენტაციას სივრცეში და არ ახდენს გავლენას ამ ღერძის პოზიციაზე დედამიწის სხეულში. მაშასადამე, დედამიწის ზედაპირზე ადგილების არც გრძედი და არც განედი არ იცვლება პრეცესიის და ნუტაციის გამო და ეს ფენომენი გავლენას არ ახდენს კლიმატზე.

§5. სინათლის აბერაცია

სინათლის აბერაცია არის ციური სხეულების აშკარა გადახრა მათი ჭეშმარიტი მდგომარეობიდან ფსკერზე, რაც გამოწვეულია ციური სხეულისა და დამკვირვებლის შედარებითი მოძრაობით.

აბერაციის ფენომენი შეიძლება შევადაროთ იმას, რასაც ადამიანი განიცდის წვიმის დროს. წვიმაში მდგარ მამაკაცს ქოლგა უჭირავს თავზე. მაგრამ როცა დადის, იძულებულია, თუ უნდა მშრალად დარჩეს, ქოლგა დახრის წინ და რაც უფრო სწრაფად დადის, მით უფრო უწევს ქოლგის დახრილობა. და მიუხედავად იმისა, რომ წვიმის წვეთები ჯერ კიდევ პირდაპირ ძირს ეცემა, ადამიანს ეჩვენება, რომ ისინი მოდიან იმ წერტილიდან, რომლისკენაც მან ქოლგა დახარა.

ანალოგიურად, მოძრავი დამკვირვებლისთვის, ციური სხეულის სინათლე, როგორც ჩანს, მოდის არა იმ წერტილიდან, სადაც სხეული მდებარეობს, არამედ სხვა წერტილიდან, რომელიც პირველთან შედარებით გადადის დამკვირვებლის მოძრაობის მიმართულებით. დაე, რომელიმე ვარსკვლავი იყოს ეკლიპტიკის პოლუსზე. მისი სინათლე დედამიწაზე ეცემა დედამიწის სიჩქარის მიმართულების პერპენდიკულურად, რომელიც მოძრაობს მის ორბიტაზე. თუმცა, ასტრონომი, რომელიც თავის ტელესკოპს მიუთითებს ეკლიპტიკის პოლუსზე, ვერ დაინახავს ვარსკვლავს ხედვის ველის ცენტრში: ასეთი ტელესკოპის ლინზაში შემავალი სინათლის სხივს დრო სჭირდება მთელ მის მილში გასავლელად და ამ დროს. დრო, როდესაც მილი დედამიწასთან ერთად იმოძრავებს და ვარსკვლავის გამოსახულება არ მოხვდება ხედვის ველის ცენტრში.

ამრიგად, ციურ სხეულზე ხედვის ველის ცენტრში დასაკვირვებლად, ტელესკოპი გარკვეული კუთხით უნდა იყოს დახრილი წინ, დამკვირვებლის მოძრაობის შესაბამისად.

§5. პარალაქსი

მატარებელზე სიარულისას, ფანჯრის მიღმა რელსების გასწვრივ მდგარი სვეტები ციმციმებს. რკინიგზადან რამდენიმე ათეულ მეტრში მდებარე შენობები უკან უფრო ნელა მოძრაობენ. და ძალიან ნელა, უხალისოდ, სახლები და კორომები, რომლებიც მდებარეობს სადღაც ჰორიზონტთან ახლოს, ჩამორჩებიან მატარებელს. სიჩქარე, რომლითაც ობიექტის მიმართულება იცვლება დამკვირვებლის მოძრაობისას, ნაკლებია, მით უფრო შორს არის ობიექტი დამკვირვებლისაგან. და აქედან გამომდინარეობს, რომ ობიექტის კუთხური გადაადგილების სიდიდე, რომელსაც ე.წ. პარალაქტიკური გადაადგილება ან უბრალოდ პარალაქსი , შეგიძლიათ დაახასიათოთ მანძილი ობიექტამდე.

დედამიწის ზედაპირის გასწვრივ მოძრაობით შეუძლებელია ვარსკვლავის პარალაქტიკური გადაადგილების დადგენა: ვარსკვლავები ძალიან შორს არიან და ასეთი მოძრაობების დროს პარალაქსები მათი გაზომვის შესაძლებლობას სცილდება.

https://pandia.ru/text/78/111/images/image015_43.gif" align="left" width="240" height="192">

ამ შემთხვევაში პარალაქსი გამოითვლება წარმოსახვითი დამკვირვებლისთვის, რომელიც დედამიწის ცენტრიდან იმ ეკვატორულ წერტილამდე მოძრაობს, სადაც ვარსკვლავი ჰორიზონტზეა.

კოსმოსის კვლევა დიდი ხანია სცილდება წარმოსახვას:

- ყოველწლიურად ასტრონავტები გადიან დედამიწის ფარგლებს;

– ადამიანები უშვებს თანამგზავრებს, რომელთაგან ზოგიერთმა უკვე გადაკვეთა მზის სისტემა;

– უზარმაზარი ტელესკოპები აკვირდებიან ვარსკვლავებს ჩვენი პლანეტის ორბიტიდან.

ვინ იყო პირველი პიონერი ცაში? რა წარმოუდგენელი თეორიები დგას ჩვენი კოსმოსური მიღწევების უკან? რა გველოდება მომავალს? ეს წიგნი მოკლედ და ნათლად მოგითხრობთ ასტრონომიის სფეროში ყველაზე მნიშვნელოვან აღმოჩენებზე და მათ შესახებ, ვინც მათ გააკეთეს.

იყავით განახლებული სამეცნიერო აღმოჩენების შესახებ - სულ რაღაც ერთ საათში!

წიგნი:

ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებებმა და გაზომვებმა მისცა საშუალება მის სტუდენტს, გერმანელ მეცნიერს იოჰანეს კეპლერს, გადაედგა შემდეგი ნაბიჯი ასტრონომიის განვითარებაში.

გეოცენტრული პტოლემეოსის მსოფლიო სისტემა და კოპერნიკის ჰელიოცენტრული სისტემა

მარსის ორბიტის გამოთვლისას კეპლერმა აღმოაჩინა, რომ ეს არ არის წრე, როგორც კოპერნიკი და სხვა მეცნიერები თვლიდნენ, არამედ ელიფსი. თავდაპირველად მან ეს დასკვნა არ გაავრცელა სხვა პლანეტებზე, მაგრამ მოგვიანებით მიხვდა, რომ არა მხოლოდ მარსს, არამედ ყველა პლანეტას აქვს ელიფსოიდური ორბიტა. ამრიგად, აღმოაჩინეს კეპლერის პირველი კანონი პლანეტების მოძრაობის შესახებ. თანამედროვე ფორმულირებით ასე ჟღერს: მზის სისტემის თითოეული პლანეტა ბრუნავს ელიფსად, რომლის ერთ-ერთ კერაზე მზე მდებარეობს.

პლანეტების მოძრაობის მეორე კანონი პირველის ლოგიკური შედეგი იყო. ჯერ კიდევ პირველი კანონის ფორმულირებამდე, მარსის მოძრაობაზე დაკვირვებისას, კეპლერმა შენიშნა, რომ პლანეტა უფრო ნელა მოძრაობს, რაც უფრო შორს არის მზიდან. ორბიტის ელიფსური ფორმა სრულად ხსნის მოძრაობის ამ თვისებას. დროის თანაბარ პერიოდებში, პლანეტის მზესთან დამაკავშირებელი სწორი ხაზი აღწერს თანაბარ ფართობებს - ეს არის კეპლერის მეორე კანონი.

მეორე კანონი ხსნის პლანეტის სიჩქარის ცვლილებას, მაგრამ არ იძლევა რაიმე გამოთვლებს. ფორმულა გამოთვლის, თუ რამდენად სწრაფად ბრუნავენ პლანეტები და რამდენი ხანი სჭირდება მზის გარშემო მოგზაურობას, არის კეპლერის მესამე კანონი.

კეპლერის კვლევამ ბოლო მოუღო კამათს პტოლემეოსისა და კოპერნიკის მსოფლიო სისტემებს შორის. მან დამაჯერებლად დაამტკიცა, რომ ჩვენი სისტემის ცენტრში მზეა და არა დედამიწა. კეპლერის შემდეგ მეცნიერულ სამყაროში გეოცენტრული სისტემის აღორძინების შემდგომი მცდელობები არ ყოფილა.

კეპლერის მიერ აღმოჩენილი პლანეტების მოძრაობის სამი კანონის სიზუსტე დადასტურდა მრავალი ასტრონომიული დაკვირვებით. მიუხედავად ამისა, ამ კანონების საფუძველი და მიზეზები გაურკვეველი რჩებოდა XVII საუკუნის ბოლომდე. ნიუტონის გენიალურობა არ გამოვლინდა.

ყველამ იცის ამბავი, თუ როგორ აღმოაჩინა ნიუტონმა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი: თავზე ვაშლი დაეცა და ნიუტონი მიხვდა, რომ ვაშლი დედამიწას იზიდავდა. ამ ლეგენდის გაფართოებულ ვერსიაში ასევე არის მთვარე, რომელსაც მეცნიერმა ვაშლის ხის ქვეშ ჯდომისას შეხედა.

ვაშლის დაცემის შემდეგ ნიუტონმა გააცნობიერა, რომ ვაშლის დაცემის გამომწვევი ძალა და ის ძალა, რომელიც მთვარეს დედამიწის ორბიტაზე ინახავდა, ერთი და იგივე ბუნების იყო.

სინამდვილეში, რა თქმა უნდა, ყველაფერი ასე მარტივისაგან შორს იყო ცნობილი კანონის აღმოჩენამდე, ნიუტონმა მრავალი წელი მიუძღვნა მექანიკის შესწავლას, მოძრაობის კანონებს და სხეულებს შორის ურთიერთქმედებას. ის არ იყო პირველი, ვინც ვარაუდობდა გრავიტაციული ძალების არსებობას. ამის შესახებ ისაუბრა გალილეო გალილეიმ, მაგრამ მას სჯეროდა, რომ დედამიწისადმი მიზიდულობა მოქმედებს მხოლოდ ჩვენს პლანეტაზე და ვრცელდება მხოლოდ მთვარეზე. კეპლერი, რომელმაც აღმოაჩინა პლანეტების მოძრაობის კანონები, დარწმუნებული იყო, რომ ისინი მუშაობენ ექსკლუზიურად სივრცეში და არანაირი კავშირი არ აქვთ ხმელეთის ფიზიკასთან. ნიუტონმა შეძლო ამ ორი მიდგომის გაერთიანება – მან პირველმა გააცნობიერა, რომ ფიზიკური კანონები, უპირველეს ყოვლისა, უნივერსალური მიზიდულობის კანონი, უნივერსალურია და გამოიყენება ყველა მატერიალურ სხეულზე.

უნივერსალური მიზიდულობის კანონის არსი მოდის იქამდე, რომ სამყაროს აბსოლუტურად ყველა სხეულს შორის არის მიზიდულობა. მიზიდულობის ძალა დამოკიდებულია ორ ძირითად რაოდენობაზე - სხეულების მასაზე და მათ შორის მანძილზე. რაც უფრო მძიმეა სხეული, მით უფრო ძლიერად იზიდავს მსუბუქ სხეულებს. დედამიწა იზიდავს მთვარეს და ატარებს მას თავის ორბიტაზე. მთვარე ასევე გარკვეულ გავლენას ახდენს ჩვენს პლანეტაზე (იგი იწვევს მოქცევას), მაგრამ დედამიწის მიზიდულობის ძალა, უფრო დიდი მასის გამო, უფრო დიდია.

უნივერსალური მიზიდულობის კანონის გარდა, ნიუტონმა ჩამოაყალიბა მოძრაობის სამი კანონი. მათგან პირველს ინერციის კანონი ეწოდება. მასში ნათქვამია, რომ თუ სხეულზე ძალა არ არის გამოყენებული, ის დარჩება მოსვენების მდგომარეობაში ან ერთგვაროვან მოძრაობაში სწორი ხაზით. მეორე კანონი შემოაქვს ძალისა და აჩქარების ცნებას და ეს ორი სიდიდე, როგორც ნიუტონმა დაამტკიცა, სხეულის მასაზეა დამოკიდებული. რაც უფრო დიდია მასა, მით ნაკლები აჩქარება იქნება გარკვეული გამოყენებული ძალისთვის. ნიუტონის მესამე კანონი აღწერს ორი მატერიალური ობიექტის ურთიერთქმედებას. მისი უმარტივესი ფორმულირება ამბობს: მოქმედება უდრის რეაქციას.

ისააკ ნიუტონის მიერ გაკეთებულმა აღმოჩენებმა და მისმა ფორმულებმა მისცა ასტრონომიას ძლიერი ინსტრუმენტი, რამაც შესაძლებელი გახადა ამ მეცნიერების წინსვლა. ბევრმა ფენომენმა, რომლებსაც ადრე ახსნა არ ჰქონდა, გამოავლინა მათი ბუნება. გაირკვა, თუ რატომ ბრუნავენ პლანეტები მზის გარშემო, თანამგზავრები კი პლანეტების გარშემო კოსმოსში ფრენის გარეშე: ისინი იკავებენ მიზიდულობის ძალას. პლანეტების სიჩქარე ერთგვაროვანი რჩება ინერციის კანონის გამო. ციური სხეულების მრგვალმა ფორმამაც მიიღო თავისი ახსნა: ის მიზიდულობის, უფრო მასიური ცენტრისადმი მიზიდულობის გამო არის შეძენილი.

კლასიკური საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმატება, ნიუტონის მექანიკაზე დაფუძნებული, იყო ციური სხეულების დაკვირვებული მოძრაობის თითქმის ამომწურავი აღწერა და ექსპერიმენტიდან ცნობილი იდეალური გაზის კანონების ახსნა.

კეპლერის კანონები.

თავდაპირველად ითვლებოდა, რომ დედამიწა უმოძრაო იყო და ციური სხეულების მოძრაობა ძალიან რთული ჩანდა. გალილეო იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც თქვა, რომ ჩვენი პლანეტა არ არის გამონაკლისი და ასევე მოძრაობს მზის გარშემო. ამ კონცეფციას საკმაოდ მტრულად შეხვდნენ. ტიხო ბრაჰემ გადაწყვიტა მონაწილეობა არ მიეღო დისკუსიებში, არამედ გაეზომა ციურ სფეროზე სხეულების კოორდინატები. მან მთელი ცხოვრება მიუძღვნა ამას, მაგრამ დაკვირვებით არამარტო დასკვნები არ გამოიტანა, არამედ შედეგებიც კი არ გამოაქვეყნა. მოგვიანებით, ტიხოს მონაცემები მოვიდა კეპლერთან, რომელმაც იპოვა მარტივი ახსნა დაკვირვებული რთული ტრაექტორიებისთვის, ჩამოაყალიბა პლანეტების (და დედამიწის) მოძრაობის სამი კანონი მზის გარშემო (ნახ. 6_1):

1. პლანეტები მოძრაობენ ელიფსურ ორბიტებში, მზე ერთ-ერთ ფოკუსში.

2. პლანეტის მოძრაობის სიჩქარე ისე იცვლება, რომ დროის თანაბარ პერიოდებში მისი რადიუსის ვექტორის მიერ გატარებული უბნები თანაბარი აღმოჩნდება.

3. ერთი მზის სისტემის პლანეტების ორბიტალური პერიოდები და მათი ორბიტების ნახევარმთავარი ღერძები დაკავშირებულია მიმართებით:

პლანეტების რთული მოძრაობა დედამიწიდან დაკვირვებულ „ციურ სფეროზე“, კეპლერის აზრით, წარმოიშვა ამ პლანეტების ელიფსურ ორბიტებში დამატების შედეგად დამკვირვებლის მოძრაობით, რომელიც დედამიწასთან ერთად ასრულებს ორბიტალს. მოძრაობა მზის გარშემო და ყოველდღიური ბრუნვა პლანეტის ღერძის გარშემო.

დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის პირდაპირი მტკიცებულება იყო ფუკოს მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც ქანქარის რხევის სიბრტყე ბრუნავდა მბრუნავი დედამიწის ზედაპირთან შედარებით.

უნივერსალური გრავიტაციის კანონი.

კეპლერის კანონები შესანიშნავად აღწერდნენ პლანეტების დაკვირვებულ მოძრაობას, მაგრამ არ გამოავლინეს ამ მოძრაობის გამომწვევი მიზეზები (მაგალითად, შეიძლება ჩაითვალოს, რომ კეპლერის ორბიტაზე სხეულების მოძრაობის მიზეზი იყო რომელიმე არსების ნება ან სურვილი. თავად ციური სხეულები ჰარმონიისთვის). ნიუტონის გრავიტაციის თეორიამ მიუთითა მიზეზი, რამაც განსაზღვრა კოსმოსური სხეულების მოძრაობა კეპლერის კანონების მიხედვით, სწორად იწინასწარმეტყველა და ახსნა მათი მოძრაობის თავისებურებები უფრო რთულ შემთხვევებში და შესაძლებელი გახადა იგივე სიტყვებით აღეწერა კოსმოსური და ხმელეთის მასშტაბის მრავალი ფენომენი. (ვარსკვლავების მოძრაობა გალაქტიკურ გროვაში და ვაშლის დაცემა დედამიწის ზედაპირზე) .

ნიუტონმა აღმოაჩინა გრავიტაციული ძალის სწორი გამოხატულება, რომელიც წარმოიქმნება ორი წერტილის სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად (სხეულები, რომელთა ზომები მცირეა მათ შორის მანძილთან შედარებით):

რომელიც მეორე კანონთან ერთად იმ შემთხვევაში, თუ პლანეტა m მასა ბევრად ნაკლებია ვარსკვლავის M მასაზე, გამოიწვია დიფერენციალური განტოლება.

ანალიტიკური გადაწყვეტის დაშვება. დამატებითი ფიზიკური იდეების ჩართვის გარეშე, შესაძლებელია წმინდა მათემატიკური მეთოდების გამოყენებით იმის ჩვენება, რომ შესაბამის საწყის პირობებში (ვარსკვლავამდე საკმარისად მცირე საწყისი მანძილი და პლანეტის სიჩქარე) კოსმოსური სხეული ბრუნავს დახურულ, სტაბილურ ელიფსურ ორბიტაზე. სრული შესაბამისობა კეპლერის კანონებთან (კერძოდ, კეპლერის მეორე კანონი არის კუთხური იმპულსის შენარჩუნების კანონის პირდაპირი შედეგი, რომელიც სრულდება გრავიტაციული ურთიერთქმედების დროს, რადგან მასიური ცენტრის მიმართ ძალის მომენტი (2) ყოველთვის ტოლია ნული). საკმარისად მაღალი საწყისი სიჩქარით (მისი ღირებულება დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე და საწყის პოზიციაზე), კოსმოსური სხეული მოძრაობს ჰიპერბოლური ტრაექტორიის გასწვრივ, საბოლოოდ შორდება ვარსკვლავიდან უსასრულოდ დიდ მანძილზე.

გრავიტაციის კანონის (2) მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი მათემატიკური ფორმის შენარჩუნება არაწერტილოვანი სხეულების გრავიტაციული ურთიერთქმედების შემთხვევაში მათი მასების მოცულობაზე სფერულად სიმეტრიული განაწილების შემთხვევაში. ამ შემთხვევაში R-ის როლს ასრულებს მანძილი ამ სხეულების ცენტრებს შორის.

ციური სხეულების მოძრაობა დარღვევების არსებობისას. მკაცრად რომ ვთქვათ, კეპლერის კანონები ზუსტად სრულდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, როდესაც მოძრაობს მხოლოდ ერთი სხეული მეორესთან, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვნად დიდი მასა, იმ პირობით, რომ ეს სხეულები სფერულია. სფერული ფორმისგან მცირე გადახრებით (მაგალითად, ვარსკვლავის ბრუნვის გამო, ის შეიძლება გარკვეულწილად "გაბრტყელდეს"), პლანეტის ორბიტა წყვეტს დახურვას და ხდება ელიფსად, რომელიც ვარსკვლავის ირგვლივ ტრიალებს.

კიდევ ერთი გავრცელებული დარღვევა არის ერთი და იგივე ვარსკვლავური სისტემის პლანეტების გრავიტაციული გავლენა ერთმანეთზე. კეპლერის ორბიტები სტაბილურია სუსტი დარღვევების მიმართ, ანუ, როდესაც განიცადა ახლომდებარე მეზობლის ზემოქმედება, პლანეტა მიდრეკილია დაუბრუნდეს თავდაპირველ ტრაექტორიას. ძლიერი აშლილობის არსებობისას (მასიური სხეულის ფრენა მცირე მანძილზე) მოძრაობის პრობლემა საგრძნობლად რთულდება და ანალიზურად ვერ გადაიჭრება. რიცხვითი გამოთვლები აჩვენებს, რომ ამ შემთხვევაში პლანეტების ტრაექტორიები წყვეტს ელიფსს და წარმოადგენს ღია მოსახვევებს.

ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ვარსკვლავზე მოქმედებს ძალა პლანეტებიდან. M>>m-ის შემთხვევაში ვარსკვლავის აჩქარება უმნიშვნელოა და ის შეიძლება ჩაითვალოს უძრავად. თუ არსებობს ორი თანაზომიერი მასის სხეული, რომლებიც იზიდავს ერთმანეთს, შესაძლებელია მათი სტაბილური ერთობლივი მოძრაობა ელიფსურ ორბიტებზე საერთო მასის ცენტრის გარშემო. ცხადია, უფრო მასიური სხეული მოძრაობს უფრო მცირე რადიუსის ორბიტაზე. ვარსკვლავის გარშემო პლანეტების მოძრაობის შემთხვევაში, ეს ეფექტი ძნელად შესამჩნევია. თუმცა კოსმოსში აღმოაჩინეს სისტემები, რომლებიც ასრულებენ აღწერილ მოძრაობას - ორმაგი ვარსკვლავები. ორობით ვარსკვლავურ სისტემაში პლანეტების მოძრაობის რიცხვითი გამოთვლები აჩვენებს, რომ მათი ორბიტები საგრძნობლად არასტაბილურია და პლანეტიდან ვარსკვლავებამდე მანძილი სწრაფად იცვლება ძალიან ფართო დიაპაზონში. გარდაუვალი სწრაფი კლიმატის ცვლილებები პლანეტებზე ძალიან პრობლემურია იქ ბიოლოგიური ევოლუციის შესაძლებლობას. ორმაგი ვარსკვლავის სისტემების პლანეტებზე ტექნიკური ცივილიზაციების გაჩენა კიდევ უფრო ნაკლებად სავარაუდოა, რადგან პლანეტების რთული არაპერიოდული მოძრაობა იწვევს სხეულების დაკვირვებად მოძრაობას "ციურ სფეროზე", რომელიც ძნელად გასარკვევია, რაც მნიშვნელოვნად ართულებს კეპლერის ფორმულირებას. კანონები და, შედეგად, კლასიკური მექანიკის განვითარება (ნახ. 6_2).

მზის სისტემის სტრუქტურა.

ცნობილია, რომ მზის სისტემის ძირითადი ნაწილი (დაახლოებით 99,8%) მის ერთადერთ ვარსკვლავში - მზეშია. პლანეტების მთლიანი მასა მთლიანის მხოლოდ 0,13%-ია. სისტემის დარჩენილი სხეულები (კომეტები, პლანეტარული თანამგზავრები, ასტეროიდები და მეტეორიტების მატერია) მასის მხოლოდ 0,0003%-ს შეადგენს. ზემოაღნიშნული ფიგურებიდან გამომდინარეობს, რომ ჩვენს სისტემაში პლანეტების მოძრაობის შესახებ კეპლერის კანონები ძალიან კარგად უნდა შესრულდეს. ელიფსური ორბიტებიდან მნიშვნელოვანი გადახრები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ერთ-ერთ პლანეტაზე: მერკური, ვენერა, დედამიწა, მარსი, იუპიტერი, სატურნი, ურანი, ნეპტუნი ან პლუტონი (განსაკუთრებით პლანეტებიდან ყველაზე მასიური - იუპიტერი). სწორედ ნეპტუნის ორბიტაზე არსებული არეულობის დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა პროგნოზირება და შემდეგ აღმოჩენილი პლუტონი, ჩვენი სისტემის ყველაზე შორეული პლანეტა.

ნიუტონის მიზიდულობის კანონი და კეპლერის კანონები შესაძლებელს ხდის პლანეტარული ორბიტების ზომების დაკავშირებას ბრუნვის პერიოდებთან, მაგრამ არ გვაძლევს უფლებას თავად გამოვთვალოთ ორბიტები. ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნეში შემოგვთავაზეს ემპირიული ფორმულა მზის სისტემის პლანეტების ორბიტების რადიუსებისთვის:

ჰიპოთეზა უკვე არსებული მეხუთე პლანეტის, ფაეტონის შესახებ, რომელიც ნაწილებად განადგურებული იყო მისი მასიური მეზობლის იუპიტერის გიგანტური გრავიტაციული მიზიდულობით, მიმზიდველი ჩანდა, მაგრამ გიგანტური პლანეტის მოძრაობის რაოდენობრივმა ანალიზმა აჩვენა ამ ვარაუდის შეუსაბამობა. როგორც ჩანს, აღნიშნული პრობლემის გადაჭრა შესაძლებელია მხოლოდ მზის სისტემის პლანეტების წარმოშობისა და ევოლუციის სრული თეორიის საფუძველზე, რომელიც ჯერ არ არსებობს. მზისა და პლანეტების ერთობლივი წარმოშობის ძალიან მიმზიდველი თეორია ერთი გაზის ღრუბლიდან, რომელიც შეკუმშულია გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ, ეწინააღმდეგება ვარსკვლავსა და ვარსკვლავს შორის კუთხის იმპულსის (კუთხური იმპულსის) არათანაბარ განაწილებას. პლანეტები. განხილულია პლანეტების წარმოშობის მოდელები ღრმა კოსმოსიდან ჩამოსული სხეულების მზის მიერ გრავიტაციული დაჭერის შედეგად, სუპერნოვას აფეთქებებით გამოწვეული ეფექტები. მზის სისტემის განვითარების უმეტეს „სცენარებში“ ასტეროიდების სარტყლის არსებობა ამა თუ იმ გზით ასოცირდება სისტემის ყველაზე მასიურ პლანეტასთან მის სიახლოვეს.

მზის სისტემის პლანეტების ამჟამად ცნობილი თვისებები საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი ორ ჯგუფად. ხმელეთის ჯგუფის პირველი ოთხი პლანეტა ხასიათდება შედარებით მცირე მასებით და მათ შემადგენელი ნივთიერებების მაღალი სიმკვრივით. ისინი შედგება გამდნარი რკინის ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია სილიკატური გარსით - ქერქით. პლანეტებს აქვთ გაზის ატომოსფეროები. მათი ტემპერატურა ძირითადად განისაზღვრება მზემდე მანძილით და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. იუპიტერიდან დაწყებული გიგანტური პლანეტების ჯგუფი ძირითადად შედგება მსუბუქი ელემენტებისაგან (წყალბადი და ჰელიუმი), რომელთა წნევაც შიდა ფენებში უზარმაზარ მნიშვნელობებამდე იზრდება გრავიტაციული შეკუმშვის გამო. შედეგად, როდესაც ისინი უახლოვდებიან ცენტრს, აირები თანდათან გარდაიქმნება თხევად და, შესაძლოა, მყარ მდგომარეობებად. ვარაუდობენ, რომ ცენტრალურ რეგიონებში წნევა იმდენად მაღალია, რომ წყალბადი არსებობს მეტალის ფაზაში, რაც ზამლაზე ჯერ არ დაფიქსირებულა ლაბორატორიულ პირობებშიც კი. მეორე ჯგუფის პლანეტებს აქვთ თანამგზავრების დიდი რაოდენობა. სატურნზე მათი რიცხვი იმდენად დიდია, რომ არასაკმარისი გადიდების შემთხვევაში, პლანეტა, როგორც ჩანს, გარშემორტყმულია უწყვეტი რგოლების სისტემით (სურ. 6_3).