Астрономия Планеты Солнечной системы (обзорная лекция)

Луна.… Как ты далека! или: Как ты далека?

Масса Солнца – 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 тонн!

Пояс астероидов (белый) и троянские астероиды (зелёный цвет)

Церера и Веста – крупнейшие тела пояса астероидов

7.39M

Категория:

Астрономия

Похожие презентации:

Земля – планета Солнечной системы

Планеты Солнечной системы

Земля – планета Солнечной Системы

Планеты солнечной системы

Солнечная система. Планеты земной группы

Солнце и планеты Солнечной системы

Планеты солнечной системы

Планеты Солнечной Системы

Планеты Солнечной системы

Планеты Солнечной системы (обзорная лекция)

1. Астрономия Планеты Солнечной системы (обзорная лекция)

Леготин Сергей Дмитриевич
к.т.н., доцент

2.

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

3. Астрономия

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Астрономия
Астрономия – (греч.) αστροννομος:
- αστρον (астрон) – звезда, светило
- νομος (номос) – закон, слово
Объекты изучения:
1. Небесные тела:
• звезды
• планеты
• метеориты
• ….
2. Системы небесных тел:
• звездные скопления
• галактики
• …..
3. Вселенная в целом
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Изучаемые свойства
объектов:
расположение
строение
происхождение
движение
развитие

4. Размеры Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Размеры Земли
Земля –
один из главных
Леготин Сергей Дмитриевич
объектов
астрономических
наблюдений
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

5. Размеры и форма Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Размеры и форма Земли
Движение звезд вблизи
северного участка неба
Леготин Сергей Дмитриевич
Полярная звезда –
полюс мира
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Высота Полярной звезды h
равна широте местности:
h=φ

6. Вращение Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Вращение Земли
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

7. Размеры и форма Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Размеры и форма Земли
Кульминация –
момент прохождения
звезды через
меридиональную
плоскость, включающую
отвесную линию и ось
Земли.
А, В – наблюдатели,
находящиеся на
одном и том же
меридиане,
h – высота звезды.
Леготин Сергей Дмитриевич
6356,9 км (полярный);
6378,2 км (экваториальный)
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Поскольку
Отсюда:

8. Луна – спутник Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Луна – спутник Земли
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

9. Луна – спутник Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Луна – спутник Земли
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

10. Фазы Луны

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Фазы Луны
1 - новолуние — (видимая
сторона Луны находится
почти
целиком
в
собственной тени)
3 - первая четверть —
освещена половина Луны
5 - полнолуние — Луна
освещена вся целиком
7 - последняя четверть —
снова освещена половина
Луны
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

11. Либрация Луны. Эллиптичность орбиты

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Либрация Луны. Эллиптичность орбиты
Сравнение максимальных и минимальных
видимых размеров Луны (изменения ~ 10%)
Причины либрации:
эллиптичность орбиты Луны;
наклон плоскости собственного вращения Луны к
Леготин Сергей Дмитриевич
плоскости ее орбиты вокруг Земли;
вращение Земли, при этом наблюдатель как бы
заглядывает то справа, то слева за обращенную к
Земле поверхность Луны
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

12. А НЕ ПОСЧИТАТЬ ЛИ НАМ? И ТО – ДЕЛО!

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
А НЕ ПОСЧИТАТЬ ЛИ НАМ? И ТО – ДЕЛО!
Опыт Кавендиша
Закон гравитационного
притяжения Ньютона:
M m
F G 2
r
Гравитационная
G = 6,71·10−11м³/(кг·с²)
постоянная:
Ускорение свободного
падения:
Сила притяжения на поверхности Земли:
F m g
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
g = 9,81·м/с²

13. Масса и плотность Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Масса и плотность Земли
После приравнивания и сокращения:
MЗ
g G 2
RЗ
Откуда масса Земли:
gRЗ 2 9,81 (6, 4 106 ) 2
24
MЗ
6
10
кг
11
G
6, 71·10
3
Разделив на объем Земного шара (4 3 RЗ ), оценим плотность Земли:
5500 кг / м3
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей Дмитриевич

14. Законы Кеплера (1609-1618)

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Законы Кеплера (1609-1618)
Первый закон Кеплера:
планета обращается по эллипсу,
в одном из фокусов которого
находится Солнце
Второй закон Кеплера:
за равные промежутки времени (t)
отрезок прямой, соединяющий Солнце
и планету, заметает сектора равной площади
Третий закон Кеплера:
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца
относятся, как кубы больших полуосей орбит планет:
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Солнце

15. Луна.… Как ты далека! или: Как ты далека?

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Луна.… Как ты далека! или: Как ты далека?
F m a
Закон динамики:
Луна
aцс
Земля
2
Учтя:
V
aцс
r
r
После сокращения:
Скорость движения по круговой орбите:
После подстановки и преобразований:
(где Т = 27,3 суток)
Откуда радиус Лунной орбиты:
:
V2
M m
m
G 2
r
r
M
V G
r
2
V 2 r T
4 2
T2
3
GM З r
2
GT
MЗ
8
3
r
3,83·
10
м 383 тыс. км,
2
4
что в 30 раз больше диаметра Земли.
Тогда скорость движения Луны по орбите вокруг Земли:
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
V = 1,02 км/с

16. Луна.… Как ты далека! или: Как ты далека?

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Луна.… Как ты далека! или: Как ты далека?
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

17. Сколько весит Луна?

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Сколько весит Луна?
Расположение барицентра
(центра масс системы «Земля-Луна») – в 4650 км от центра Земли, или в 81,3 раза
ближе, чем Луна
Отсюда:
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
1
mЛ
MЗ
81,3

18. Оценка размеров Луны

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Оценка размеров Луны
Зная расстояние до Луны ( r = 383 тыс. км) и угловые размеры
нашего спутника (φ = 32')
φ = 32' = (32:60)° = (32:60):57,3 рад = 0,0093 рад,
определим диаметр Луны.
d r 3500 км
Разделив массу нашего спутника на объем (4 RЛ3 ), оценим плотность
3
Луны:
Л 3350 кг / м3
что в 1,7 раз меньше, чем у Земли.
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

19. Моделирование системы «Земля – Луна»

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Моделирование системы «Земля – Луна»
Моделирование системы «Земля – Луна»
(Масштаб 1:100 000 000, или 1:108)
Небесное
тело
Земля
Истинные размеры, тыс. км
Диаметр
Удаленность
12,8
Модельные размеры, см
Диаметр
12,8
383
Луна
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
3,5
Удаленность
383
3,5

20. Ускорение свободного падения на Луне

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Ускорение свободного падения на Луне
Воспользуемся уже выведенной формулой:
gЛ
Тогда
Откуда
gЛ
G
gЗ
mЛ
MЗ
mЛ
R Л2
G
2
g G
M
R2
MЗ
R З2
R
1 6, 4
1
З gЗ
g
gЗ
З
81,3 1, 75
6
RЛ
2
Таким образом, тела на Луне весят в 6 раз легче, чем на Земле.
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

21. Солнце

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Солнце
Луна находится точно в
1 или 3 четверти
Истинное значение
требуемого угла составляет
89,85°, поэтому ошибка
Леготин Сергей Дмитриевич
была очень велика.
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Аристарх из Самоса
(320 – 250 гг. до н.э.),
Греция
Аристарх измерил угол Солнце – Земля
– Луна и получил величину, равную 87°.
На основании этого он сделал вывод,
что Солнце примерно в 20 раз дальше
от Земли, чем Луна

22. Расстояние до светила и размеры Солнца

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Расстояние до светила и размеры Солнца
Современные методы определения
расстояния до Солнца:
•радиолокация;
•лазерное зондирование;
•применение космической техники и
др.
Астрономическая единица длины (а.е.) равна большой
полуоси эллиптической орбиты Земли и, согласно
свойствам эллипса, среднему расстоянию Земли от
Солнца.
Точное значение а.е. - 149 597 870 ± 2 км,
округленное - 150 миллионов километров.
Свет, испускаемый Солнцем, достигает
Земли за 8 минут и 20 секунд, или
за 500 секунд!
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

23. Расстояние до светила и размеры Солнца

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Расстояние до светила и размеры Солнца
20. 03. 2015 г.
13.10...13.20,
частное Солнечное
затмение
(Фото – Иваний М.Б.)
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Учтем практическое равенство угловых
размеров Солнца и Луны и определим
диаметр Солнца сходным образом:
1392 тысячи километров,
что в 110 раз превышает диаметр Земли

24. Масса Солнца – 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 тонн!

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Масса Солнца
–
2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 тонн!
Воспользуемся ранее
выведенной формулой:
4 2 T 2
3
GM З r
TЗ 2
4 2
GM С (a.e.)3
Для пары «Солнце –Земля»:
Отсюда легко получить выражение для массы Солнца:
4 (a.e.)
MС
2
GTЗ
2
3
Эта величина (2· 1030 кг) превышает Земную массу в 330 тысяч раз.
Средняя плотность Солнечного вещества* составляет 1.41 г/см3.
__________________________________
* Солнце состоит из газа, точнее сильно нагретой и сжатой плазмы
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

25. Моделирование Солнца, Луны и Земли

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Моделирование Солнца, Луны и Земли
Модельные размеры
Небесное
тело
Масштаб 1:108
Диаметр
Расстояние
Диаметр
Расстояние
Земля
12,8 см
‒
12,8 мм
‒
Луна
3,5 см
3,83 м
3,5 мм
383
Солнце
14 м
1,5 км
1,4 м
150 м
Масштабное моделировании Солнечной
системы:
- либо модели космических тел будут
микроскопическими,
Леготин Сергей
Дмитриевич
либо
расстояния
до
них
будут
настолько
неохватно
велики,
что
практически устраняет возможность их
совместного наглядного наблюдения
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин
Масштаб 1:109
Вывод:
размеры тел Солнечной
системы и расстояния
между ними таковы, что
наглядно
показать
строение
Солнечной
системы невозможно!

26. Солнце и его окружение

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Солнце и его окружение
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

27. Солнце и его окружение

28. Солнце и его окружение

29. Солнечная система

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Солнечная система
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

30. Пояс Зодиака на небесной сфере

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Пояс Зодиака на небесной сфере
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

31. Планеты Солнечной системы

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Планеты Солнечной системы
67
63
Леготин Сергей Дмитриевич
14
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

32. Планеты земной группы

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Планеты земной группы
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

33. Пояс астероидов (белый) и троянские астероиды (зелёный цвет)

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Пояс астероидов (белый) и троянские астероиды (зелёный цвет)
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

34. Церера и Веста – крупнейшие тела пояса астероидов

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Церера и Веста – крупнейшие тела пояса астероидов
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

35. Планеты-гиганты

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Планеты-гиганты
Леготин Сергей Дмитриевич
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин

36. Самые большие тела Солнечной системы

Астрономия:Солнечная
Планеты Солнечной
Астрономия:
система системы
Самые большие тела Солнечной системы
Название
Диаметр
D♁
Солнце
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Земля
Венера
Марс
Ганимед
110
11
9,1
4,0
3,9
1
0,95
0,53
0,41
Титан
Меркури
й
Каллисто
Ио
Луна
Европа
Тритон
Эрида
Плутон
0,40
0,38
0,38
0,29
0,27
0,25
0,21
0,18
0,18
Рисунок
Название
Диаметр
D♁
Рисунок
Леготин Сергей
Сергей Дмитриевич
Дмитриевич
Леготин