Наука и Сон: Видимое и истинное движение планет

• Канал "Наука и сон" показывает, как вы отдыхаете.  

• Тема: видимое и истинное движение планет.  

• Сегодня говорим о видимом движении, на следующей лекции - о причинах движения.  

• Каждую ночь видны изменения фаз Луны.  

• Фазы Луны - это дольки освещенного диска.  

• Серия снимков показывает изменения Луны в течение месяца.  

• Движение Луны - сложная задача небесной механики.  

• Теория движения Луны, разработанная Брауном, используется до сих пор.  

• Теория описывает положение Луны в зависимости от времени.  

• Видимый размер Луны меняется из-за эллиптической орбиты.  

• Либрации - это вибрации по долготе и широте.  

• Фазы Луны обозначаются от нуля до единицы.  

• Фазы вычисляются по ширине освещенной части диска.  

• Проблема с обозначением фаз в календарях.  

• Нужно придумать удобное математическое обозначение для фаз.  

• Причина смены фаз Луны не всегда ясна.  

• В детских книгах часто неправильно объясняют смену фаз.  

• Луна демонстрирует и ночную, и дневную сторону с равной вероятностью.  

• В русском языке есть только четыре названия фаз.  

• В английском языке есть промежуточные фазы, такие как "горбушка".  

• Можно придумать более поэтические названия для фаз на русском языке.  

• Молодая или старая Луна может иметь ночную сторону.  

• Это явление называется "пепельный свет Луны".  

• Свет на неосвещенной стороне Луны отражается от Земли.  

• Солнечный свет отражается от Земли и попадает на темную сторону Луны.  

• Свет проходит через атмосферу Земли три раза, что позволяет измерить интегральные характеристики атмосферы.  

• Это помогает определить облачность и химический состав атмосферы.  

• Метод используется для изучения экзопланет и их атмосфер.  

• Пепельный свет Луны полезен для наблюдения экзопланет.  

• Книга Перельмана содержит полезные и занимательные очерки.  

• Солнечный свет освещает Луну симметрично, но линия симметрии не всегда направлена на Солнце.  

• На небесной сфере линии не параллельны горизонту, а дуги большого круга.  

• Кратчайшая линия между Луной и Солнцем — дуга большого круга.  

• Лимб — край диска на небесной сфере, отделяющий день от ночи.  

• Терминатор — линия, завершающая день и начинающая ночь.  

• Фаза Луны и других планет определяется по фазовому углу.  

• Фазовый угол — угол между направлением света и отраженным светом.  

• В новолуние фазовый угол равен нулю, в полнолуние — 180 градусов.  

• Яркость Луны зависит от фазового угла, что позволяет изучать структуру ее поверхности.  

• Луна обращается вокруг Земли за один оборот, пока Земля проходит одну двенадцатую часть своего орбитального оборота вокруг Солнца.  

• Луна завершает оборот относительно направления на звезды, но из-за перемещения Земли направление на Солнце меняется, и Луне нужно время, чтобы вернуться к новолунию.  

• Существуют два периода: орбитальный относительно звезд и синодический, который на два дня длиннее.  

• Синодический период Луны составляет около 27,3 суток.  

• Синодический период важен для обывателей, так как он определяет смену фаз Луны.  

• Астрономов интересует динамика Луны, поэтому существует второй период.  

• Для любой планеты можно выделить два периода: физический и относительно земного наблюдателя.  

• Частота обращения планеты зависит от того, является ли она внутренней или внешней по отношению к Земле.  

• Внутренние планеты имеют более короткий период обращения.  

• Внутренние планеты, такие как Венера, имеют четыре характерные точки на орбите: верхнее и нижнее соединение с Солнцем и крайние точки элонгации.  

• Внешние планеты имеют только соединение и противостояние, так как нижнее соединение невозможно.  

• Противостояние внешней планеты важно для наблюдения, так как планета ближе всего к Земле и хорошо освещена Солнцем.  

• Соединение планеты с Солнцем затрудняет наблюдение, так как планета скрыта за Солнцем.  

• Противостояние планеты важно для астрономов, так как планета хорошо видна на дневном полушарии.  

• Для внешних планет фазовый угол может быть любым, а для внутренних планет ограничен соотношением радиусов орбиты планеты и Земли.  

• Максимальная элонгация Меркурия составляет около 28 градусов, что делает его трудно наблюдаемым.  

• Венера имеет большую максимальную элонгацию 48 градусов, что улучшает условия наблюдения.  

• Наблюдение планет зависит от географической широты: на экваторе планеты видны лучше из-за вертикального опускания Солнца под горизонт.  

• Движение планет, особенно Марса, сложно для наблюдения.  

• Выделяются прямое движение с запада на восток и обратное движение.  

• Астрономы древней Греции и Вавилона пытались объяснить эти движения.  

• Древние астрономы не могли понять, как планеты меняют направление движения.  

• Они пытались прогнозировать положение планет, но не понимали причин.  

• Земля считалась центром мира, что усложняло задачу.  

• Сегодня мы понимаем, что Земля движется по своей орбите.  

• Внешние планеты имеют разные скорости и наклоны орбит.  

• Наблюдения с движущейся Земли объясняют петлеобразное движение планет.  

• Древние греки и вавилоняне создавали математические модели для объяснения движения планет.  

• Они комбинировали простые круговые движения для создания сложных траекторий.  

• Птолемей завершил эту работу, создав систему эпициклов.  

• Птолемей объединил достижения древних греков в своей книге "Альмагест".  

• Он использовал систему эпициклов для точного предсказания положения планет.  

• Эта система стала основой для современных астрономических моделей.  

• Греки использовали тригонометрию для описания равномерного кругового движения.  

• Они разработали систему эпициклов и дифферентов для точного описания движения планет.  

• Современные учебники часто упрощают эту систему, но греки понимали её сложность.  

• Птолемей понимал, что одной системой эпициклов не обойтись.  

• Он разработал сложную геометрическую конструкцию, включающую экванты и дифференты.  

• Эта система была сложной, но точной и использовалась полторы тысячи лет.  

• Коперник заметил, что многие планеты имеют одинаковый период, что указывает на движение Земли вокруг Солнца.  

• Он упростил систему Птолемея, заставив Землю двигаться вокруг Солнца.  

• Коперник дал импульс к развитию математической теории движения планет.  

• Тихо Браге был великим астрономом, который сосредоточился на астрономии после наблюдения солнечного затмения.  

• Он получил прекрасное образование и увлекался многими науками, включая алхимию.  

• Его интерес к астрономии был сосредоточен на наблюдении солнечных затмений.  

• Опрос сотрудников ГАИ показал, что многие из них наблюдали полное солнечное затмение в детстве.  

• Проректор МГУ, математик, был впечатлен статистикой и поддержал проект.  

• Студенты, наблюдавшие затмение, стали выдающимися астрономами.  

• Тихо Браге наблюдал сверхновую в Кассиопее и получил награду от короля Швеции.  

• Он построил два замка на своем острове и активно работал с угломерными инструментами.  

• Его точность измерений достигала одной угловой минуты, что было высоким для того времени.  

• Тихо Браге разочаровался в теории Коперника и Птолемея.  

• Он предложил систему, где Земля неподвижна, а Солнце вращается вокруг нее.  

• Эта система была эклектичной и не соответствовала наблюдениям.  

• Тихо Браге пригласил Кеплера для работы над его наблюдениями.  

• Кеплер описал орбиты планет эллиптическими кривыми, что было сложной математической задачей.  

• Эллиптические орбиты хорошо описывали наблюдаемые движения планет.  

• Орбиты небесных тел описываются коническими сечениями.  

• Эллипс, парабола и гипербола являются основными фигурами для описания орбит.  

• Парабола является границей между эллипсом и гиперболой.  

• Прямая линия как орбита: точка падает на тяготеющий центр по радиусу.  

• Гиперболы: две гиперболы стыкуются в одной точке.  

• Точка: тело падает и останавливается на тяготеющем центре.  

• Сумма расстояний между фокусами постоянна.  

• Эллипс можно описать в полярной или декартовой системе координат.  

• Оптическое свойство эллипса: луч, выпущенный из одного фокуса, отражается и попадает в другой.  

• Эллипс используется в оптике и водородных бомбах.  

• Второй закон Кеплера: радиус-вектор планеты заметает площадь пропорционально времени.  

• Третий закон Кеплера: квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.  

• Эллиптическая орбита Земли влияет на смену сезонов, но незначительно.  

• Наклон оси Земли и эллиптичность орбиты почти совпадают, что сглаживает колебания температуры.  

• Рецессия оси вращения Земли изменит это соотношение через 13 тысяч лет.  

• Третий закон помогает определить радиусы орбит планет.  

• Использование формулы для вычисления периодов обращения планет.  

• Перелет с Земли на Марс по баллистической траектории, что является кеплеровым движением.  

• Положение Земли влияет на время перелета к Марсу.  

• Ньютон объяснил орбиты на языке сил и ускорений.  

• Гравитационная сила была неизвестна Ньютону, но он нашел закон её изменения.  

• Гравитационную постоянную измеряли с помощью крутильных весов.  

• Кавендиш первым использовал крутильные весы для измерения силы притяжения.  

• Ньютон доказал, что орбиты могут быть замкнутыми или гиперболическими.  

• Ньютон понимал, что тела движутся вокруг центра масс.  

• Орбиты могут быть круговыми или эллиптическими.  

• Астрономы наблюдают тела в инерциальной системе отсчета.  

• Ньютон уточнил третий закон Кеплера, включив сумму масс взаимодействующих тел.  

• В солнечной системе массы Солнца и планет сильно различаются.  

• В двойных звездах и системах с близкими массами формула Ньютона более точна.  

• Гравитация слабее электричества, что затрудняет её точное измерение.  

• В лаборатории гравитацию измеряют с помощью крутильных весов.  

• В астрономии точность измерений гравитации высока благодаря движению планет.  

• Разные законы гравитации приводят к разным траекториям движения.  

• Более жесткие законы гравитации приводят к более сложным орбитам.  

• Вблизи черных дыр орбиты становятся еще более сложными.  

• Размерность пространства влияет на законы гравитации.  

• В четырехмерном пространстве законы гравитации были бы другими.  

• Наше пространство трехмерно, что позволяет планетам и электронам существовать.  

• Рекомендация книги Владимира Белецкого о небесной механике.  

• Книга содержит много интересной физики движения и иллюстраций.