Геоцентрическая система мира, разработанная во II веке н.э. древнегреческим учёным Клавдием Птолемеем, была такой:
Но по мере накопления данных наблюдений о движении планет теория Птолемея стала неправдоподобной и требовала её замены. Это было сделано в XVI веке великим польским учёным Николаем Коперником (1473 - 1543). Он отбросил догматическое положение о неподвижности Земли и поставил её в число рядовых планет - третье место от Солнца, а также то, что она вращается вокруг своей оси.
Галилео Галилей (1564 - 1642) - один из первых направивший телескоп на небо, правильно истолковавший свои открытия как продвижения теории Коперника. Его открытия:
- фазы Венеры (их смена возможно лишь в том случае, если Венера обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли)
- обнаружил на Луне горы и измерил их высоту
- у Юпитера открыл 4 спутника (их вращение опровергло то, что лишь Земля находится в центре вращения)
- на Солнце обнаружил пятна и по их перемещению заключил, что Солнце вращается вокруг своей оси
Млечный Путь в поле зрения телескопа оказался скоплением множества слабых звезд. Вселенная предстала перед человеком как нечто несравненно более грандиозное, чем маленький мирок, кружащийся якобы вокруг Земли, по представлениям Аристотеля, Птолемея и средневековых церковников. Церковь, как вы уже знаете из курсов истории и физики, расправилась с Джордано Бруно (1548 - 1600) за его философские выводы о строении мира и обитаемости небесных тел. За право распространять подлинные знания об устройстве Вселенной вел борьбу против церковников M. В. Ломоносов (1711 - 1765). Ломоносов в остроумной и привлекательной стихотворно-сатирической форме высмеивал мракобесов.
Раскрепощение человеческой мысли, отказ от слепого следования за ограниченными догматами церкви, призыв к смелому материалистическому изучению природы - вот главный, общечеловеческий итог борьбы Коперника, Бруно и Галилея за научное мировоззрение.
Солнечную систему составляют Солнце и планеты с их спутниками. самая далёкая из известных нам планет - Плутон отстоит от Земли почти в 40 раз дальше, чем Солнце. Но даже ближайшая к Солнцу звезда отстоит от нас ещё в 7000 раз дальше.
Девять больших планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам почти в одной плоскости. Если перечислять их в порядке удаления от Солнца, то: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Плутон больше не считается планетой (24 августа 2006 год, т.к. не соответствовал ни одному ключевому критерию). Кроме них в нашей системе множество малых планет (астероидов), большинство которых движется между орбитами Марса и Юпитера. Вокруг Солнца обращаются также кометы (небольшие тела, окружённые обширной оболочкой из разрежённого газа). Также вокруг Солнца обращаются по эллипсам бесчисленные метеорные тела размером от песчинки до мелкого астероида. Пространством между планетами заполнено крайне разряжённым газом и космической пылью. Его пронизывает электромагнитные излучения; оно носитель магнитного и гравитационного полей.
Солнце в 109 раз больше больше Земли по диаметру и примерно в 333 тыс. раз массивнее Земли. Масса всех планет составляет всего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы.
Конфигурациями планет называют некоторые характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца.
Условия видимости планет с Земли различаются для планет внутренних (Венера и Меркурий) и внешних (все остальные)
Внутренняя планета может оказаться меж Землёй и Солнцем или за Солнцем. В таких положениях планета не видима (теряется в лучах Солнца). Эти положения имеют название - соединение планеты с Солнцем. В нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а в верхнем соединении она от нас дальше всего (рис. 2).
Также внутренние планеты меняют свои фазы, как и Луна. Это связано с освещением Солнца. В нижнем соединении с Солнцем планеты повёрнуты своей неосвещённой стороной и невидимы. однако они могут иметь серп, что с увеличением углового расстояния планеты от Солнца угловой диаметр планеты убывает, а ширина серпа делается всё большей.
Внешние планеты могут находиться по отношению к Земле за Солнцем (в соединении с ним) и тогда они тоже теряются в солнечных лучах. Но они могут находиться и на продолжении прямой линии Солнце - Земля (Земля между планетой и Солнцем). Такая конфигурация называется противостоянием и является наиболее удобной для наблюдения. Также важно учитывать то, что Земля и сама обращается вокруг Солнца.
Период обращения планет вокруг Солнца по отношению к звёздам называется звёздным или сидерическим периодом.
Промежуток времени, протекающий между двумя последовательными конфигурациями планеты, называется синодическим периодом обращения. Определив из наблюдений синодические периоды S, путём вычислений находят звёздные периоды обращения планет T.
Подробнее в фото ниже:
Заслуга открытия законов движения планет принадлежит немецкому учёному Иоганну Кеплеру (1571 - 1630). В начале XVII века, изучая обращение Марса вокруг Солнца, он установил три закона движения планет:
- Каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (эллипсом называется плоская замкнутая кривая, где сумма расстояний каждой её точки от двух точек - это и есть фокус - остаётся постоянной). рис. 3: О - центр эллипса; S, K - фокусы (в данном случае Солнце - S); большая полуплоскость является средним расстоянием планеты от Солнца); А - ближайшая к Солнцу (перигелий); D - самая далёкая (афелий); степень вытянутости эллипса характеризуется его эксцентриситетом e (это есть отношение расстояния фокуса от центра SO или OK к длине большой полуоси ОА; фокусы совпадают с центром, тогда эллипс становиться окружностью;
- Радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади (закон площадей); рис. 3: SAH = SCD (их площади), если дуги АН и СD описаны планетой за одинаковые промежутки времени; длины их различны, тогда можно смело предположить, что скорость движения планеты неодинакова в различных точках её орбиты; в точке А скорость планеты наибольшая, а в D наименьшая;
- Квадраты звёздных периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит (большее на меньшее); этот закон позволяет выразить большие полуоси всех планетных орбит в единицах большой полуоси земной орбиты (принята за астрономическую единицу расстояний; 1 а.е. = 150 млн км)
С 40-вых годов 20-го века радиотехника позволила определять расстояния до небесных тел посредством радиолокации. Но классическим способом определения расстояния был и остаётся геометрический. Он основан на явлении параллактического смещения - изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя (рис. 4).
Для измерения расстояний до тел Солнечной системы за базис берут радиус Земли. Чтобы изменить расстояние до объекта проводят отрезок (базис) между двумя точками на земной поверхности, выбирают на небосводе объект, расстояние до которого нужно измерить, и определяют его как вершину получившегося треугольника. Далее измеряют углы между базисом и прямыми, проведёнными от выбранных точек до тела на небосводе. Зная сторону и два прилежащих к ней угла треугольника, можно найти и все другие его элементы.
Угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный к лучу зрения, называется горизонтальным параллаксом. И чем больше расстояние до светила, тем меньше угол р (рис. 5).
Этот угол равен параллактическому смещению светила для наблюдателей в А и В (точно также как и угол САВ для наблюдателей в С и В - рис. 4).
Расстояние SC равно отношению радиуса Земли к sin p.
Определять размеры светил возможно таким образом:
О - центр Земли, S - центр светила линейного радиуса r. По определению горизонтального параллакса радиус Земли R виден со светила под углом р, а радиус светила виден под углом P, т.к. r равен произведению отношения sin P и sin р на радиус Земли. И эт применимо лишь только к тем светилам,чей диск мы можем увидеть.