Основи астрономії
Видимий річний рух Сонця та його напрямки. Задача Кеплера, еліптичний рух та його періоди. Рух тіла під дією сили тяжіння. Загальні відомості про Сонце і його будова. Спектри зір та їх спектральна класифікація. Рух Сонячної системи та обертання Галактики.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | курс лекций |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 23.09.2013 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Наведена вище картина руху супутника дуже наближена. Насправді елементи орбіти набувають більш складних і різноманітних збурень. Стиск Землі, відмінність гравітаційного поля від поля сферично-симетричної маси викликають збурення висхідного вузла і віддалі(віддаль перигея від вузла ).
Боковий тиск атмосфери на супутник(виникає внаслідок обертання атмосфери) приводить до монотонної зміни і (кут між площиною орбіти і площиною екватора).
Задача III і більше тіл.
Визначення руху трьох тіл , які взаємно притягуються одне до одного з силою обернено пропорційною квадрату віддалі між ними, називається задачею III тіл.
Лагранж(1772 р) довів, що існує певна кількість частковиз випадків в задачі III тіл,в яких можна знайти точний розв'язок. Якщо відомі маси тіл та їх положення на площині, то задача має точний розв'язок при розташуванні третього тіла в одній із п'яти точок , які називаються точками лібрації,або точками Лагранжа .
Три точки лібрації розташовані в певних точках прямої, що з'єднують дві задані маси, причому одна між ними, а дві інші поза ними. Четверта і п'ята точки являються вершинами двох рівносторонніх трикутників, в яких дві вершини зайняті заданими масами і . Лагранж показав:
1. Якщо три тіла розташовані на одній прямій, то вони обертаються, залишаючись на ній, відносного спільног центра мас.
2. Якщо три тіла розташовані в вершинах рівностороннього трикутника, то вони обертаються навколо спільного центра мас так, що трикутник залишається весь час рівностороннім.
Задача визначення руху чотирьх тіл ще складніша і до цього часу не розв'язана.
Припливи.
Втрата енергії відбувається не тільки при переміщанні мас води, але і при деформації Землі . Внаслідок припливів, які виникали на Місяці під дією Землі, обертання Місяця сповільнилось настільки, що він весь час повернений до Землі одним боком. При такій ситуації припливні сили тертя відсутні.
Припливні сили тертя на Землі зменшують період її обертання навколо осі на за один оберт. В системі Місяць-Земля момент кількості руху повинен зберігатись. Земля обертається в тому ж напрямі навколо осі, в якому Місяць - навколо Землі. Тому зменшення момента кількості руху Землі повинно супроводжуватись збільшенням момента кількості руху системи Земля - Місяць при русі навколо їх спільного центра мас. де (1) де М-момент імпульса системи Земля-Місяць, - зведена маса системи Земля - Місяць, -віддаль між ними.
Вважаючи їх орбіти круговими можна написати :
(2). Із (1) і (2) можна написати . При збільшенні М, обумовленим припливним тертям, зростає віддаль між Землею і Місяцем і зменшується швидкість обертання місяця навколо Землі. Швидкість зростання віддалі в даний час приблизно .За декілька мільярдів років приблизяться віддалі Землі до Місяця.
БУДОВА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ
1. Видимі рухи планет
2. Геоцентрична система Птолемея
3. Геліоцентрична система Коперника, визначення Коперником відносних віддалей планет до сонця та періодів обертання
4. Вимірювання віддалей у сонячній системі. Горизонтальний паралакс
5. Методи визначення горизонтального паралаксу. Річний паралакс
6. Закони руху планет (закони Кеплера)
7. Елементи орбіт
1. Видимий рух планет
Меркурій і Венера завжди знаходяться на небі в тому місці де Сонце, або поблизу нього. Найбільша кутова віддальпланети на схід від сонця називається східною елонгацією. При східній елонгації планету видно на заході в променях Сонця що заходить і після заходу сонця. Планета через деякий після заходу Сонця заходить.
Після східної елонгаціїпланета рухається у зворотньому напрямку (з сходу на захід) починає наближатися до сонця і через деякий час зникає у його променях. В цей час наступає нижнє сполучення планети з Сонцем; планета проходить між Землею і Сонцем. Через деякий проміжок часу після нижнього сполучення планета знову стає видимою, але в східній частині неба перед сходом сонця. В цей час вона продовжує рухатись у зворотньому напрямі поступово віддаляючись від сонця. Швидкість руху сповільнюється. Коли досягне західної елонгації - зупиняється і змінює напрям свого руху на прямий. Віддаль планети від сонця зменшується і нарешті вона зникає в ранкових променях сонця. В цей час планета проходить за сонцем - наступає верхнє сполучення планети з сонцем. Через деякий час планета стає знову видимою в західній частині неба. Продовжуючи рухатись в прямому напрямі, вона поступово зменшує свою швидкість.
Після досягнення найбільшого східного відхилення (східної елонгації) планета зупиняється змінює напрям свого руху на зворотній і все повторюється спочатку. Таким чином, нижні планети здійснюють коливання відносно сонця, як маятники навколо положення рівноваги.
Видимий рух верхніх планет.
Якщо верхню планету видно після заходу сонця в західній частині неба, то вона переміщається прямим рухом з заходу на схід як і сонце, але швидкість її руху менша за швидкість сонця, яке поступово доганяє планету і вона на деякий час перестає бути видимою, тому що сходить і заходить майже разом з сонцем. Коли сонце обжене планету, вона знову стає видимою в східній частині неба перед сходомсонця. Швидкість її прямого руху поступово зменшується, планета зупиняється і потім починає переміщатися серед зір зворотнім рухом з сходу на захід. Через деякий час планета знову зупиняється, змінює напрям свого руху на прямий, знову її з заходу доганяє сонце і вона знову перестає бути видимою, всі явища повторюються в томуж порядку.
Середні значення дуг зворотніх рухів планет:
Меркурій?12є
Венера?16є
Марс?15є
Юпітер?10є
Сатурн?7є
Уран?4є
Нептун?3є
Плутон?2є
2. Система світу Птоломея
Чотири основних припущення Птолемея:
1) Всесвіту;
2) Земля нерухома;
3) Всі небесні тіла рухаються навколо землі;
4) Рух небесних тіл відбувається по колах із сталою швидкістю.
Система Птолемея називається геоцентричною і в спрощеному вигляді зводиться до:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Планети рухаються рівномірно по колах - епіциклах, центри яких в свою чергу рухаються по інших колах - деферентах в спільному центрі яких знаходиться нерухома земля. Сонце і Місяць рухаються навколо землі по деферентах (без епіциклів). Деференти сонця і місяця, деференти і епіцикли планет лежать в середині сфери, на поверхні якої розташовані „нерухомі” зорі.Система Птолемея пояснює петлеподібний рух планет. Для кожної планети Птолемей підібрав відносні розміри радіусів епіцикла і деферента і швидкість руху планети по епіциклу і центра епіцикла по деференту так, що при спостереженні із точки т. получався рух, який співпадає із спостережуваним. Це було можливо при виконанні деяких умов, які Птолемей прийняв як постулати.
Постулати Птолемея:
1) Центри епіциклів нижчих планет лежить на напрямі із т. до сонця.
2) У всіх верхніх планет цьому напряму паралельні радіуси епіциклів, проведені в точку положення планети.
В системі Птолемея напрям на сонце виявився превілейованим. Періоди обертання планет по епіциклах виявились рівними синодичними періодом, а періоди обертання центрів епіциклів по деферентах рівні зоряним періодам планет.
Система Птолемея давала можливість обчислити положення планет на майбутній час з точністю, яка задовільняє недосконалі спостереження „на око”.
З підвищенням точності спостережень систем Птолемея ускладнювалась і на початок XVI ст.не могла вже задовільняти тих вимог, які ставились перед астрономією життям.
3. Система світу Коперника
Книга Коперника „про обертання небесних сфер”, була опублікована 1543р. незадовго до смерті вченого.
Основні положення системи Коперника:
1) В центрі світу знаходиться Сонце;
2) Кулеподібна Земля обертається навколо своєї осі і це обертання пояснює добовий рух всіх світил;
3) Земля, як і всі інші планети, обертається навколо сонця і це обертання пояснює видимий рух сонця серед зірок;
4) Всі видимі рухи можна представити за допомогою комбінацій рівномірних кругових рухів.
5) Спостережувані прямі і зворотні рухи планет належать не їм, а землі.
Коперник вважав, що місяць рухається навколо землі, і як супутник, разом з землею навколо сонця.
Із спостережень Коперник прийшов до висновку, що всі планети, і земля також, рухаються навколо сонця приблизно в одній і тій же площині. Тільки при такій умові видимі з Землі шляхи планет можуть знаходитись поблизу екліптики.
Оскільки Меркурій і Венера не відходять далеко від сонця, то їх орбіти розташовані до сонця ближче ніж земля. Інші планети обертаються навколо сонця та більших віддалях ніж земля. Найближче до землі Марс, тому що його видимий рух серед зірок найшвидший. Далі іде „повільніший” Юпітер і зовсім „повільний” Сатурн.
Коперник вперше в астрономії дав правильний план будови сонячної системи, визначив відносні віддалі планет до сонця, обчислив періоди їх обертання.
Добове обертання небесних світил Коперник вважав порізним і пояснював його обертанням землі навколо своєї осі.
Річний рух Сонця по екліптиці Коперник також вважав порізним і пояснював рухом землі навколо сонця.
Пояснення петлеподібного руху планети.
Земля знаходиться в точці Т.
Внутрішня планета рухається із заходу на схід і може займати будь - яке положення відносно землі і сонця.
Якщо планета перебуває в:
Точці V - нижнє сполучення
V - найбільша західна елонгація
V - верхнє сполучення
V - найбільша східна елонгація
Размещено на http://www.allbest.ru/
Елонгація - кутова віддаль між центрами планети і сонця.
Найбільша елонгація Венери: 43 - 48є
(Змінюється внаслідок еліптичності орбіти)
Найбільша елонгація Меркурія: 18 - 28°
Зовнішня планета: М- протистояння , М - західна квадратура, М - сполучення, М - східна квадратура.
Блиск планети збільшується при наближенні до землі і ослаблюється при віддаленні від неї.
Визначення Коперніком відносних віддалей планет від і їхніх періодів обертання.
Якщо із спостережень відома елонгація (кутова відстань між центрами планети і сонця) то віддаль від планети до СVвизначається з прямокутного трикутника СVT
=sin ш CV=CT sin ц. CT=1 a.o.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для Венери ц=48° CV=0,723 а.о.
Із спостережень відомі лише синодичні періоди обертання планет.
Синодичний періодом обертання (S) планети називається проміжок часу між її двома послідовними однойменними конфігураціями.
Сидеричним періодом або зоряним періодом обертання планети називається проміжок часу на протязі якого планета здійснює один повний оберт навколо сонця по своїй орбіті.
Сидеричний період обертання землі називається зоряним періодом Т.
Із спостережень планети відомі тільки синодичні періоди обертання. Обчислений сидеричний період обертання. Планета проходить за добу , а земля - , де Е= 365,26 доби - тривалість земного зоряного року.
Внутрішня планета має швидкість більшу і випереджає землю на - за синодичний період S ця величина досягає 360°
( - ) * S = 360
Т - сидеричний період планети.
Зовнішня планета має більшу швидкість
Для Меркурія: Т= 88, S= 116 діб
Юпітера S = 399 днів Т = 11 років 315 днів
4. Вимірювання віддалей у Сонячній системі
Добовий паралакс
Координати небесних тіл, визначені із спостереження на поверхні Землі, називаються -топоцентричними. Топоцентричні координати одного і того ж світила визначені в той же момент часу, взагалі кажучи, різні для різних точок на поверхні Землі.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Із багатьох напрямків по яких світило видно із поверхні Землі основним вважають напрям із центру Землі. Цей напрям дає геоцентричне положення світила і визначає його геоцентричні координати.
Кут між напрямками по яких видно світило М' із центру Землі та з будь-якої точки на її поверхні називається - добовим паралаксом світила
Нехай земля має кулі радіуса R. З пункту спостережень О, точка М - центр деякого світила - видима в напрямі ОМ, а з центра землі точку М уявимо в напрямі ТМ.
За теоремою синусів
(1)
Внаслідок добового обертання величина паралакса ((Z-Z)) змінюється. Щоб уникнути цієї незручності беруть найбільше значення паралакса.
(світило знаходиться на горизонті . Позначивши його через Р з (1) одержимо:
sin P= (2)
Горизонтальним паралаксом називається кут при центрі світла, одна сторона якого напрямлена до центра землі, а друга - в пункт спостереження дотично до поверхні земної кулі.
Тіла сонячної системи, за винятком Місяця, мають горизонтальні паралакси менші 1, тому формулу (2) можна записати у вигляді P=(3)
Де P - виражається у радіанах.
Можна sin P замінити добутком sin P= P sin 1”, P- виражається у градусній мірі. Де sin 1”=, тоді із (1) знайдемо sin (Z-Z')=sin P*sin Z
Оскільки кути Z-Z', і P- малі, то (Z-Z')= P*sin Z
Координати світила які визначають напрям на світило з центра землі називається геоцентричним, а виміряні на поверхні землі - топоцентричними координатами.
Размещено на http://www.allbest.ru/
5. Вимірювання добового горизонтального паралаксу
О, і О - пункти спостережень Т - центр землі.
Z і Z - зенітні віддалі світила в пунктах спостережень О, і О
і - схилення світила.
ОМТ - паралакс світила в пункті О
О1МТ=Р і ОМТ=Р
із трикутників
+р; (1)
Р Р (2)
+
( - має знак мінус, бо точка О знаходиться в південній півкулі.)
Визначення віддалей до місяця, планет і сонця.
Р=57'2,67” R=6378 км.
Знаходимо середню віддаль до місяця
(3864036) км.
Перше вимірювання паралаксів в 1672 р. За спостереженнями Пікара і Ремера в Парижі і Ріше в Кайєні, дало паралакс Марса Р= 25” . При найбільшому наближенні Марса до землі (км.) його паралакс Р=23”,2
Паралакс сонця.
Визначення паралаксу сонця описаною методикою супроводжується великими похибками, викликаними рухом повітряних течій, неоднаковим нагріванням інструментів і т.д. Тому для визначення паралаксу сонця,, спочатку визначають паралакс найближчого тіла сонячної системи, а по ньому визначають паралакс сонця.
Позначимо а і - середню відстань до і паралакс , а через а- середню відстань Марса до Сонця і через Р - паралакс Марса. Тоді
А=, (а-а)=
Річний паралакс.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Орбіту землі вважають круговою. Зорю М видно з центра сонця в напрямі СМ, а з землі - в напрямі ТМ утворює з радіусом орбіти прямий кут.
Позначимо кут СМТ паралакс зорі через П, радіус орбіти через А, віддаль сонце - зоря - через Д. Тоді sin П=
Річним (зоряним) паралаксом називають кут під яким видно із зорі піввісь земної орбіти в перпендикулярному напрямку.
Вперше було визначено паралакс Веги (1835 - 1838р) П=0”,12.
Найближчою зорею виявилась б.Центавра
П=0”76; Д=272000 а?39,6*10км.
1км.
При обчисленні віддалей слід користуватися формулою: Д=
Світловим роком називають віддаль, яку проходить світло за 1 рік.
1
Визначення розмірів
Якщо відома віддаль Земля - планета, то можна знайти лінійні розміри планети. Для цього досить виміряти - кутовий радіус планети за допомогою телескопа з мікрометром
Размещено на http://www.allbest.ru/
Sin =
Де r=OB=ОВ'
- віддаль земля - планета
Кутові діаметри планети невеликі і їх синуси можна замінити кутами вираженими в градусній мірі
якщо замість поставити його значення, то
кутовий радіус сонця 15'59',7
=659500 км., або =109,1 R землі
Внаслідок еліптичності орбіти Землі кутовий діаметр сонця змінюється від =31'27'' до =32',31''
Середній кутовий радіус Місяця =15'32,''7
=1738 км.
=0,27Rземлі
Кутовий діаметр Місяця, внаслідок еліптичності орбіти, змінюється в межах від 29'23' до 32'47''
6. Закони Кеплера
Размещено на http://www.allbest.ru/
Перший закон
Всі планети рухаються по еліпсах, в одному із фокусів яких (спільному для всіх планет) знаходиться сонце.
1 закон виражається рівнянням:
де - радіус вектор планети
Р - пів параметр (FP - фокальна пів хорда)
- полярний кут
форма і розміри орбіти визначаються:
- велика піввісь;
- мала піввісь
- ексцентриситет
Найменший ексцентриситет має орбіта Венери(), найбільший - орбіта Плутона(), ексцентриситет земної орбіти ()
Нехай сонце знаходиться в точці найближча до сонця точка орбіти П називається Перегелієм.
Найбільша віддалена від сонця точка орбіти А називається Афелієм.
Точки афелія і перегелія називають апсидами.
Велика вісь орбіти АП називається лінією апсид.
Лінія яка з'єднує сонце з планетою на її орбіті називається радіус вектором планети.
Віддаль планети від сонця в перегелії
в афелії
За середню віддаль планети від сонця приймають велику піввісь орбіти
Кут між радіусом-вектором планети і лінією апсид називається справжньою аномалією.
2 закон Кеплера.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2. Радіус-вектор планети за рівні проміжки часу описує рівновеликі площі.
Планета поблизу перегелія рухається з більшою швидкістю ніж поблизу афелія. Рух навколо сонця не рівномірний!
Швидкість руху планети в перигелії
в афелії
де - середня кругова швидкість планети при
Для Землі
Перший і другий закон Кеплера показують, що третє і четверте твердження Коперніка невірні
III закон Кеплера.
Квадрати сидеричних періодів обертання планет навколо сонця пропорційні кубам великих півосей їх еліптичних орбіт.
де - сидеричні періоди обертання планет, - великі півосі.
Якщо Т виражати в роках, а великі півосі в одиницях віддалі від сонця до землі, то і для будь-якої планети
7. Елементи планетних орбіт
Виберемо систему координат так, щоб площина ходу зберігалась з площиною екліптики, а центр з початком системи координат: вісь сх- направимо в точку весняного рівнодення, сy - в точку з екліптичною довготою 90°,а вісь сz - у північний полюс екліптики.
Пряма перетину площини орбіти з екліптикою називається - лінією вузлів, а точки на її кінцях - вузлами. Точка, через яку планета виходить у північну півсферу, називається - висхідним вузлом (позначається ) ;спадним вузлом (позначається ) називається точка переходу планети з північної півкулі в південну.
Положення площини орбіти визначається кутом, який вона утворює з екліптикою(краще сказати дугою сz між полосами Z та N). Кут NCZ називається нахилом орбіти і позначають і. 0°і180°
Якщо і90°, то планета рухається так як Земля, коли і>90°, то рух зворотній.
Кут гс - називається довготою висхідного вузла і позначаються
0°360°
Кут Пс - визначає положення прямої сП, яка з'єднує перигелій орбіти з і називається кутовою віддаллю перигелія (позначається ) відлічується проти напрямку руху стрілки годинника. 0°360°
Елементи орбіти і, v та називаються елементами положення (визначає розташування орбіти).
Елементи а-велика піввісь еліптичної орбіти, е- ексцентриситет визначають форму і розміри орбіти.
Лінія, яка з'єднує афелій і перигелій називається лінією апсид.
Якщо орбіта параболічна, то замість а і е , знаходять півпараметр планети.
Шостим параметром орбіти є момент проходження планети через перигелій, або кут г між лінією апсид і радіус - вектором(кут справжньої аномалії)
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ ТА ЇЇ РУХ
1. Методи вивчення форми та розмірів Землі, її маси і густини
2. Методи вивчення внутрішньої будови Землі
3. Атмосфера Землі
4. Магнітосфера Землі
5. Прецесійний та нутаційний рух земної осі
6. Рух полюсів Землі по її поверхні
7. Нерівномірність обертання Землі. Ефемеридний час. Атомний час
1. Методи вивчення форми і розмірів Землі (З.)
Фігуру і розміри З. визначають різними методами. Фігура визначається на підставі геометричних вимірювань, та на підставі визначення сили тяжіння, а також при допомозі ШСЗ.
Розміри З. визначають на основі градусних вимірювань. Основи методу виклав Ератофен (3 ст. до н. е.).
Визначення широти двох пунктів О1 і О2.
Размещено на http://www.allbest.ru/
PО2О1ТО2=2-1. Нехай 2-1=n. Потім вимірюють дугу, що стягує кут O1TO2- віддаль l = R=, - визначають методом тріангуляції.
Суть цього методу полягає в наступному.
Размещено на http://www.allbest.ru/
По обидві сторони дуги О1О2 (рис 2), довжину якої необхідно визначити, вибираються декілька точок А, В, С, …на відстані 30-40км одна від одної. Точки вибирають так, щоб із кожної з них було видно принаймі дві інші точки. У всіх точках встановлюють геодезичні сигнали - вишки в формі пірамід - висотою декілька десятків метрів. Зверху облаштовується площадка для спостерігача і інструменту. Відстань між будь-якими точками, наприклад О1А, вибирається на абсолютно рівній поверхні і приймається за базис. Довжину базиса ретельно вимірюють безпосередньо з допомогою вимірних стрічок. Найточніші вимірювання базису довжиною 10км здійснюються з похибкою ±2мм. тім встановлюють кутомірний інструмент(теодоліт) послідовно в точках О1, А, В, С,…О2 і вимірюють всі кути трикутників О1АВ, АВС, ВСD,…Знаючи в трикутнику О1АВ всі кути і сторону О1А(базис), можна обчислити всі і нші сторони, а знаючи сторону АВ і всі кути трикутника АВС, можна обчислити сторони АС і ВС і т.д. Іншими словами, знаючи в цьому ланцюзі трикутників тільки одну сторону (базис) і всі кути, можна обчислити довжину ламаної O1BDO2 (O1ACEO2). При цих обчисленнях враховується, що трикутники не плоскі, а сферичні. Далі, визначивши із точки О1 азимут напряму сторони О1В, можна спроектувати ламану лінію O1BDO2 на меридіан О1О2, тобто отримати довжину дуги О1О2 в лінійних вимірах.
Метод тріангуляції вперше був застосований Снеліусом у 1615 р. У наш час в різних країнах неодноразово проводились вимірювання дуги по паралелях і меридіанах. Усі вимірювання пока зали, що довжина дуги в 1 не однакова на різних широтах. Біля екватора вона дорівнює 110,6 км, а поблизу полярного кола 111,7 км. Середня довжина-111,1 км. Форма З. відмінна від кулеподібної. З. має форму еліпсоїда обертання.
В наш час при допомозі ШСЗ підтверджено що фігура З. є тривісний еліпсоїд. Проте застосування тривісного еліпсоїда для геодезичних цілей та інженерно-технічних розрахунків ускладнює справи. Тому вважають З. еліпсоїдом обертання.
Радіус екватора а=6378245 м.
Полярний радіус b=6356836 м.
Стиск ==.
Визначення маси і середньої густини З.
Найточніше масу З. можна визначити за радіусом З. R і значенням прискорення сили тяжіння
M=5,98*10г.
=5,52 г/см.
Визначення сили тяжіння.
F=F+F- відцентрова сила на екваторі складає частину сили тяжіння. змінюється від 978 до 983 см/с.
2. Методи визначення внутрішньої будови Землі
За фізичними характеристиками наша планета складається з трьох шарів. Тверда частина планети називається Літосферою. Водна оболонка-гідросферою, газова оболонка- атмосферою.
Безпосередньо вивчати речовину З. на великих глибинах неможливо. Найглибша свердловина 3-10 км.
Відомості про внутрішню будову З. дає сейсмічний метод. За швидкістю поширення в землі пружних хвиль можна судити про пружні властивості речовини, яка залягає на тій чи іншій глибині.
Поперечні і поздовжні хвилі та їх застосування для визначення глибини на якій відбувається зміна фізичної властивості речовини.
Встановлено, що глибокі надра З. мають велику кількість речовини густиною значно більшою 5,52г/см
Земля за сучасними уявленнями складається з 3 частин: кора, оболонка ядра (мантія) і ядра (зовнішнє і внутрішнє).
Земна кора складається з граніту- верхні шари і бальзату- нижні шари. Речовина земної кори знаходиться в кристалічному стані. Середня густина 2,7-3г/см3. Товщина кори 30-50км, на суші товщина кори більша, а під океаном менша. Кора відділена від мантії із зниженими швидкостями хвиль- хвилевод.
Матеріал хвилевода більш мякий ніж в підстилаючому і покриваючому шарах. Основний склад верхньої мантії - перидотит -ультра основна порода з підвищеним вмістом магнію і заліза. Під час нагрівання перидотиту відбувається його локальне плавлення.Рідка базальтова магма що виділяється утворює лавові „кишені”. Густина мантії зростає від 3,3-5,2г/см біля ядра. Тиск досягає 1,3*10атм. При переході від нижньої мантії до ядра густина стрімкоподібно зростає до 9.5г/см. У внутрішньому ядрі вона становить 14,5-18г/см. Зовнішнє ядро за поширенням хвиль схоже на рідке тіло, внутрішнє - трохи відрізняється, можливо воно має властивості твердого тіла.
Температура З. зростає з глибиною з градієнтом 20 на 1 км, якби з наближенням до центра швидкість підвищення температури зберігалась, то в центрі температура становила б 1000000.
Вважають що, температура в центрі З. значно нижча. Найбільш ймовірно що температура в центрі З.-7000-10000.
Гідросфера- сукупність океанів, морів, континентальних водних басейнів: займає 71% площі земної поверхні.
3. Атмосфера
Атмосфера простягається до висоти 3000 км над поверхнею Землі. На цій висоті густина її досягає 10 г/см. Кожна частинка тут є супутником З. і рухається навколо неї згідно законів Кеплера. Атмосфера неоднорідна за властивостями по висоті. Неоднорідністю зумовлено поділ атмосфери на ряд шарів.
1) Тропосфера- 0-11 км.
2) Стратосфера- 11-60 км
3) Мезосфера- 60-80 км.
4) Термосфера- 80-800 км.
5) Екзосфера- вище 800 км.
У тропосфері переважають вертикальні конвективні течії, тому тут температура регулюється переміщуванням повітря. Джерелом тепла в цій області є нагріта сонячним повітрям поверхня З.
Швидкий спад температури з висотою становить в середньому 6 на км. У стратосфері т-ра із висотою підвищується і досягає на її межі 0-10.У стратосфері водяної пари в десятки разів менше ніж в тропосфері, але у ній більше озону, який поглинає випромінювання <3000, що надходить від сонця. Межа між тропосферою і стратосферою називається тропопаузою.
У мезосфері т-ра знижується 2-3 на 1км. Досягаючи у верхніх шарах 210-180К. На висоті 80-85 км спостерігається температурний мінімум. У термосфері , розташованій над мезосферою атоми кисню і азоту іонізовані ультрафіолетовим випромінюванням. В іоносфері спостерігаються метеорні явища і полярні сяйва. У цій області т-ра підвищується з висотою. У нижній частині термосфери додатній градієнт т-ри пояснюється дисоціацією молекул кисню
Размещено на http://www.allbest.ru/
О+hО+О
Реакція йде з виділенням тепла. У верхній частині внаслідок поглинання ультрафіолетового випромінювання.
Екзосфера поступово переходить у міжпланетний простір. Маса становить 10маси атм. Молекули повітря тут дисоційовані на атоми. Температура -2500К.
Склад атмосфери:N-75%, O=21%, інші - 1% всієї маси атмосфери. Переміщування атмосфери відбувається до 150км. Вище, внаслідок дифузії встановлюється свій розподіл.
Хімічний склад земної атмосфери на рівні моря.
Складова Процентний вміст за об'ємом
Азот N 78
Кисень O 21
Вуглекислий газ CO 0,03
Аргон Ar 0,93
Неон Ne 1,8*10
Гелій He 5,2*10
Криптон Kr 1,1*10
КсенонXe 8,7*10
Водень H 5*10
Метан CH 1,5*10
Закись азоту NO 5*10
Змінні складові
Водяна пара HO 0-2
Озон O 3*10 на рівні моря
Від 1 до 3*10 на висоті 20-30 км
Сучасний склад атмосфери відрізняється від того, яким був він 4,5*10 років тому. Вважають, що O утворився внаслідок життєдіяльності рослин. Мабуть в початковій атмосфері було багато CO .
Сучасна кількість кисню могла бути виділена за декілька років. Наявність CO в атмосфері регулюється біологічними процесами: CO - зникає внаслідок фотосинтезу, а повертається знову при диханні рослин і тварин і розкладанні відмерлих. Період кругообігу CO -35 років.
Період кругообігу N - більше 10 років.
Таким чином біосфера -рослини, тварини, організми-суттєво впливають на її склад.
В тропосфері відбувається інтенсивне поглинання інфрачервоного випромінювання земної поверхні із-за великої концентрації водяної пари. Променева теплопровідність тропосфери малм. Частина тепла , яка випромінюється поверхнею, відводиться в тропосфері за допомогою конвенції і тому тропосфера називається конвективною зоною.
В стратосфері інфрачервоне випромінювання, що йде з З. поглинається слабо, її променева провідність велика і тому в ній малий перепад температури. Зменшення інфрачервоного поглинання пояснюється тим, що водяна пара вимерзає при зменшенні температури .
На висоті 20-25 км починається підвищення температури. Причина:екзотермічна фотохімічна реакція розкладання озону
О+hО+О (1)
Реакція приводить до поглинання ультрафіолетового випромінювання
2000<<3000 А. Внаслідок цього температура зростає до висоти 50км де досягає максимуму(270 К). Область цього температурного максимуму називається мезосферою(озоносферою) . Температурний мінімум над мезосферою-мезопаузою.
На висотах 80-110 км іде фотохімічний розклад кисню
О+hО+О
який також приводить до виділення тепла.
На висотах 200-300 км відбувається іонізація атомарного кисню випромінюванням <900 А. Кількість молекулярного кисню тут незначна.
Внаслідок поглинання ультрафіолету виділяється тепло, яке нагріває атмосферу і внаслідок цього над мезосферою температура зростає до висот 400км, де вдень вона досягає1500К. Вище 400 км атмосфера ізотермічна.
Залежність густини і тиску атмосфери від висоти визначається законами гідростатики:в кожній точці тиск газу повинен зрівноважувати вагу верхніх шарів.
Для ізотермічної атмосфери:
P=Pe P=Pe
n=ne P=Pe
H- шкала висот ( висота однорідної атмосфери).
H=
Яку молекулярну масу слід брати? Середню чи для кожного елемента? Для знаходження відповіді необхідно порівняти два процеси: турбулентне перемішування і дифузію.
На рівні моря дифузія незначна порівняно з турбулентністю. Дифузія порівнюється з турбулентним перемішуванням на висотах 100-120 км.
Частина атмосфери, розташована нижче 120 км називається областю повного перемішування, а частина розташована вище - областю дифузійного поділу.
Відносний хімічний склад атмосфери в області повного перемішування змінюється з висотою лише із-за процесів дисоціації. Тут =29m.
На висоті 8 км тиск в раз менший ніж над рівнем моря.
Вище 100-120 км кисень знаходиться в атмосферному стані. Молекула азоту важча ніж атом кисню. Внаслідок цього відносна кількість азоту зменшується. Внаслідок цього на висотах 400-500 км атмосфера складається переважно з кисню, але концентрація його в 10-10 раз менша ніж на рівні моря.
На висоті 700 км основною складовою частиною атмосфери є гелій і водень.
На висоті 1000км концентрація-3*10 см, в 10 раз менша ніж на рівні моря. Зовнішні шари атмосфери складається з водню і простягаються на віддаль, яка рівна декільком земним радіусам, утворюючи геокорону. Густина атомів водню в геокороні-10-10 см.
Методи дослідження атмосфери на великих висотах.
До висот 300 км тиск вимірюється монометрами установленими на ракетах.
На висоті більше 300 км монометри не застосовуються бо ракети і прилади виділяють більше газу ніж є в оточуючому середовищі. Починаючи з висот 200 км тиск обчислюють за гальмуванням ШСЗ. Цим способом обчислено тиск до висот 1800 км. На висотах більше 300 км тиск вдень в декілька раз більший ніж вночі. Це пояснюється тим, що вдень температура більша і більша шкала висот водню.
На висоті 500 км довжина вільного пробігу молекули близька до шкали висот км. Цей рівень називається критичним. Вище цього рівня молекули рухаються практично без зіткнень. Ця частина атмосфери називається екзосферою.
Середня швидкість молекул
.
Частина молекул вилітає з критичного рівня з швидкістю більшою за параболічну (11,5) . Це явище називається дисипацією атмосферних газів.
Оцінки дисипації.
Кількість кисню в атмосфері З. зменшується в раз через 10 років, водню- 10 років. При цьому припускають, що втрати не поповнюють надходження в атмосферу газів з інших джерел.
Водень проникає в атмосферу за рахунок дисоціації водяної пари, а гелій виділяється в процесах радіоактивного розпаду.
Іонізація О,N ультрафіолетовим випромінювання Сонця приводить до утворення іонів і електронів в верхніх шарах атмосфери. Тому термосферу часто називають іоносферою.
Густина зарядів в земній атмосфері на висоті 300 км вдень 10 см. Така плазма відбиває хвилі довжиною >20 м, а коротші пропускає. Критична частота (границя пропускання) залежить від електроної густини і рівна
гц.
При зміні інтенсивності ультрафіолетового випромінювання Сонця змінюється n. Здавалось би вночі n=0 , оскільки відсутнє джерело іонізації.
Дійсно нижня частина іоносфери (шар Д, висота -70 км) вночі зникає і ранком формується знову, але більш густі і протяжні шари іоносфери (шар F, висота 200-500 км) збігається вночі. В розріджених шарах процес рекомбінації дуже повільний.
Між шаром F і Д знаходиться шар Е (n10см вдень). Він виникає внаслідок іонізації О на висоті 100 км. Межі шарів-це невеликі неоднорідності в розподілі електронної густини по висоті.
4. Магнітне поле Землі, полярні сяйва, радіаційні пояси. (Магнітосфера)
Магнітне поле Землі відіграло велику роль у мореплавстві (компас дав змогу орієнтуватись в морі у будь-яку погоду). Магнітна стрілка показує на північний магнітний полюс , який не співпадає з географічним. Кут між напрямом стрілки компаса та істинним напрямом на північ називається магнітним схиленням.
Положення магнітних полюсів змінюється з часом. Північний магнітний полюс дрейфує з швидкістю 5-6 км в рік. Магнітне поле Землі середньому близьке до магнітного поля диполя і відрізняється від нього місцевими збуреннями пов'язаними з наявністю магнітних порід в корі Землі. Цей уявний диполь поле якого найбільше істинному полю називається еквівалентним магнітним диполем.
Аналогічно до географічних координат вводять систему геомагнітних координат, яка застосовується для вивчення різних явищ пов'язаних з магнітним полем Землі(полярні сяйва, магнітні бурі) . Географічні координати північного геомагнітного полюса: півн. широта
зах. довгота.
(Північна Гренландія.)
Напруженість поля: 0,63 ерстед (на геомагнітних полюсах),
0,31 ерстед (на геомагнітному екваторі) .
Магнітне поле Землі підвласне віковим змінам. Швидкість і характер цих змін різні в різних географічних точках. Вивчення явищ палеомагнетизму призвело до таких наслідків:
1) Магнітне поле в минулому змінювало знак;
2) Континенти в минулому зміщалися і здійснювали повороти.
Походження магнітного поля Землі та інших планет можливо пов'язане з динамо-механізмом.
Суть: Температура ядра досить висока і вона має значну провідність. Якщо в ядрі є будь-яке ( нехай дуже слабке) початкове магнітне поле, то при перетині цього поля початок провідної речовини виникне електричний струм. Електричний струм утворює магнітне поле , яке при сприятливій геометрії течій може підсилити початкове поле, а це підсилить струм. Процес підсилення триває до того часу поки втрати на тепло Джоуля не зрівноважить притік енергії, яка поступає від гідродинамічних рухів.
Магнітне поле Землі сильно впливає на електричні частинки, які рухаються в міжпланетному просторі. Ці космічні промені (електрони, протони і ядра важких елементів , які приходять із інших частин галактики) і електричні частинки випромінені сонцем. Заряджені частинки захоплюються магнітним полем і рухаються по спіралі віссю якої є силова лінія магнітного поля.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Радіус r спіралі залежить від енергії частинки. Якщо він багато більший за радіус Землі , то частинка рухається так , ніби магнітного поля взагалі не існує. Підраховано , що частинки з енергією 10еВ проникають крізьмагнітне поле в екваторіальних районах. Такі частинки в атмосфері стикаючись з атомами газів атмосфери викликають ядерні реакції, а при реакціях випромінюються вторинні космічні промені. Для дослідження первинних космічних променів апаратуру піднімають на ракети та ШСЗ.
В 1958 р. коли апаратура для вивчення космічних променів була вперше піднята на штучних супутниках Землі було виявлено велику густину частинок високих енергій поблизу Землі. Це явище інтенсивно досліджувалось і було встановлено, що магнітне поле Землі має велику кількість частинок. Іх енергія і концентрація залежить від віддалі до Землі і геомагнітної широти. Частинки “заповнюють“ величезні кільця (чи пояси) що охоплюють Землю навколо геомагнітного екватора.
Виявлено два основних реакційних пояси. Внутрішній складається з протонів енергією 10 еВ і електронів з енергією 20-500 КеВ. Він розпочи-нається на висоті 2400 і закінчується на висоті5600 км, розташований між широтами30.
Зовнішній радіаційний пояс знаходиться на висотах від 12000 до 20000 км і складається з протонів і електронів меншої енергії. Поняття поясів досить умовне, їх межі і розміри залежать від того які частинки і з якими енергіями беруть до уваги при розрахунках в аналізі вимірювань. На висотах 50000-60000 км розташований третій пояс радіації або кільцевий струм силою 10А, який складається з електронів енергією 200еВ.
Всю область навколоземного простору заповнену зарядженими частинками, які рухаються в магнітному полі Землі називають магнітосферою. Магніто-сфера відокремлена від міжпланетного простору магнітопаузою. Вздовж магнітопаузи частинки корпускулярних потоків (сонячного вітру) обтікають магнітосферу. Ще в 18 ст. було помічено , що магнітне поле Землі може змінюватись на короткі проміжки часу, а потім відновлюватись. Такі явища називаються магнітними бурями. Магнітні бурі розпочинаються раптово і одночасно на всьому світі.
В високих широтах під час збурень магнітного поля виникають полярні сяйва. Вони можуть тривати декілька хвилин, а часто до декількох годин. Полярні сяйва дуже різняться за формою, кольором, інтенсивністю; інколи ці характеристики змінюються з часом. Спектр полярних сяйв складається з емісійних ліній і смуг. В спектрі сяйв підсилюються деякі емісійні лінії нічного неба ( червона і зелена лінії кисню). Буває , що одна з цих ліній в багато разів інтенсивніша за іншу і це визначає видимий колір сяйва.
Збурення магнітного поля супроводжується порушенням радіозв'язку в полярних районах. Причиною цього є зміни в іоносфері, які говорять про те, що під час магнітної бурі діє потужне джерело іонізації. Спостереження показали, що бурі пов'язанні із спалахами на Сонці.
Жорстке випромінювання спалаха викликає в іоносфері додаткову іонізацію, яка супроводжується виникненням потоків і збуренням загального магнітного поля Землі.
5. Прецесія і нутація
При складанні каталогів вказують рівнодення каталогів. Це обумовлено тим, що точка весняного рівнодення зміщується по екліптиці назустріч видимому річному рухові Сонця з кутовою швидкістю 50,26” за рік, або на 1 за 72 роки. Це явище прецесії відкрив Гіпарх.
А це було так: за 169 років до Гіпарха два грецькі астрономи Арістіл і Ти-мохаріс спостерігали повне місячне затемнення в ніч весняного рівнодення.
В момент найглибшого входження Місяця в тінь землі центр його диска проектувався на точку осіннього рівнодення. В цей момент було виміряно кутову відстань зорі Спіка від центра місячного диска. Таке затемнення спостерігав Гіпарх і провівши аналогічні вимірювання виявив , що за 169 років Спіка наблизилась до точки осіннього рівнодення на 2. Це давало середнє зміщення точки весняного рівнодення за рік на 43”. Згодом значення прецесії було уточнене.
Суть явища: вісь добового обертання Землі ( вісь світу) приблизно за 26000 років описує конус , а полюси світу- кола з кутовим радіусом 23,5. Тому близько 5000 років тому Полярною була зоря -Дракона, а через 12000 років цей полюс буде недалеко від зорі Веги (- Діви). В даний час полюс світу знаходиться поблизу зорі - Малої Ведмедиці.
Явище прецесії земної осі спостерігається тому, що форма Землі близька до сфероїда. Притягання сфероїда будь-яким тілом L складається з притягання кулі, виділеної всередині сфероїда і сил F1 і F2 прикладених до екваторіальних виступів.
Размещено на http://www.allbest.ru/
F1>F2 (1)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Сили F1 і F2 намагаються повернути вісь обертання сфероїда Р Р так, щоб площина екватора сфероїда співпала напрямом з TL. Внаслідок цього вісь обертання Р Р переміщується в напрямі перпендикулярному площині, в якій лежать сили F1 і F2 , бо Земля обертається з кутовою швидкістю .
На екваторіальній виступи діють сили притягання Місяця і Сонця, внаслідок чого вісь обертання Землі здійснює дуже складний рух в просторі:
1) Вона повільно описує навколо осі екліптики конус, залишаючись весь час нахиленою до площини орбіти Землі під кутом 6633'. Цей рух земної осі називається прецесійним ,його період 26000 років.Внаслідок цього полюси світу за цей же період описують навколо полюсів екліптики малі круги радіусом 2327'. Прецесія породжена дією Сонця і Місяця називається місячно-сонячною прецесією.
Вісь Землі здійснює коливання навколо свого середнього положення. Ці коливання називаються нутацією. Нутацію відкрив у 1748 році англ. астроном Джеймс Брадлей(1693-1762), який встановив, що на прецесійний рух полюсів світу накладається коливання осі світу з амплітудою 9” і періодом 18,6 року, що обумовлене особливостями руху Місяця навколо Землі. Нутаційні коливання виникають тому, що прецесійні сили Сонця і Місяця (F1 і F2) безперервно змінюють свою величину і напрям. F1, F2 =0 коли Сонце і Місяць знаходяться в площині екватора і досягають максимуму при найбільшому віддалені цих світил від екватора.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Період головного нутаційного коливання земної осі - 18,6 року і дорівнює періоду обертання місячних вузлів. Внаслідок цього руху земної осі полюси світу описують на небесній сфері еліпси великі півосі яких рівні 18,42” , а малі - 13,72”.
Внаслідок прецесії і нутації земної осі полюси світу описують на небесній сфері складні, хвилясті лінії.
Притягання планет не може змінювати положення осі обертання Землі (мала сила F1 і F2), але воно впливає на рух Землі навколо Сонця, змінюючи в просторі положення земної орбіти (площини-екліптики). Ці зміни положення площини екліптики називаються планетарною прецесією, яка зміщає точку весняного рівнодення.
Наслідки прецесійного руху земної осі.
1) Полюси світу за 26000 років описують навколо полюсів екліптики круги радіусом 23 ,5.
2) Внаслідок прецесії від планет полюси екліптики переміщаються по небесній сфері. Це призводить до того, що криві по яких переміщаються полюси світу не замкнені.
Разом із зміною напрямку осі світу, змінюється положення небесного екватора. Також змінюється положення площини екліптики (прецесія від планет). Внаслідок цих змін точка весняного рівнодення повільно переміщається серед зірок на захід з швидкістю за рік
”,
і називається загальною річною прецесією в екліптиці.
Загальна річна прецесія в екваторі: , де - кут нахилу екліптики до екватора і він повільно зменшується (на 0”,47 за рік).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Але через декілька тисяч років почне зростати, тому що це збурення має періодичний характер.
Переміщення точки весняного рівнодення приводить до того, що зміщується вся сітка екваторіальних координат. Наприклад, 6000 років тому координати зорі Спіки були , а в 1950 році . Близько 4000 років тому точка аесняного рівнодення знаходилася в сузір'ї Тельця.
Близько 2000 років тому астрономи поділили екліптику на 12 однакових частин і кожну дугу позначили знаком відповідного зодіакального сузір'я. Тоді точка весняного рівнодення лежала в сузір'ї Овна. За 2000 років вона змістилась на 28 і сьогодні знаходиться в сузір'ї Риб. На початку нашої ери точка весняного рівнодення () знаходилася в сузір'ї Овна, а точка осіннього - в Терези. З того часу точка перемістилась в сузір'я Риб, а осіннього рівнодення - Діви. Внаслідок того, що точка напрямлена назустріч видимому річному руху Сонця по екліптиці, то Сонце приходить в цю точку трохи раніше, ніж тоді коли б точка була нерухома.
Проміжок часу між двома послідовними моментами проходження центра диска Сонця через точку називається тропічним роком.
Період обертання Землі навколо Сонця відносно зір - зоряним роком.
Тропічний рік на 20 хв. коротший за зоряний.
Внаслідок руху точки на захід екліптичні довготи всіх зір збільшуються за рік на 50”,26. а екліптичні широти не змінюються, бо місячно - сонячна прецесія не змінює положення площини екліптики.
Пряме сходження і схилення зір безперервно змінюються. Внаслідок цього відбувається повільна зміна вигляду зоряного неба для даного місця на Землі. Деякі раніше невидимі зорі стануть видимими, а деякі видимі - невидимими. Наприклад, через декілька тисяч років в Європі можна буде спостерігати невидимий тепер Південний Хрест, але не буде видно зорі Сіріус і частину сузір'я Оріона.
6. Рух полюсів Землі по її поверхні
Помічено, що широти пунктів спостереження періодично змінюються відхиляючись від середнього значення на 0”,3. Причому, якщо в одному пункті широта збільшується, то в іншому, який лежить на протилежному меридіані - зменшується на таку ж величину. Ці коливання широт пояснюються тим, що тіло Землі зміщається відносно осі обертання, а сама вісь залишається фіксованою в просторі, то врізні періоди часу з полюсами співпадають різні точки поверхні Землі. Внаслідок цього полюси “блукають” по поверхні Землі.
Північрий полюс Землі списуючи на її поверхні складну криву не виходить за межі квадрата з стороною 30 м. Рух полюса відбувається проти стрілки годинника, якщо дивитись зовні.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рух полюса носить періодичний характер. Періоди:
1) 14 - місячний період Чандлера;
2) 12 - місячний (річний) період.
Річний період пов'язаний із сезонними змінами в розподілі повітряних мас і перенесенням води у вигляді снігу з однієї півкулі в іншу.
Період Чандлера - природний період обертання Землі, який теоретично передбачив Ейлер ще в 18 ст.
Якби Земля була абсолютно твердим тілом, то природний період був би 10 місяців. Оскільки Земля пластична і піддається пружним диформаціям, то період зростає до 14 місяців. Вперше рух полюсів Землі виявили в 19 ст.
В 1898 році було організована Міжнародна служба широти (МСШ) в яку увійшло 6 станцій, розташованих на одній широті в Італії, Росії (Чарджоу), Туркменії, Японії і три - в США. В даний час в МСШ 30 станцій вони розташовані на різних географічних широтах.
Із систематичних спостережень всіх станцій МСШ (з 1899 р.) регулярно визначається положення північного полюса на поверхні Землі для кожної десятої частини року.
7. Нерівномірність обертання Землі. Ефемеридний і Атомний час
Період обертання Землі навколо осі - проміжок часу за який Земля робить один повний оберт відносно будь-якого незмінного напрямку.
Період обертання не дорівнює зоряній добі, тому що внаслідок прецесії напрям на точку весняного рівнодення за рік змінюється приблизно на 46”, а за одну зоряну добу на . Земля на такий кут повертається за . Оскільки точка весняного рівнодення зміщується на захід (на зустріч обертанню Землі), то період обертання Землі більший за зоряну добу на і дорівнює середнього сонячного часу.
Встановлено, що кутова швидкість обертання Землі не є сталою (обертання Землі нерівномірне).
Зміни швидкості обертання поділяють на три типи: вікові, нерегулярні, періодичні (сезонні).
Внаслідок вікових змін тривалість одного оберта Землі збільшувалась за останні 2000 років в середньому на за століття. Згідно спостережень за останні 250 років це збільшення становило за сторіччя. Вікові сповільнення обумовлені гальмівною дією сонячних і місячних припливів.
Нерегулярні (стрибкоподібні) зміни швидкості обертання Землі можуть збільшити або зменшити тривалість доби на . Причина цих змін достовірно не встановлена.
Внаслідок сезонних змін швидкості обертання Землі , тривалість доби протягом року може відрізнятись від його середнього значення на . Найкоротша доба припадає на липень - серпень, а найдовша - березень. Нерівномірність руху Землі виявлена в 40-х роках за допомогою кварцового годинника.
Внаслідок нерівномірного обертання Землі середня доба - змінна. В астрономії користуються двома системами лічби часу: нерівномірним часом, який визначають із спостережень дійсного обертання Землі і рівномірним часом, який є аргументом при обчисленні ефемерид планет і визначається за рузом Місяця і планет. Рівномірний час називається Ньютонівським або ефемери-дним.
З 1960 року ефемериди Сонця ,Місяця і планет та їх супутників даються в системі ефемеридного часу.
Т=Т-Т, де Т- ефемеридний час, Т - всесвітній час. Точне значенняТ можна визначити лише для минулих моментів часу із порівняння спостережених координат Місяця із обчисленими координатами.
Т було рівне нулю в 1900 році. Внаслідок зменшення швидкості обертання Землі в 20 ст. доба ставала довшою за ефемеридну добу, то ефемеридний час за 75 років випередив всесвітній час на 46, а для 1998 року
Т-Т=60,1.
В 1956 році Міжнародне Бюро мір і ваг постановило: секунда є частина тропічного року, тривалість якого, в системі ефемеридного часу в 1900 році становила 365,2421988 середніх сонячних діб. Число 31566925,9747 - число секунд в тропічному році. Ця секунда називається ефемеридною.
В 1967 році було встановлено систему атомного часу ТИА, одиницею якого є атомна секунда. Атомна секунда - тривалість 9192631770 коливань випромінювання, які відповідають резонансній частоті переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію (цезій - 133 , Сs) .
Атомний час ТИА обчислюється Міжнародним Бюро часу на основі регулярного порівняння атомних еталонів окремих обсерваторій. Результати досліджень показали, що шкала часу, що задається атомним годинником дуже стабільна і легко відтворювана. Тривалість секунди (атомної) на різних обсерваторіях відрізнялась не більше ніж на 1*10.
Атомний час не залежить від астрономічних спостережень і руху небесних тіл. З цієї причини, а також внаслідок високої точності і відтворюваності рівномірної шкали часу, атомний час став основою для вивчення періодичної нерівномірності обертання Землі навколо своєї осі.
РУХ МІСЯЦЯ. ЗАТЕМНЕННЯ
1. Орбіта Місяця при її збуренні
2. Видимий рух і фази Місяця
3. Періоди обертання Місяця. Лібрації
4. Покриття Місяцем світил. Сонячні затемнення
5. Місячні затемнення. Умови спостереження місячних і сонячних затемнень
1. Орбіта Місяця при її збуренні
Вперше віддаль до Місяця і його розміри визначив астроном древньої Греції Гіпарх. За Гіпархом R=60RЗ , RЗ =3,8Rм. Сучасні дані R=60,26659RЗ, де R - радіус Місячної орбіти, RЗ - радіус Землі, Rм радіус Місяця. Середня віддаль від Землі до Місяця 384386 км, віддаль в апогеї - 406670, в пер*ї -356400 км. Ексцентриситет орбіти Місяця e=0,055 Радіус кругозору на Місяці - 2,5 км. Об'єм Місяця - 219*107 км3 і рівний 1/50 об'єму Землі. Маса Місяця - 7,33*1019т. Густина (середня) - 3,33г/см3=0,6сз , сз=5,52г/см3. Прискорення вільного падіння на Місяці 1,61 м/с2. Друга космічна швидкість - 2,38 км/с.
За одну годину місяць переміщається на фоні зір приблизно на величину свого видимого діаметра, а за добу на 13011? . Сидеричний період обертання - 27 діб 7 годин 43 хвилини 11,47 секунд. Внаслідок збурень період обертання може бути меншим або більшим майже на 7 годин (від 27 діб до 27 діб 14 годин). Кульмінація Місяця кожної доби запізнюється в порівнянні з попередньою кульмінацією. “Місячна доба” триває 24 години 50 хвилин. Місячна доба - проміжок часу між двома послідовними одноіменними кульмінаціями Місяця. В залежності від географічної широти, пори року і схилення Місяця час сходу і заходу Місяця може запізнюватись від 20 хвилин до 1,5 годин. Видимий діаметр Місяця 29?21?? (в апогеї)- 33? 30?? (в перегеї). Довжина місячної орбіти - 2414000 км. Швидкість руху Місяця по орбіті ~ 1км/с. Нахил орбіти Місяця до площини земної орбіти - 5,90, і може змінюватись від 500? до 5018??. За 18,6 року вузли місячної орбіти, переміщаючись на захід, здійснюють один оберт. Місячний екватор нахилений до площини місячної орбіти на 6041? , до екліптики на 1032? . Північний край осі обертання місяця напрямлена до “голови” сузір'я Дракона. Там знаходиться північний полюс світу Місяця.
...Подобные документы
Сонце як небесне тіло. Прилади нагляду за Сонцем. Сонячне випромінювання і вплив його на Землю. Вивчення природи Сонця, з'ясування його впливу на Землю. Проблема практичного вживання невичерпної сонячної енергії. Сонце - джерело радіовипромінювання.
реферат [28,7 K], добавлен 01.05.2009Уявлення про систему світу, розташування в просторі і русі Землі, Сонця, планет, зірок і інших небесних тіл. Спостереження переміщення Сонця серед зірок. Перша геліоцентрична система, обертання небесних сфер. Вивчення будови Галактики, Чумацького Шляху.
реферат [41,5 K], добавлен 09.09.2009Дослідження вибухових процесів виділення енергії в атмосфері Сонця. Вивчення швидких змін в магнітному полі Землі, що виникають у періоди підвищеної сонячної активності. Аналіз впливу спалахів на Сонці та магнітних бур на здоров'я і самопочуття людей.
презентация [1,3 M], добавлен 28.10.2012Геліоцентрична концепція Сонячної системи як групи астрономічних тіл, що обертаються навколо зірки на ім'я Сонце. Геоцентрична система Птолемея. Характеристика планет Сонячної системи (Меркурій, Венера, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун та Плутон).
презентация [12,1 M], добавлен 12.05.2014Геліоцентрична система Коперника. Математичні недоліки системи Миколи Коперника. Його власний твір "Про обертання небесних сфер". Примирення геліоцентричної системи Коперника з науковою програмою Арістотеля. Астрономічні праці Кеплера, його закони руху.
реферат [22,9 K], добавлен 26.04.2009Юпітер – найбільша планета Сонячної системи, його дослідження. Швидкість обертання та супутники Сатурна. Відкриття німецьким астрономом Й. Галле Нептуна. Температура поверхні та орбіта Плутона. Астероїди, боліди, комети та метеорити, їх рух і відмінності.
презентация [302,4 K], добавлен 12.11.2012Історія спостережень за Меркурієм з найдавніших часів і до наших днів. Основні фізичні характеристики та особливості руху планети, період обертання навколо Сонця і тривалість сонячної доби. Атмосфера і фізичні поля та модель внутрішньої будови Меркурія.
реферат [1,1 M], добавлен 15.11.2010Релігійна теорія виникнення Сонячної системи. Велика Червона пляма. Супутники Марса, Юпітера, Сатурна, Урана. Походження, минуле і майбутнє Місяця. Постаккреційна еволюція: дія припливів і резонансів. Карликові планети та інші тіла Сонячної системи.
курсовая работа [50,5 K], добавлен 24.03.2015Гіпотези різних учених щодо процесу формування Сонячної системи. Походження та будова планет Сонячної системи. Закономірності у будові та таємниці Сонячної системи. Пізнання законів лептонів ВВЕ - фундамент нових технологій третього тисячоліття.
реферат [31,9 K], добавлен 13.08.2010Наукова гіпотеза Канта про походження Сонячної системи. Гіпотеза Лапласа та критичні зауваження Фуше. Доведення існування механізму перенесення кутового обертального моменту Сонця до планет. Походження, будова та закономірності планет Сонячної системи.
реферат [23,4 K], добавлен 26.04.2009Дослідження методів вивчення знань з астрономії. Наша Сонячна система, її склад, характеристика планет (Земля, Луна, Сатурн, Марс). Малі тіла, комети, супутники планет та зорі. Наукові гіпотези про походження Всесвіту та основні етапи його розвитку.
презентация [756,4 K], добавлен 07.04.2011Місце Марса в Сонячній системі, його будова та астрономічні характеристики. Основні супутники. Специфіка атмосфери і клімат планети. Рельєф поверхні і переважний ландшафт. Стан і кількість води. Перші марсоходи. Особливості гори Олімп і каньйонів.
презентация [6,4 M], добавлен 02.11.2014Геліоцентризм, геліоцентрична система світу - вчення про центральне положення Сонця у планетній системі, що затвердилось після праць Коперника і прийшло на зміну геоцентризму. Закони Кеплера - емпіричні залежності, що описують рух планет навколо Сонця.
презентация [481,8 K], добавлен 06.10.2013Визначення поняття "супутник" як невеликого тіла, що обертається навколо планети під дією її тяжіння. Дослідження походження, розмірів супутників планет: Марса (Фобос, Деймос), Юпітера (Іо, Європа, Ганімеда, Каллісто), Сатурна, Урана, Нептуна та Плутона.
презентация [1,6 M], добавлен 11.04.2012Обертання зірок Галактики. Ефект гравітаційного лінзування. Встановлення розмірів Галактики. Характерна особливість зірочок гало. Спіральні гілки (рукави) як одне з найбільш помітних утворень в дисках галактик. Спіральні рукави Чумацького Шляху.
реферат [16,6 K], добавлен 23.11.2010Проблема походження Сонячної системи. Концепція "гіпотеза Канта-Лапласа". Незвичайний розподіл моменту кількості руху Сонячної системи між центральним тілом – Сонцем і планетами. Космогонічна гіпотеза Джінса та її подальше відродження на новій основі.
реферат [17,2 K], добавлен 01.05.2009Загальні відомості про Венеру - планету Сонячної системи. Телескопічні спостереження Г. Галілея. Запуск космічних станцій для дослідження поверхні та хімічного аналізу складу атмосфери планети. Створення автоматичної міжпланетної станції "Венера-8".
презентация [10,3 M], добавлен 11.05.2014Історія створення Полтавської обласної гравіметричної обсерваторії та узагальнення її головних напрямків наукових досліджень – вивчення сили тяжіння. Створення гравіметричної карти України та радіотелескопа УРАН-2 з радіоінтерферометричного комплексу.
доклад [21,4 K], добавлен 20.04.2011Наукове значення спостереження сонячних затемнень, вивчення знімків, отриманих протягом повної фази затемнення. Поправки до таблиць руху Місяця і Сонця. Вивчення зовнішніх оболонок Сонця - корони і хромосфери, будови земної атмосфери, ефекту Ейнштейна.
курсовая работа [180,3 K], добавлен 26.11.2010Розвиток наукової астрономії у Вавілоні, Давньому Єгипті, Стародавньому Китаї. Періодичні зміни на небесній сфері та їх зв'язок із зміною сезонів на Землі. Астрономічні винаходи, дослідження Коперника та Галілея. Становлення теоретичної астрономії.
реферат [35,5 K], добавлен 21.04.2009
