1. Звездоподобное движение планет волновало людей на протяжении веков. Мысль о природе этого необычного движения сопровождалась множеством теорий и гипотез. На данный момент, мы глубже понимаем устройство Солнечной системы, и начинаем наше погружение с анализа движения планет.
С пустым взглядом наблюдателя можно выделить пять основных планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Внешний вид планеты не всегда легко отличить от яркой звезды, она может быть всего лишь немного светлее. Планеты относятся к числу небесных светил, которые, помимо ежедневного обращения вокруг своей оси, также смещаются (хотя иногда это происходит незаметно) относительно фиксированных звезд. Эта особенность связана с тем, что древние греки назвали их «блуждающими» светилами. Знание звездного неба помогает нам быстрее обнаружить планеты среди звездных созвездий. В бинокль в 8 раз (или, лучше всего, в телескопе) можно разглядеть, что у Венеры, Юпитера и Сатурна есть диски, в отличие от звезд, которые в оптических приборах предстают как точечные источники света.
Следя за перемещением какой-то планеты, скажем Марса, и ежемесячно отмечая его положение на звездной карте, мы можем выявить главную особенность видимого движения планеты: ее трасса на небесной сфере образует петлю. В течение долгого времени петлеобразное движение планеты оставалось загадкой, но, как вы вскоре узнаете, оно нашло простое объяснение в учении Коперника.
2*. Конфигурации планет. Планеты, орбиты которых лежат внутри орбиты Земли, называются нижними, а те, чьи орбиты лежат за пределами земной орбиты, — верхними. Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли получили название конфигураций планет. Эти конфигурации для нижних и верхних планет различны (см. рис. 19). Для нижних планет это сближения (восточное и западное) и элонгации (восточная и западная; это наибольшие угловые удаления планеты от Солнца). Для верхних планет — квадратуры (восточная и западная; слово «квадратура» означает «четверть круга»), сближение и противостояние.
Видимое движение нижних планет напоминает колебательное движение вокруг Солнца. Нижние планеты лучше всего наблюдать вблизи элонгации (наибольшая элонгация у Меркурия — 28°, у Венеры — 48°). С Земли в это время видно не всё освещенное Солнцем полушарие планеты, а только часть его (фаза планеты). При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной — на востоке незадолго до восхода Солнца.
Верхние планеты лучше всего видны вблизи противостояний, когда к Земле обращено полностью освещенное Солнцем полушарие планеты.
3. Звездные (сидерические) и синодические периоды обращений планет. Промежуток времени, за который планета совершает полное круговращение вокруг Солнца, называется сидерическим (или звездным) периодом обращения (Т), а промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты — синодическим периодом (S).
Планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении, и каждая из них через промежуток времени, равный её сидерическому периоду, совершит один полный оборот вокруг Солнца. Через промежуток времени, равный, например, сидерическому периоду Земли (1 году, или 365,26 суток), нижняя планета обгонит Землю, а верхняя планета отстанет от неё. Поэтому первоначальная конфигурация планеты не восстановится. Таким образом, синодический период не равен сидерическому. Между обоими периодами существует зависимость, которую легко установить. Для этого сравним угловые расстояния, на которые в течение суток смещаются планета и Земля вдоль их орбит. Разность этих средних перемещений представляет собой наблюдаемое суточное смещение планеты.
Пример 3. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1,9 года?
Необходимо воспользоваться формулой для синодического периода:
В данном случае, из условия известно, что сидерический период Марса (TплTпл) равен 1,9 года, а сидерический период Земли (TЗTЗ) равен 1 году. Подставим эти значения в формулу:
Итак, противостояния Марса повторяются примерно каждые 2,11 года.
