Конфигурация: В Викисловаре есть статья «конфигурация» Конфигурация (астрономия) … Википедия
Астрономия Древней Греции астрономические познания и взгляды тех людей, которые писали на древнегреческом языке, независимо от географического региона: сама Эллада, эллинизированные монархии Востока, Рим или ранняя Византия. Охватывает… … Википедия
конфигурация - и, ж. configuration f., нем. Konfiguration <лат. configuratio подобие. 1. астр. Взаимное расположение планет. Сл. 18. Всякое различие отстояния неба и звезд, от их разстояний между собою, конфигурации, и от схождения и расхождения происходит.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Конфигурации планет. У этого термина существуют и другие значения, см. Квадратура. Квадратура в астрономии такая конфигурация Луны или верхней планеты (то есть план … Википедия
Схема соединения Марса с Солнцем Соединение (в астрономии) такая конфигурация небесных тел, при которой их эклиптические долготы равны. Иногда использ … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Марс. Марс Снимок Марса … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Парад планет (значения). Соединение Меркурия … Википедия
Соединение планет («Парад планет») в астрономии расположение двух или нескольких объектов Солнечной системы (Солнца, Луны, планет, комет, астероидов и др.) или объекта Солнечной системы и звезды так, что и их эклиптические долготы (иногда прямые… … Википедия
Конфигурации планет
Условия видимости планет меняются по-разному: если Меркурий и Венеру можно видеть только утром или вечером, то остальные - Марс, Юпитер и Сатурн - бывают видны также и ночью. По временам одна или несколько планет могут быть вовсе не видны, поскольку они располагаются на небе поблизости от Солнца. В этом случае говорят, что планета находится в соединении с Солнцем. Если же планета располагается на небе вблизи точки, диаметрально противоположной Солнцу, то она находится в противостоянии. В этом случае планета появляется над горизонтом в то время, когда Солнце заходит, а заходит она одновременно с восходом Солнца. Следовательно, всю ночь планета находится над горизонтом. Соединение и противостояние, а также другие характерные расположения планеты относительно Солнца называются конфигурациями. Внутренние планеты (Меркурий и Венера), которые всегда находятся внутри земной орбиты, и внешние, которые движутся вне ее (все остальные планеты), меняют свои конфигурации по-разному. Названия различных конфигураций внутренних и внешних планет, которые характеризуют расположение планеты относительно Солнца на небе, приведены ниже.
Конфигурации планет. Поясняющий рисунок см. ниже справа.
- Рис.1 Западная элонгация для внутренней планеты и противостояние для внешней (Земля – T)
- Рис.2 Восточная элонгация для внутренней планеты и соединение для внешней
- Рис.3 Нижнее соединение для внутренней планеты и западная квадратура для внешней
- Рис.4 Верхнее соединение для внутренней планеты и восточная квадратура для внешней
Ясно, что условия видимости планеты в той или иной конфигурации зависят от ее расположения по отношению к Солнцу, которое планету освещает, и Земли, с которой мы ее наблюдаем. На рисунке выше показано, каково при различных конфигурациях взаимное расположение Земли Т, планеты Р1, Р2 и Солнца S в пространстве. Единственной конфигурацией, в которой может находиться любая планета, независимо от того, внутренняя она или внешняя, является верхнее соединение. В этом случае она находится на линии, соединяющей центры Солнца, Земли и планеты, за Солнцем - «выше» него. Поэтому Солнце, рядом с которым планета находится на небе, не дает возможности ее увидеть. Если же внутренняя планета расположена на той же линии между Землей и Солнцем, то происходит ее нижнее соединение с Солнцем. Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (от 0 до 180°). Когда оно составляет 90°, то говорят, что планета находится в квадратуре. Для внутренних планет максимально возможное угловое удаление от Солнца (в элонгации) невелико: для Венеры - до 48°, а для Меркурия - всего 28°. Конфигурации планет периодически повторяются.
Промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями планеты (например, верхними соединениями) называется ее синодическим периодом. Еще в глубокой древности, когда считалось, что планеты обращаются вокруг Земли, для каждой из них на основе многолетних наблюдений был определен синодический период обращения. Согласно гелиоцентрической системе, сама Земля обращается вокруг Солнца с периодом, равным году. Это ее движение необходимо учитывать, чтобы узнать периоды обращения планет в невращающейся инерциальной системе отсчета, или, как принято говорить, по отношению к звездам. Период обращения планеты вокруг Солнца по отношению к звездам называется звездным (или сидерическим) периодом. Очевидно, что по своей продолжительности синодический период планеты не совпадает ни с ее сидерическим периодом, ни с годом, который является звездным периодом обращения Земли. Рассмотрим, как связан синодический период планеты со звездными периодами Земли и самой планеты. Пусть звездный период обращения внешней планеты равен Р, звездный период Земли - Т, а синодический период - S. Тогда угловые скорости их движения по орбитам будут равны соответственно 360°/Р и 360°/T. От момента какой-либо конфигурации (например, противостояния) до следующей такой же конфигурации планета пройдет дугу своей орбиты, равную 360° S. За этот же промежуток времени (за синодический период) Земля пройдет дугу на 360° большую, которая равна 360°/T S. Тогда:
360°/T S-360°/P S=360°,
Почти такой же будет формула для внутренней планеты:
Следовательно, зная синодический период планеты, можно вычислить ее звездный период обращения вокруг Солнца.
Разработки уроков (конспекты уроков)
Среднее общее образование
Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (10-11)
Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
Цель урока
Анализировать условия видимости внешних и внутренних планет.
Задачи урока
- Проанализировать конфигурации планет как различие положения Солнца и планеты относительно земного наблюдателя; исследовать условия видимости планет при различных конфигурациях; ввести понятия синодического и сидерического периодов обращения планет и получить аналитическую зависимость между ними для внешних и внутренних планет.
Виды деятельности
-
Строить логичные устные высказывания, характеризовать условия видимости астрономических объектов (внешних и внутренних планет), извлекать информацию из текста научного содержания, осуществлять самоконтроль деятельности, использовать полученные знания в повседневной жизни, осуществлять рефлексию познавательной деятельности.
Ключевые понятия
-
Конфигурация планет, синодический период, сидерический период, внешние планеты, внутренние планеты, условия видимости планет, элонгация, соединение, противостояние, квадратура.
| № | Название этапа | Методический комментарий |
|---|---|---|
| 1 | 1. Мотивация к деятельности | В ходе беседы акцентируется внимание на обязательном наличии в научной теории элементов, рассмотренных на предыдущем занятии. |
| 2 | 2.1 Актуализация опыта и предшествующих знаний | После заполнения учащимися пропусков конкретизируется содержание теорий, подчеркиваются достоинства и недостатки данных теорий. |
| 3 | 2.2 Актуализация опыта и предшествующих знаний | При организации ответов на вопросы, представленные на экране, акцентируется внимание на значении уровня развития наблюдательной техники для подтверждения теоретических положений. |
| 4 | 3. Выявление затруднения и формулировка целей деятельности | Используя изображения, учитель организует беседу об отличиях современной картины мира от взглядов, существовавших во времена Коперника. Учащиеся подводятся к выводу об учете относительности движения, значимости наблюдений. Учитель подчеркивает, что большинство явлений люди наблюдают относительно системы отсчета, связанной с Землей. Формулируется тема урока. Учащимся предлагается сформулировать собственные вопросы к уроку. |
| 5 | 4.1 Открытие нового знания учащимися | Перед введением понятия «конфигурация планет» используется механическая модель Солнечной системы - анализируется процесс движения планет, подчеркивается, что система отсчета связана с Солнцем и звездами. Далее используются анимированные изображения для пояснения того, что наблюдаемый характер движения планет определяется выбором системы отсчета. |
| 6 | 4.2 Открытие нового знания учащимися | Используя иллюстрацию, учащиеся анализируют, на какие группы можно разделить планеты относительно возможных конфигураций; делают вывод о существовании внешних и внутренних планет. |
| 7 | 4.3 Открытие нового знания учащимися | Используя слайд-шоу, учитель организует обсуждение конфигураций, при которых условия для наблюдения внутренних планет являются наилучшими (элонгации); наихудшими (соединения). |
| 8 | 4.4 Открытие нового знания учащимися | Используя иллюстрацию, учитель организует беседу о возможных вариантах взаимного расположения внешних планет, Земли и Солнца. Внимание учащихся акцентируется на видимости планет в квадратурах, противостоянии, верхнем соединении. |
| 9 | 4.5 Открытие нового знания учащимися | Используя иллюстрацию, учитель акцентирует внимание учащихся на конфигурации, в которой может находиться любая планета независимо от того, является она внутренней или внешней; обсуждаются конфигурации, невозможные для внутренних/внешних планет. |
| 10 | 4.6 Открытие нового знания учащимися | Используя учебник, учащиеся заполняют таблицу, представленную на экране. По итогам работы участвуют в обсуждении результатов. |
| 11 | 4.7 Открытие нового знания учащимися | Учитель показывает анимацию с движением стрелок часов, проводит аналогию: движение секундной стрелки аналогично обращению вокруг Солнца внутренних планет, минутная стрелка показывает перемещение Земли, часовая – перемещение внешних планет. Внимание учащихся акцентируется на том, что «встречи» секундной и минутной стрелок происходят чаще, чем минутной и часовой. Кроме того, точки встречи располагаются в разных частях циферблата. Для реального движения планет это означает наблюдение одинаковых конфигураций в разных точках орбит в различное календарное время. Вводятся понятия синодического и сидерического периодов. |
| 12 | 4.8 Открытие нового знания учащимися | Фронтально обсуждается вывод зависимости между синодическим и сидерическим периодами обращения. |
| 13 | 5.1 Включение нового знания в систему | Учитель организует обсуждение ответов на вопросы и фронтальное решение задач на применение полученных знаний. |
| 14 | 5.2 Включение нового знания в систему | Учитель организует фронтальное решение задач на применение полученных знаний. |
| 15 | 5.3 Включение нового знания в систему | Учитель сопровождает процесс самостоятельного выполнения учащимися заданий с последующим обсуждением. |
| 16 | 6. Рефлексия деятельности | В ходе обсуждения ответов на рефлексивные вопросы необходимо акцентировать внимание на познавательных интересах учащихся. |
| 17 | 7. Домашнее задание |
Конфигурациями планет называют некоторые характерные взаимные расположения планет Земли и Солнца.
Прежде всего заметим, что условия видимости планет с Земли резко различаются для планет внутренних (Венера и Меркурий), орбиты которых лежат внутри земной орбиты, и для планет внешних (все остальные).
Внутренняя планета может оказаться между Землей и Солнцем или за Солнцем. В таких положениях планета невидима, так как теряется в лучах Солнца. Эти положения называются соединениями планеты с Солнцем. В нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а в верхнем соединении она от нас дальше всего (рис. 26).
Рис. 26. Конфигурации планет.
Легко видеть, что угол между направлениями с Земли на Солнце и на внутреннюю планету никогда не превышает определенной величины, оставаясь острым. Этот предельный угол называется наибольшим удалением планеты от Солнца . Наибольшее удаление Меркурия доходит до 28°, Венеры - до 48°. Поэтому внутренние планеты всегда видны вблизи Солнца либо утром в восточной стороне неба, либо вечером в западной стороне неба Из-за близости Меркурия к Солнцу увидеть Меркурий невооруженным глазом удается редко (рис. 26 и 27).
Венера отходит от Солнца на небе на больший угол, и она бывает ярче всех звезд и планет. После захода Солнца она дольше остается на небе в лучах зари и даже на ее фоне видна отчетливо Также хорошо она бывает видна и в лучах утренней зари. Легко понять, что в южной стороне неба и среди ночи ни Меркурия, ни Венеру увидеть нельзя.
Рис. 27. Расположение орбит Меркурия и Венеры относительно горизонта для наблюдателя, когда Солнце заходит (указаны фазы и видимый диаметр планет в разных положениях относительно Солнца при одном и том же положении наблюдателя).
Если, проходя между Землей и Солнцем, Меркурий или Венера проецируются на солнечный диск, то они тогда видны на нем как маленькие черные кружочки. Подобные прохождения по диску Солнца во время нижнего соединения Меркурия и особенно Венеры бывают сравнительно редко, не чаще чем через 7-8 лет.
Освещенное Солнцем полушарие внутренней планеты при разных положениях ее относительно Земли нам видно по-разному. Поэтому для земных наблюдателей внутренние планеты меняют свои фазы, как Луна. В нижнем соединении с Солнцем планеты повернуты к нам своей неосвещенной стороной и невидимы Немного в стороне от этого положения они имеют вид серпа. С увеличением углового расстояния планеты от Солнца угловой диаметр планеты убывает, а ширина серпа делается все большей. Когда угол при планете между направлениями на Солнце и на Землю составляет 90°, мы видим ровно половину освещенного полушария планеты. Полностью такая планета обращена к нам Своим дневным полушарием в эпоху верхнего соединения. Но тогда она теряется в солнечных лучах и невидима.
Внешние планеты могут находиться по отношению к Земле за Солнцем (в соединении с ним), как Меркурий и Венера, и тогда они тоже теряются в солнечных лучах Но они могут находиться и на продолжении прямой линии Солнце - Земля, так что Земля при этом оказывается между планетой и Солнцем. Такая конфигурация называется противостоянием. Она наиболее удобна для наблюдений планеты, так как в это время планета, во-первых, ближе всего к Земле, во-вторых, повернута к ней своим освещенным полушарием и, в-третьих, находясь на небе в противоположном Солнцу месте, планета бывает в верхней кульминации около полуночи и, следовательно, долго видна и до и после полуночи.
Моменты конфигураций планет, условия их видимости в данном году приводятся в «Школьном астрономическом календаре».
Конфигурациями планет называют некоторые характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца .
Прежде всего заметим, что условия видимости планет с Земли резко различаются для планет внутренних (Венера и Меркурий), орбиты которых лежат внутри земной орбиты, и для планет внешних (все остальные).
Внутренняя планета может оказаться между Землей и Солнцем или за Солнцем. В таких положениях планета невидима, так как теряется в лучах Солнца. Эти положения называются соединениями планеты с Солнцем. В нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а в верхнем соединении она от нас дальше всего (рис. 28).
Легко видеть, что угол между направлениями с Земли на Солнце и на внутреннюю планету никогда не превышает определенной величины, оставаясь острым. Этот предельный угол называется наибольшим удалением планеты от Солнца . Наибольшее удаление Меркурия доходит до 28°, Венеры - до 48°. Поэтому внутренние планеты всегда видны вблизи Солнца либо утром в восточной стороне неба, либо вечером в западной стороне неба. Из-за близости Меркурия к Солнцу увидеть эту планету невооруженным глазом удается редко.
Венера отходит от Солнца на небе на больший угол, и она бывает ярче всех звезд и планет. После захода Солнца она дольше остается на небе в лучах зари и даже на ее фоне видна.отчетливо. Также хорошо она бывает видна и в лучах утренней зари. Легко понять, что в южной стороне неба и среди ночи ни Меркурия, ни Венеры увидеть нельзя.
Если, проходя между Землей и Солнцем, Меркурий или Венера проецируются на солнечный диск, то они тогда видны на нем как маленькие черные кружочки. Подобные прохождения по диску Солнца во время нижнего соединения Меркурия и особенно Венеры бывают сравнительно редко, не чаще чем через 7-8 лет.
Освещенное Солнцем полушарие внутренней планеты при разных положениях ее относительно Земли нам видно по-разному (рис. 29). Поэтому для земных наблюдателей внутренние планеты меняют свои фазы, как Луна. В нижнем соединении с Солнцем планеты повернуты к нам своей неосвещенной стороной и невидимы. Немного в стороне от этого положения они имеют вид серпа. С увеличением углового расстояния планеты от Солнца угловой диаметр планеты убывает, а ширина серпа делается все большей. Когда угол при планете между направлениями на Солнце и на Землю составляет 90°, мы видим ровно половину освещенного полушария планеты. Полностью такая планета обращена к нам своим дневным полушарием во время верхнего соединения. Но тогда она теряется в солнечных лучах и невидима.
Внешние планеты могут находиться по отношению к Земле за Солнцем (в соединении с ним), как Меркурий и Венера, и тогда они тоже теряются в солнечных лучах. Но они могут находиться и на продолжении прямой линии Солнце - Земля, так что Земля при этом оказывается между планетой и Солнцем. Такая конфигурация называется противостоянием. Она наиболее удобна для наблюдений планеты, так как в это время планета, во-первых, ближе всего к Земле, во-вторых, повернута к ней своим освещенным полушарием и, в-третьих, находясь на небе в противоположном Солнцу месте, планета бывает в верхней кульминации около полуночи и, следовательно, долго видна и до и после полуночи.
Моменты конфигураций планет, условия их видимости в данном году приводятся в "Школьном астрономическом календаре".
2. Синодические периоды обращения планет и их связь с сидерическими периодами
Мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама обращается вокруг Солнца. Это движение Земли необходимо учитывать, чтобы узнать периоды обращения планет в невращающейся инерциальной системе отсчета, или, как часто говорят, по отношению к звездам.
Период обращения планет вокруг Солнца по отношению к звездам называется звездным или сидерическим периодом.
Чем ближе планета к Солнцу, тем больше ее линейная и угловая скорости и короче звездный период обращения вокруг Солнца.
Убедитесь в этом, изучив приложение V.
Однако из непосредственных наблюдений определяют не сидерический период обращения планеты, а промежуток времени, протекающий между ее двумя последовательными одноименными конфигурациями, например между двумя последовательными соединениями (противостояниями). Этот период называется синодическим периодом обращения . Определив из наблюдений синодические периоды 5, путем вычислений находят звездные периоды обращения планет Т.
Рассмотрим, как же связаны синодический и звездный периоды обращения планет на примере Марса.
Скорость движения планет тем больше, чем они ближе к Солнцу. Поэтому после противостояния Марса Земля станет его обгонять. С каждым днем она будет отходить от него все дальше. Когда она обгонит его на полный оборот, то снова произойдет противостояние.
Синодический период внешней планеты - это промежуток времени, по истечении которого Земля обгоняет планету на 360° при их движении вокруг Солнца.