К изучению конфигураций планет

Автор: Рощина Элла Вилениновна

Организация: МАОУ Лицей № 17

Населенный пункт: Архангельская область, г. Северодвинск

Календари астрономических событий года доступны всем пользователям сети Интернет и полезны для организации уроков астрономии, внеурочной деятельности по предмету и самостоятельной работы обучающихся. Эти календари предназначены для напоминания об основных астрономических явлениях и событиях года, а также ознакомления с условиями видимости ярких небесных тел, доступных наблюдению в небольшие астрономические приборы любительского уровня. При изучении астрономии в школе необходимо использовать астрономический календарь, так как он содержит информацию, необходимую для расширения знаний и для проведения наблюдений за звёздным небом.

В списке астрономических явлений можно найти даты прохождения Землёй основных точек её орбиты: перигелий (в начале января) и афелий (в начале июля), дни равноденствий (в марте и сентябре), дни солнцестояний (в июне и декабре). Далее необходимо рассмотреть особенности этих явлений, объяснить их периодичность.

Для наглядности можно на окружности (как модели земной орбиты) отметить положения Земли в эти даты. Начертить окружность произвольного радиуса (вытянутостью орбиты при схематичном изображении можно пренебречь), разделить её на 12 дуг (по количеству месяцев в году, можно не учитывать их различную продолжительность). Используя традиции тригонометрического круга, положение Земли на 1 января отметить в крайней правой точке (движение  как раз против часовой стрелки).

Используя информацию из календарей за прошлые года (например, 2020, 2021, 2022) и текущего года, можно организовать мини-исследование и сравнить промежутки времени между прохождением Землёй перигелия и афелия, между днями солнцестояний и равноденствий. Это исследование помогает осознать особенности нахождении Земли в данных  точках орбиты, сделать вывод о неравномерности движения Земли по орбите вокруг Солнца.

На рисунке – Земля в 2023 году (даты прохождения перигелия, афелия, точек равноденствий и солнцестояний взяты из календаря).

По календарю астрономических событий года можно начать изучение темы «Конфигурации планет».  Например, легко заметить, что соединения и элонгации Меркурия повторяются очень часто, а у Венеры – редко. Это можно объяснить, используя формулу синодического периода для внутренних (нижних) планет. Меркурий – внутренняя планета с малым сидерическим периодом, поэтому синодический период тоже небольшой (в отличие от Венеры).

Для наглядности при изучении конфигураций планет можно использовать схематичный рисунок. Удобнее проанализировать конфигурации Венеры, потому что её орбита менее вытянутая (эксцентриситет значительно меньше, чем у Меркурия). Надо начертить орбиты Венеры и Земли в виде концентрических окружностей (радиусы отличаются примерно в 1,4 раза). Внешнюю окружность (орбиту Земли) разделить на 12 дуг (по количеству месяцев), как в предыдущем случае. По календарю астрономических событий текущего года найти даты элонгаций (утренних и вечерних) и соединений (верхних и нижних), отметить положение Земли на её орбите в эти даты. Далее построением показать положение Венеры в соответствующих конфигурациях. Следует разобраться в названиях элонгаций: почему восточная является и вечерней, а западная называется в календаре утренней. Применение схематичных рисунков делает изучение этой темы более доступным и интересным, вызывает  желание проводить астрономические наблюдения, следить за текущими событиями. Если в календаре указан угол элонгации, то есть возможность использовать реальные данные в расчётных задачах по этой теме.

На рисунке – конфигурации Венеры (даты элонгаций и соединения взяты по календарю астрономических событий 2023 года).

Для внешних планет в календаре мы найдём даты для противостояний и соединений, к сожалению, отсутствуют квадратуры (но их даты можно вычислить). Для наглядности так же можно использовать схематичный рисунок: удобно использовать данные по Юпитеру. Надо начертить орбиты Юпитера и Земли в виде концентрических окружностей, но в этом случае окружность меньшего радиуса – орбита Земли, а большего – орбита Юпитера. В реальности радиусы орбит Земли и Юпитера отличаются в 5,2 раза, но соблюдать это масштаб не обязательно. Внутреннюю окружность (орбиту Земли) разделить на 12 дуг (по количеству месяцев), как в предыдущем случае. Отметить положение Земли в дни противостояний Юпитера в последовательные года (например, в 2021 и 2022)  и построением найти положение Юпитера.

По рисунку легко сделать вывод, что сидерический период Юпитера во много раз больше земного, позволяет понять и запомнить, что синодический период для внешних планет больше нашего календарного года. Используя этот рисунок можно даже определить примерную дату (начало, середина или конец месяца), когда эта конфигурация снова повторится (например, для 2023 или 2024 года) или установить прошедшую (для 2019 года). Проверить можно расчётами по формуле синодического периода для внешних планет. Проверку можно подтвердить потом по реальным календарям на следующий или предыдущий год.

На рисунке – противостояния Юпитера (даты противостояний взяты по календарям 2021, 2022, 2023 г.г.)

При объяснении петлеобразного движения планет можно использовать даты стояний планет (до и после противостояний для внешних планет, до и после нижнего соединения для внутренних планет). Это делает обсуждение более реальным и интересным, а объяснение – более понятным. К сожалению, даты стояний планет не всегда указывают в календарях.

 

 

 

Список источников

http://edu.zelenogorsk.ru/astron/calendar/2023/mycal23.htm

Опубликовано: 14.11.2023