Астрономия 10 класс Воронцов-Вельяминов (стр. 5 из 31)

4. Счет времени. Определение географической долготы. Календарь.

Из курса физической географии СССР вам известны понятия местно-
го, поясного и декретного счета времени, а также что разность
географических долгот двух пунктов определяют по разности мест-
ного времени этих пунктов. Эта задача решается астрономическими
методами, использующими наблюдения звезд. На основании опреде-
ления точных координат отдельных пунктов производится карто-
графирование земной поверхности.

Для счета больших промежутков времени люди с древних пор
использовали продолжительность либо лунного месяца, либо сол-
нечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклип-
тике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный
год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд. Он прак-
тически несоизмерим с сутками и с длиной лунного месяца — перио-
дом смены лунных фаз (около 29,5 сут). Это и составляет трудность
создания простого и удобного календаря. За многовековую историю
человечества создавалось и использовалось много различных сис-
тем календарей. Но все их можно разделить на три типа: солнеч-
ные, лунные и лунно-солнечные. Южные скотоводческие народы поль-
зовались обычно лунными месяцами. Год, состоящий из 12 лунных
месяцев, содержал 355 солнечных суток. Для согласования счета
времени по Луне и по Солнцу приходилось устанавливать в году
то 12, то 13 месяцев и вставлять в год добавочные дни. Проще и
удобнее был солнечный календарь, применявшийся еще в Древнем
Египте. В настоящее время в большинстве стран мира принят тоже
солнечный календарь, но более совершенноко устройства, называе-
мый григорианским, о котором говорится дальше.

При составлении календаря необходимо учитывать, что продол-
жительность календарного года должна быть как можно ближе к
продолжительности оборота Солнца по эклиптике и что календар-
ный год должен содержать целое число солнечных суток, так как
неудобно начинать год в разное время суток.

Этим условиям удовлетворял календарь, разработанный алек-

сандрийским астрономом Сознгеном и введенный в 46 г. до н. э. в
Риме Юлием Цезарем. Впоследствии, как вам известно из курса
физической географии, он получил название юлианского или
старого стиля. В этом календаре годы считаются трижды
подряд по 365 сут и называются простыми, следующий за ними год —
в 366 сут. Он называется високосным. Високосными годами в юли-
анском календаре являются те годы, номера которых без остатка
делятся на 4.

Средняя продолжительность года по этому календарю состав-
ляет 365 сут 6 ч, т. е. она примерно на 11 мин длиннее истинной.
В силу этого старый стиль отставал от действительного течения вре-
мени примерно на 3 сут за каждые 400 лет.

В григорианском календаре (новом стиле), введен-
ном в СССР в 1918 г. и еще ранее принятом в большинстве стран,
годы, оканчивающиеся на два нуля, за исключением 1600, 2000,
2400 и т. п. (т. е. тех, у которых число сотен делится на 4 без остат-
ка), не считаются високосными. Этим и исправляют ошибку в 3 сут,
накапливающуюся за 400 лет. Таким образом, средняя продолжи-
тельность года в новом стиле оказывается очень близкой к пе-
риоду обращения Земли вокруг Солнца.

К XX в. разница между новым стилем и старым (юлианским)
достигла 13 сут. Поскольку в нашей стране новый стиль был
введен только в 1918 г., то Октябрьская революция, совершенная
в 1917 г. 25 октября (по старому стилю), отмечается 7 ноября
(по новому стилю).

Разница между старым и новым стилями в 13 сут сохранится
и в XXI в., а в XXII в. возрастет до 14 сут.

Новый стиль, конечно, не является совершенно точным, но ошибка
в 1 сут накопится по нему только через 3300 лет.

I I . СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

6.СОСТАВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Из курса природоведения вы знаете, что Солнечную систему
составляют Солнце и планеты с их спутниками, что звезды рас-
положены от нас несравнимо дальше, чем планеты. Самая далекая
из известных планет — Плутон отстоит от Земли почти в 40 раз
дальше, чем Солнце. Но даже ближайшая к Солнцу звезда отстоит
от нас еще в 7000 раз дальше. Это огромное различие расстояний
до планет и звезд надо отчетливо осознать.

Девять больших планет обращаются вокруг Солнца по эллип-
сам (мало отличающимся от окружностей) почти в одной плоскости.
В порядке удаления от Солнца — это Меркурий', Венера, Земля (с
Луной), Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон (рис. 21).
Между Марсом и Юпитером обращается множество астероидов
(малых планет, названных так за их звездообразный вид в телескоп^.
Число уже известных астероидов более 2000. Вокруг Солнца обра-
щаются также кометы1 — большие образования из разреженного
газа с очень малым твердым ядром. Большинство из них имеет
эллиптические орбиты, выходящие за орбиту Плутона, так что диа-
метр последней лишь условно принимается за диаметр Солнечной
системы. Кроме этого, вокруг Солнца обращаются по эллипсам
бесчисленные метеорные тела размером от песчинки до
мелкого астероида. Вместе с астероидами и кометами они относятся
к малым телам Солнечной системы. Пространство между планетами
заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его
пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитных
и гравитационных полей.

Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в
333 000 раз массивнее Земли (рис. 22). Масса всех планет состав-
ляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца, поэтому оно силой
своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной
системы.

Соотношение размеров всех планет дано на рисунке 23.

1 В переводе с древнегреческого комета означает «косматое светило».

Рис. 21. План Солнечной системы (орби-
ты планет, более близких к Солн-
цу, чем Земля, не показаны).

Рис. 22. Сравнение масс Солнца и
некоторых планет:
1 — Земля; 2 — Юпитер-

Рис. 23. Сравнение размеров планет и Солнца.

Точные значения расстояний планет от Солнца, периоды их
обращения, вращения вокруг оси и другие характеристики планет
даны в таблице V приложения, а в тексте и в задачах часто
приводятся округленные значения, из которых достаточно запомнить
лишь те, которые даны в приложении I.

- ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ПЛАНЕТ И ИСКУССТВЕННЫХ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

1. Форма орбиты и скорость движения. Чем ближе планета к Солн-
цу, тем, больше ее линейная и угловая скорости и короче период
обращения вокруг Солнца. Мы наблюдаем планеты с Земли, которая
сама обращается вокруг Солнца. Это движение Земли необходимо
учитывать, чтобы узнать периоды обращения планет в невращающей-
ся 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. Наименьший
звездный период обращения у планеты Меркурий — 88 сут. У Марса
он составляет почти 2 года, а у Юпитера — 12 лет и, все возрастая
с удалением от Солнца, у Плутона доходит почти до 250 лет.

Заслуга открытия законов движения планет принадлежит вы-
дающемуся немецкому ученому Иоганну Кеплеру. В начале
XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы
законами Кеплера.

Первый закон Кеплера: каждая планета обращается по эллипсу,
в одном из фокусов которого находится Солнце (рис. 24).

Эллипсом (рис. 24) называ-
ется плоская замкнутая кривая,
имеющая такое свойство, что сум-
ма расстояний каждой ее точки
от двух точек, называемых фоку-
сами, остается постоянной. Эта
сумма расстояний равна длине боль-
шой оси DA эллипса (рис. 24).
Точка О — центр эллипса, К и 5 —
фокусы. Солнце находится в
данном случае в фокусе S.
DO = OA = а — большая по-
луось эллипса. Большая полуось
а является средним расстоянием пла-
неты от Солнца:

Ближайшая к Солнцу точка
орбиты А называется перигели-
ем, а самая далекая от него точка
D называется афелием.

Степень вытянутости эллипса
характеризуется его эксцентри

Иоганн Кеплер (1571—1630). Вы-
дающийся немецкий астроном и
математик, открывший законы дви-
жения планет вокруг Солнца. Кеп-
лер был активным сторонником
учения Коперника и своими рабо-
тами способствовал его утвержде-
нию и развитию.

ситетом е. Эксцентриситет равен отношению расстояния фо-
куса от центра (О К = OS) к длине большой полуоси а, т. е.

При совпадении фокусов с центром (е = 0) эллипс пре-
вращается в окружность.

Орбиты планет — эллипсы, мало отличающиеся от окружностей,
их эксцентриситеты малы. Например, эксцентриситет орбиты Земли

= 0,017.

Эксцентриситеты орбит у большинства комет близки к единице.
При е = 1 второй фокус эллипса удаляется в бесконечность, так
что орбита становится разомкнутой кривой (рис. 25), называемой
параболой. При е > 1 орбита является гиперболой
(рис. 25). Двигаясь по параболе или .гиперболе, тело только однажды
огибает Солнце и навсегда удаляется от него.

Кеплер открыл свои законы, изучая периодическое обращение
Марса вокруг Солнца. Ньютон, исходя из наблюдений движения
Луны и законов Кеплера, открыл закон всемирного тяготения. При
этом он доказал, что под действием взаимного тяготения тела могут
двигаться друг относительно друга по эллипсу (в частности, по
кругу), по параболе и по гиперболе. Ньютон установил, что вид
орбиты, которую описывает тело, зависит от его скорости в данном
месте орбиты.