🗊Презентация Видимые движения небесных тел. Законы Кеплера

Презентация по физике на тему: «Видимые движения небесных тел .Законы Кеплера.» «Астрономия заставляет душу смотреть вверх и ведет нас из этого мира в другой.» Платон .

Издавна люди наблюдали на небе такие явления как видимое вращение звездного неба, смена фаз Луны, восход и заход небесных светил, видимое движение Солнца по небу в течение дня, солнечные затмения, изменение высоты Солнца над горизонтом в течение года, лунные затмения. Было ясно, что все эти явления связаны, прежде всего, с движением небесных тел, характер которого люди пытались описать при помощи простых визуальных наблюдений, правильное понимание и объяснение которых складывалось веками. 

раз из наблюдений Первые письменные упоминания о небесных телах возникли в древнем Египте и Шумере. Древние различали на небесном своде три типа тел: звёзды, планеты и "хвостатые звёзды". Отличия происходят как

Звёзды Массивные газовые шары, излучающие свет и удерживаемые силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которых происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза. Поэтому считалось, что звёзды "закреплены" на небесной сфере.

«Хвостатые звёзды» Кометы -  небольшие небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по коническому сечению  с весьма растянутой орбитой. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли.

Планеты Это небесные тела, вращающиеся по орбите вокруг звезды или её остатков. Достаточно массивные, чтобы стать округлыми под действием собственной гравитации, но недостаточно массивные для начала термоядерной реакции. В настоящее время насчитывается 8 планет ,не считая Плутон, который с 2006 года перестали считать планетой из-за его размеров. А также планеты «Х»

Меркурий (1) Ближайшая к Солнцу планета. У Меркурия нет спутников. Её поверхность покрыта кратерами, возникшими около 3,5 млрд. лет назад вследствие массированных бомбардировок метеоритами. Диаметр кратеров достигает 1000 км. Атмосфера Меркурия сильно разряжена, состоит в основном из гелия .Так как планета расположена очень близко к Солнцу и не имеет атмосферы, которая бы сохраняла тепло по ночам, температура на поверхности колеблется от -180 до +440 градусов Цельсия. По земным меркам, полный оборот вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 суток.

Вид планеты Меркурий

Венера (2) Венера – вторая по близости к Солнцу планета солнечной системы. Спутников не имеет. Атмосфера состоит из углекислого газа с примесями азота и кислорода. Давление воздуха на планете составляет более 90 атмосфер, что в 35 раз больше земного. Углекислый газ и, как следствие, парниковый эффект, уплотненная атмосфера, а также близость к Солнцу позволяют Венере носить титул «самой горячей планеты». Температура на ее поверхности может достигать 460°С.

Вид планеты Венера Венера – один из самых ярких объектов на земном небе после Солнца и Луны.

Земля (3) Земля – это единственная известная на сегодня планета во Вселенной, на которой есть жизнь. Возраст Земли составляет около 4,5 млрд. лет, а жизнь появилась на планете около 3,5 млрд. лет назад. Луна – естественный спутник, самый большой из спутников планет земной группы. Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер остальных планет благодаря присутствию жизни. Большая часть атмосферы состоит из азота, также в ее состав входят кислород, аргон, углекислый газ и водяной пар. Озоновый слой и магнитное поле Земли, в свою очередь, ослабляют опасное для жизни влияние солнечной и космической радиации.

Вид планеты Земля Из-за углекислого газа, содержащегося в атмосфере, на Земле также имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но без него температура воздуха была бы приблизительно на 40°С ниже. Без атмосферы и колебания температуры были бы очень существенными: по подсчетам ученых, от -100°С по ночам до +160°С днем. Около 71% поверхности Земли занимает мировой океан, остальные 29% - это континенты и острова.

Марс (4) Марс – седьмая по размеру планета в Солнечной системе. «Красная планета», как его еще называют благодаря наличию большого количества оксида железа в грунте. У Марса есть два спутника: Деймос и Фобос. Атмосфера Марса сильно разряжена, а расстояние до Солнца почти в полтора раза больше, чем у Земли. Поэтому среднегодовая температура на планете равняется -60°С, а перепады температур в некоторых местах достигают 40 градусов в течение суток.

Вид планеты Марс Отличительными чертами поверхности Марса являются ударные кратеры и вулканы, долины и пустыни, ледяные полярные шапки наподобие земных. На Марсе расположена самая высокая гора в Солнечной системе: потухший вулкан Олимп, высота которого - 27 км! А также самый крупный каньон: Долина Маринера, глубина которого достигает 11 км, а протяженность – 4500 км.

Юпитер(5) Юпитер – это самая большая планета Солнечной системы. Она в 318 раз тяжелее Земли, и почти в 2,5 раза массивнее, чем все планеты нашей системы вместе взятые. По своему составу Юпитер напоминает Солнце – он состоит преимущественно из гелия и водорода – и излучает огромное количество тепла, равное 4*1017 Вт. Однако для того, чтобы стать звездой наподобие Солнца, Юпитер должен быть еще в 70-80 раз тяжелее. Вследствие определенных процессов во внутренней атмосфере Юпитера, в его внешней атмосфере возникает множество вихревых структур, например, полосы облаков коричнево-красных оттенков, а также Большое красное пятно – гигантский шторм, известный с XVII века.

Вид планеты Юпитер У Юпитера целых 63 спутника, перечислить из которых имеет смысл лишь самые большие – Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. Ганимед является самым крупным спутником в Солнечной системе, он превосходит в размерах даже Меркурий.

Сатурн (6) Сатурн – вторая по размеру планета Солнечной системы. Визитная карточка Сатурна – это, конечно же, его система колец, которая состоит в основном из ледяных частиц разного размера (от десятых долей миллиметра до нескольких метров), а также горных пород и пыли. У Сатурна 62 спутника, крупнейшие из которых – Титан и Энцелад. По своему составу Сатурн напоминает Юпитер, однако по плотности он уступает даже обыкновенной воде.

Вид планеты Сатурн Внешняя атмосфера планеты выглядит спокойной и однородной, что объясняется очень плотным слоем тумана. Однако скорость ветра местами может достигать 1800 км/ч. При средней температуре минус 288 градусов по Фаренгейту (минус 178 градусов по Цельсию), Сатурн является довольно прохладной планетой. 

Уран (7) Уран – это первая планета, обнаруженная с помощью телескопа, а также единственная планета в Солнечной системе, которая оборачивается вокруг Солнца, «лежа на боку». Состав планеты отличается от газовых гигантов наличием большого количества высокотемпературных модификаций льда. Поэтому, наряду с Нептуном, ученые определили Уран в категорию «ледяных гигантов». И если Венера обладает титулом «самой горячей планеты» Солнечной системы, то Уран – это самая холодная планета с минимальной температурой около -224°С.

Вид планеты Уран У Урана 27 спутников, которые названы в честь шекспировских героев. Наибольшие из них – Оберон, Титания и Умбриель.

Нептун (8) Нептун – самая удаленная от центра планета Солнечной системы. Интересна история его открытия: прежде чем наблюдать планету в телескоп, ученые с помощью математических расчетов вычислили ее положение на небе. Произошло это после обнаружения необъяснимых изменений при движении Урана по собственной орбите. По составу Нептун очень похож на Уран, поэтому является вторым «ледяным гигантом». Однако, подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун обладает внутренним источником тепла и излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Синий цвет планете придают следы метана во внешних слоях атмосферы.

Вид планеты Нептун На сегодня науке известны 13 спутников Нептуна. Самый крупный из них – Тритон – единственный спутник, который движется в направлении, обратном вращению планеты. Против вращения планеты дуют также самые быстрые ветра в Солнечной системе: их скорость достигает 2200 км/ч.

Плутон Крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект и десятое по массе (без учёта спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца — после восьми планет и Эриды. Первоначально Плутон причисляли к обычным планетам, но сейчас он считается карликовой планетой и самым крупным объектом в поясе Койпера. Как и большинство тел пояса Койпера, Плутон состоит в основном из камня и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны в шесть раз, а объём — в три раза. Площадь поверхности Плутона примерно равна площади России.

Вид планеты Плутон Поскольку Плутон находится очень далеко от Земли о его размерах и условиях на его поверхности известно очень мало. Известно,что Плутон имеет атмосферу. По имеющимся данным, масса Плутона менее одной пятой массы Земли, а диаметр - около двух третьих от диаметра Луны Поверхность Плутона предположительно состоит из скалистого основания, покрытого мантией из водяного льда, замёрзшего метана и азота.

Тайна планеты «Х» Планета Х представляет собой объект размером с Нептун и в десять раз тяжелее Земли. Небесное тело вращается вокруг Солнца по сильно вытянутой и наклоненной к земной орбите с периодом в 15 тысяч лет. Средняя температура:-230 °C Спутники : Дисномия Дата открытия:5 января 2005 г. Первооткрыватели : Майкл Браун, Чедвик Трухильо ,  Дэвид Рабиновиц

Как возникла планета «Х»? Точного ответа на вопрос о происхождении Планеты Х астрономы пока дать не могут. Они склоняются к следующей гипотезе. На заре существования Солнечной системы в ней было пять крупных протопланет, четыре из которых сформировали современные Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Однако примерно через три миллиона лет после их рождения гравитация двух первых небесных тел выкинула Протопланету Х за пределы орбиты Нептуна.

Вид планеты «Х» (Эриды )  Эрида претендовала на статус десятой планеты. Однако 24 августа 2006 года Международный и астрономический союз утвердил определение классической планеты, которому Эрида, как и Плутон, не соответствует. Таким образом, хотя статус Плутона как планеты уже давно оспаривался из-за открытия других транснептуновых объектов , именно открытие Эриды подтолкнуло процесс его пересмотра вместо признания Эриды планетой..

Законы Кеплера  Три закона движения планет относительно Солнца были выведены эмпирически немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века. 

Это стало возможным благодаря многолетним наблюдениям датского астронома Тихо Браге.  Датский астроном   астролог и алхимик  эпохи Возрождения. Первым в Европе начал проводить систематические и высокоточные астрономические наблюдения.

Три закона Кеплера  I. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. II. (Закон равных площадей). Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. III. Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит. 

После того как Кеплер сформулировал три закона движения небесных тел и разрушил многовековые наивные представления о простом круговом движении планет вокруг Земли, доказал расчетами и наблюдениями, что орбиты движения небесных тел могут быть только эллиптическими стало наконец ясно, что видимое движение планет складывается из: перемещения наблюдателя по поверхности Земли вращения Земли вокруг Солнца собственных движений небесных тел .

Наиболее просто видимое движение планет и Солнца описывается в системе отсчета, связанной с Солнцем. Такой подход получил название гелиоцентрической системы мира и был предложен польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543).  В античные времена и вплоть до Коперника полагали, что в центре Вселенной расположена Земля и все небесные тела обращаются по сложным траекториям вокруг нее. Эта система мира называется геоцентрической системой мира. 

Характер движения планеты зависит от того, к какой группе она принадлежит. Поэтому по отношению к орбите и условиям видимости с Земли планеты разделяются на внутренние (Меркурий, Венера) и внешние (Марс, Сатурн, Юпитер, Уран, Нептун, Плутон), или соответственно, по отношению к Земной орбите, на нижние и верхние.  Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово " планета " в переводе с древнегреческого означает " блуждающая " или " бродяга ". Траектория движения небесного тела называется его орбитой. Скорости движения планет по орбитам убывают с удалением планет от Солнца.

Презентация окончена. Спасибо за внимание .