Происхождение Солнечной системы. Конфигурация планет
Солнечная система - это система планет, в центре которой находится яркая звезда, источник энергии, тепла и света - Солнце.
По одной из теорий Солнце образовалось вместе с Солнечной системой около 4,5 миллиардов лет назад в результате взрыва одной или нескольких сверхновых звезд. Изначально Солнечная система представляла собой облако из газа и частиц пыли, которые в движении и под воздействием своей массы образовали диск, в котором возникла новая звезда Солнце и вся наша Солнечная система.
В центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по орбитам вращаются восемь крупных планет. Так как Солнце смещено от центра планетарных орбит, то за цикл оборота вокруг Солнца планеты то приближаются, то отдаляются по своим орбитам.
Восемь больших планет обращаются вокруг Солнца по эллипсам почти в одной плоскости.
В порядке удаления от Солнца - это Меркурий, Beнера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. С 2006 г. Плутон считается малой планетой
Планеты солнечной системы (http://bestanimation.ru/photo/raznoe/animacija_planety_solnechnoj_sistemy/49-0-3962)
В Солнечной системе множество малых планет (астероидов), большинство которых движется между орбитами Марса и Юпитера.
Вокруг Солнца обращаются кометы - небольшие тела, окруженные обширной оболочкой из разреженного газа. Большинство из них имеет эллиптические орбиты, выходящие за орбиту м. Плутона.
Комета. (https://giphy.com/gifs/comet-MEjqLmb8vJePC)
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.
Астероид Vesta, открыт 24 июля 2011года (http://www.astrophys.cz/asteroids.html)
Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Его пронизывают электромагнитные излучения; оно носитель магнитного и гравитационного полей
Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и примерно в 333 000 раз массивнее Земли. Масса всех планет составляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет движением всех членов Солнечной системы.
3. Конфигурации и
условия видимости планет
Конфигурациями планет называют некоторые характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца.
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).
Соединение – планета находится на прямой Земля - Солнце. В нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а в верхнем соединении она от нас дальше всего (невидима, так как теряется в лучах Солнца).
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 (восточная элонгация), либо вечером в западной стороне неба (западная элонгация). 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.
Венера проходит перед солнечным диском (http://astro.uni-altai.ru/films/VT-2004-ESO.html)
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 во время верхнего соединения. Но тогда она теряется в солнечных лучах и невидима.
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 положении наблюдателя).
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. Конфигурация противостояние – планета находится за Землей от Солнца.
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.
4 Определение расстояний и размеров тел в солнечной системе
Среднее расстояние всех планет от Солнца в астрономических единицах можно вычислить, используя третий закон Кеплера.
Определив среднее расстояние Земли от Солнца (т. е. значение 1 а. е.) в километрах, можно найти в этих единицах расстояния до всех планет Солнечной системы.
С 40-х годов 20 века радиотехника позволила определять расстояния до небесных тел посредством радиолокации. Российские и американские ученые уточнили радиолокацией расстояния до Меркурия, Венеры, Марса и Юпитера.
Классическим способом определения расстояний был и остается угломерный геометрический способ. Им определяют расстояния и до далеких звезд, к которым метод радиолокации неприменим.
Для измерения расстояний до тел Солнечной системы удобно взять радиус Земли. Наблюдают положения светила, например Луны, на фоне далеких звезд одновременно из двух различных пунктов. Определив из двух точек А и В направления на наблюдаемый объект, несложно вычислить угол р, под которым с этого объекта был бы виден отрезок, равный радиусу Земли. Следовательно, чтобы определить расстояния до небесных тел, нужно знать значение - радиуса нашей планеты.
Угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный к лучу зрения, называется горизонтальным параллаксом.
Чем больше расстояние до светила, тем меньше угол ρ.
Расстояние
где R
-
радиус Земли.
Приняв R за единицу, можно выразить расстояние до светила в земных радиусах.
Горизонтальный параллакс Луны составляет 57'. Все планеты и Солнце гораздо дальше, и их параллаксы составляют секунды дуги.
Параллакс Солнца, например, ρ
=
8,8".
Параллаксу Солнца соответствует среднее расстояние Земли от Солнца, примерно равное 150 000 000 км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1 а. е.). В астрономических единицах часто измеряют расстояния между телами Солнечной системы.
При малых углах sinρ≈ρ, если угол ρ выражен в радианах. Если ρ выражен в
секундах дуги, то вводится множитель 
,
где 206265 - число секунд в одном радиане.
Тогда
Расстояние модно найти:
3) Определение размеров светил
На рисунке Т - центр Земли, М - центр светила линейного радиуса r.
По определению горизонтального параллакса радиус Земли R виден со светила под углом ρ. Радиус же светила r виден с Земли под углом φ.
Угол, под которым с Земли виден диск светила, называется его угловым диаметром (или радиусом).
Поскольку 
и 
, то
Если
углы малы, то синусы пропорциональны углам, и можно написать:
Этот способ определения размеров светил применим только тогда, когда виден диск светила.
Зная расстояние D до светила и измерив его угловой радиус φ, можно вычислить его линейный радиус r: r = Dsin φ или r = D φ, если угол φ выражен в радианах.
Задачи.
1. На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его горизонтальный параллакс равен 0,9"?
Дано: Решение:
р = 0,9" Исходя из формулы
D-?
Отсюда 
2. Во сколько раз Солнце больше, чем Луна, если их угловые диаметры одинаковы, а горизонтальные параллаксы соответственно равны 8,8" и 57'?
3. Чему равен диаметр Луны, если она видна с расстояния 400 000 км, угловой диаметр 0,5°?
4. Чему равен угловой радиус Солнца, видимый с Земли, Плутона?
5. Определите линейный радиус луны, если во время наблюдений стало известно, что её горизонтальный параллакс в это время равен 57′, а угловой радиус — 15,5′. Радиус Земли принять равным 6400 км.
Контрольные вопросы:
1. Можно ли наблюдать Меркурий по вечерам на востоке?(нет)
2. Что такое соединение?
3. Можно ли наблюдать Венеру утром на востоке, а вечером на западе?(да)
4.Угловое расстояние планеты от Солнца равно 55°. Какая это планета, внутренняя или внешняя?
5. Что такое конфигурация?
6. Какие планеты могут пройти на фоне диска Солнца?
7. Во время каких конфигураций хорошо видны нижние планеты?
8. Во время каких конфигураций хорошо видны верхние планеты?
9. Что такое горизонтальный параллакс?
10. Что называется параллактическим смещением?
11. Когда верхняя планета находится в квадратуре?
12. Что такое элонгация?
13. При каком соединении можно наблюдать внутреннюю планету?
Домашнее задание
Задачи
1. Чему равен диаметр Луны, если она видна с расстояния 400000 км, угловой диаметр 30'?
2. Чему равен горизонтальный параллакс Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостоянии, если Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля?
3. Определите расстояние от Земли до Луны, если ее горизонтальный параллакс
4. Чему равен угловой радиус Марса в противостоянии, если его линейный радиус r= 3400 км, а горизонтальный параллакс 18″? Радиус Земли принять равным 6400км.
