Прецессия и нутация земной оси

Вследствие возмущающего деяния, оказываемого на вращение Земли телами Галлактики, ось вращения Земли совершает в пространстве очень сложное движение. Земля имеет форму сфероида, и потому разные части сфероида притягиваются Солнцем и Луной неравномерно.

1. Ось медлительно обрисовывает конус, оставаясь всё время наклонённой к плоскости движения Земли под углом около 66º,5. Это Прецессия и нутация земной оси движение именуется прецессионным, период его около 26 000 лет. Оно определяет среднее направление оси в пространстве в разные эры.

2. Ось вращения Земли совершает разные маленькие колебания около собственного среднего положения, главные из которых имеют период 18,6 года, (этот период есть период воззвания узлов лунной орбиты, потому что нутация есть следствие деяния притяжения Луны на Прецессия и нутация земной оси Землю) и именуются нутацией земной оси. Нутационные колебания появляются, так как прецессионные силы Солнца и Луны безпрерывно меняют свою величину и направление. Они = 0, когда Солнце и Луна находятся в плоскости экватора Земли и добиваются максимума при самом большом удалении от него. Настоящий полюс мира вследствие нутации обрисовывает вокруг среднего Прецессия и нутация земной оси полюса сложную кривую. Его движение на небесной сфере совершается примерно по эллипсу, большая полуось которого равна 18",4, а малая 13",7. Вследствие прецессии и нутации обоюдное размещение полюсов мира и полюсов эклиптики безпрерывно меняется.

3. Притяжение планет не достаточно, чтоб вызывать конфигурации положений земной оси. Но планетки оказывают влияние на положение Прецессия и нутация земной оси земной орбиты. Конфигурации положений плоскости эклиптики под воздействием притяжения планет именуется планетной прецессией.

Полюс мира, определяемый средним направлением оси вращения Земли, т.е. владеющий только прецессионным движением, именуется средним полюсом мира. Настоящий полюс мира учитывает и нутационные движения оси. Средний полюс мира вследствие прецессии за 26 000 лет обрисовывает около полюса эклиптики Прецессия и нутация земной оси окружность радиусом 23º,5. За один год перемещение среднего полюса мира на небесной сфере составляет около 50",3. На такую же величину передвигаются на запад и равноденственные точки, двигаясь навстречу видимому годичному движению Солнца. Это явление именуется предварением равноденствий. Вследствие этого Солнце попадает в равноденственные точки ранее, чем на то же самое Прецессия и нутация земной оси место на фоне звёзд. Полюс мира обрисовывает незамыкающийся круг на небесной сфере. 2000 лет до н.э. полярной звездой была a Дракона, через 12 000 лет полярной станет a Лиры. Сначала нашей эпохи точка вешнего равноденствия находилась в созвездии Овна, а точка осеннего равноденствия в созвездии Весов. На данный момент точка вешнего равноденствия находится Прецессия и нутация земной оси в созвездии Рыб, а осеннего в созвездии Девы.

Прецессионное движение полюса мира вызывает изменение координат звёзд со временем. Воздействие прецессии на координаты:

da/dt = m + n sin a tg d,

dd/dt = n sin a,

где da/dt, dd/dt - конфигурации координат за год, m - годовая прецессия по прямому Прецессия и нутация земной оси восхождению, n - годовая прецессия по склонению.

Из-за непрерывного конфигурации экваториальных координат звёзд, происходит неспешное изменение вида звёздного неба для данного места на Земле. Некие невидимые ранее звёзды будут всходить и входить, а некие видимые - станут невосходящими. Так, через несколько тыщ лет в Европе можно будет следить Южный Крест Прецессия и нутация земной оси, но нельзя будет узреть Сириус и часть созвездия Ориона.

Прецессия была открыта Гиппархом и объяснена И. Ньютоном.

Задачка N тел.

Задачка определения четырёх и поболее тел, притягивающих друг дружку по закону Ньютона, ещё более сложна, чем задачка трёх тел и в общем виде до сего времени не решена Прецессия и нутация земной оси.

Задачка N тел в общем виде формулируется последующим образом: “В пустом пространстве помещено N свободных вещественных точек, которые притягиваются друг к другу по закону Ньютона. Заданы их исходные координаты и исходные скорости. Найти следующее движение этих точек”.

Для исследования движений N тел применяется способ вычисления возмущений, позволяющий отыскать приближённое Прецессия и нутация земной оси решение задачки. На данный момент существует целый ряд способов для приближённого решения задачки, позволяющих для каждой определенной системы тел с данными определенными исходными критериями выстроить траектории перемещения с хоть какой подходящей для практики точностью для хоть какого ограниченного отрезка времени.

На ЭВМ было промоделировано движение 5 наружных планет Галлактики за Прецессия и нутация земной оси 400 лет - с 1653 по 2060 год. Результаты вычислений совпали с данными наблюдений. Но определенные численные способы не могут дать ответы на многие вопросы высококачественного нрава, к примеру:

- Будет ли одно из тел всегда оставаться в некой области места либо сумеет удалиться в бесконечность?

- Может ли расстояние меж какими-либо Прецессия и нутация земной оси 2-мя из этих тел неограниченно убывать, либо, напротив, это расстояние будет заключено в определённых границах?

- Распадётся ли когда-нибудь Галлактика, если считать, что она состоит из тел, движение которых возмущается малыми силами со стороны всех других небесных тел?

Пьер Симон Лаплас в 1799 - 1825 гг. решал ограниченную задачку о движении планет и Прецессия и нутация земной оси их спутников под действием силы тяготения Солнца и их обоюдного гравитационного воздействия. Лаплас учёл движения 18 тел. Он считал, что четкое движение планет периодически нарушается и нужно наружное вмешательство, чтоб вернуть порядок. В.И. Арнольд обосновал несколько теорем, по которым следует, что Галлактика не распадётся ещё многие миллионы лет.

Открытие Прецессия и нутация земной оси новых планет.

В 1781 году Вильям Гершель открыл новейшую огромную планетку Уран, которую ранее воспринимали за звезду. К 1840 году стало ясно, что орбита Урана отличается от предсказанной по теории Ньютона. В орбите были приметны отличия от на теоретическом уровне вычисленной линии движения. Было изготовлено предположение, что, движение Урана возмущает какое Прецессия и нутация земной оси-то мощное тело, находящееся за его орбитой.

Ж.Ж. Леверье и Дж.К. Адамс независимо друг от друга вычислили положение этого тела. Адамс отдал свои вычисления в Гринвичскую и Кембриджскую обсерватории, но на их не направили подабающего внимания. Леверье сказал о своём открытии в Берлинскую обсерваторию Иоганну Готфриду Галле. Он сходу Прецессия и нутация земной оси начал поиски объекта и нашел его на расстоянии 1ºот вычисленного. Это оказалась планетка Нептун.

В 80-х годах XX столетия на ЭВМ было промоделировано движение 5 наружных планет Галлактики за 400 лет - с 1653 по 2060 год. Результаты проявили, что за орбитой Плутона нет никакой планетки, приметно возмущающей орбиты уже Прецессия и нутация земной оси узнаваемых планет. Но, сам Плутон практически не оказывает влияние на орбиту Нептуна из-за собственной малой массы. Если за орбитой Плутона находятся такие же маломассивные планетки, то их практически нереально найти. Может быть, что существует мощное тело, движущееся по очень вытянутой эллиптической орбите, период воззвания которого существенно превосходит рассмотренные 400 лет Прецессия и нутация земной оси. Существует предположение, что это тело, находясь на расстоянии около 30 тыс. а.е. от Солнца, имея массу сравнимую с массой Юпитера, повсевременно выбивает кометы из Облака Оорта, заставляя их двигаться к центру Галлактики.

Контрольные вопросы:

  1. Какие есть способы определения масс небесных тел?
  2. Можно ли по третьему закону Кеплера отыскать Прецессия и нутация земной оси массу планетки, у которой нет спутника?
  3. Что такое прилив?
  4. Как нередко на Земле бывают приливы?
  5. Что такое прикладной час?
  6. Какая наибольшая высота приливной волны?
  7. Чем объясняются приливы и отливы?
  8. Кто в первый раз верно растолковал явление приливов и отливов?
  9. Что такое прецессия?
  10. Каковой период прецессии?
  11. Что такое нутация?
  12. Каковой период нутации Прецессия и нутация земной оси?
  13. Что такое предварение равноденствий?
  14. Почему прецессия приводит к изменению экваториальных координат?
  15. Где будет Северный полюс мира через 12 тыс. лет?
  16. Как формулируется задачка N тел?
  17. Какие есть трудности при решении задачки N тел?
  18. Какая планетка была открыта при помощи учета возмущений в движении другой планетки?
  19. Есть ли мощные планетки за Прецессия и нутация земной оси орбитой Нептуна?

Задачки:

1. Вычислить массу Нептуна относительно массы Земли, зная, что его спутник отстоит от центра планетки на 354 тыс. км и период воззвания равен 5 суткам 21 часу.

Ответ: 17,1 массы Земли.

2. Радиус Марса меньше радиуса Земли в 1,88 раза, а средняя плотность меньше в 1,4 раза. Обусловьте ускорение силы тяжести на поверхности Прецессия и нутация земной оси Марса, если ускорение силы тяжести на поверхности Земли равно 9,81 м/с2.

Ответ: gМ » 3,6 м/с2.

3. Оцените массу Сатурна, зная, что спутник его Титан обращается вокруг планетки с периодом 15,9 сут на среднем расстоянии 1220 тыс. км. Для Луны эти величины равны соответственно 27,3 сут и 384 тыс. км.

Ответ: Масса планетки Сатурн составляет приблизительно 95 масс Прецессия и нутация земной оси Земли.

4. Обусловьте массу планетки Плутон (в массах Земли), зная, что ее спутник Харон обращается вокруг планетки с периодом 6,4 сут на среднем расстоянии 19,6 тыс. км. Для Луны эти величины равны соответственно 27,3 сут и 384 тыс. км.

Ответ: Масса планетки Плутон составляет 0,0024 масс Земли.

Литература:

  1. Астрономический календарь. Неизменная часть. М Прецессия и нутация земной оси. Наука. 1981.
  2. Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. М., Эдиториал УРСС, 2004.
  3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений по астрономии. М. Наука. 1974.
  4. Галузо И.В., Голубев В.А., Шимбалев А.А. Планирование и методика проведения уроков. Астрономия в 11 классе. Минск. Аверсэв. 2003.

Тема №5

Атмосфера Солнца

Вопросы программки Прецессия и нутация земной оси:

- Хим состав солнечной атмосферы;

- Вращение Солнца;

- Потемнение солнечного диска к краю;

- Наружные слои солнечной атмосферы: хромосфера и корона;

- Радио- и рентгеновское излучение Солнца.

Короткое содержание:

Хим состав солнечной атмосферы;

В видимой области излучение Солнца имеет непрерывный диапазон, на фоне которого приметно несколько 10-ов тыщ тёмных линий поглощения, именуемых фраунгоферовыми. Большей Прецессия и нутация земной оси интенсивности непрерывный диапазон добивается в синезелёной части, у длин волн 4300 - 5000 А. В обе стороны от максимума интенсивность диапазона убывает.

Внеатмосферные наблюдения проявили, что Солнце испускает в невидимые коротковолновую и длинноволновую области диапазона. В более коротковолновой области диапазон резко изменяется. Интенсивность непрерывного диапазона стремительно падает, а тёмные фраунгоферовы полосы сменяются Прецессия и нутация земной оси эмиссионными.

Самая мощная линия солнечного диапазона находится в ультрафиолетовой области. Это резонансная линия водорода La с длиной волны 1216 А. В видимой области более интенсивны резонансные полосы Н и К ионизованного кальция. После их по интенсивности идут 1-ые полосы бальмеровской серии водорода Ha, Hb, Hg, потом резонансные полосы натрия, полосы Прецессия и нутация земной оси магния, железа, титана, других частей. Другие бессчетные полосы отождествляются со спектрами около 70 узнаваемых хим частей из таблицы Д.И. Менделеева. Присутствие этих линий в диапазоне Солнца свидетельствует о наличии в солнечной атмосфере соответственных частей. Установлено присутствие на Солнце водорода, гелия, азота, углерода, кислорода, магния, натрия, железа, кальция, др. частей Прецессия и нутация земной оси.

Преобладающим элементом на Солнце является водород. На его долю приходится 70% массы Солнца. Последующим является гелий - 29% массы. На другие элементы совместно взятые приходится чуток больше 1%.

Вращение Солнца

Наблюдения отдельных деталей на солнечном диске, также измерения смещений спектральных линий в разных его точках молвят о движении солнечного вещества вокруг 1-го Прецессия и нутация земной оси из солнечных поперечников, именуемого осью вращения Солнца.

Плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная к оси вращения, именуется плоскостью солнечного экватора. Она образует с плоскостью эклиптики угол в 7015’ и пересекает поверхность Солнца по экватору. Угол меж плоскостью экватора и радиусом, проведённым из центра Солнца в данную точку на его Прецессия и нутация земной оси поверхности именуется гелиографической широтой.

Угловая скорость вращения Солнца убывает по мере удаления от экватора и приближения к полюсам.

В среднем w = 14º,4 - 2º,7 sin2B, где В - гелиографическая широта. Угловая скорость измеряется углом поворота за день.

Сидерический период экваториальной области равен 25 суток, поблизости полюсов он добивается 30 суток. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца Прецессия и нутация земной оси его вращение кажется более замедленным и равно 27 и 32 суток соответственно (синодический период).

Потемнение солнечного диска к краю

Фотосферой именуется основная часть солнечной атмосферы, в какой появляется видимое излучение, имеющее непрерывный нрав. Таким макаром, она испускает фактически всю приходящую к нам солнечную энергию. Фотосфера - это узкий слой газа Прецессия и нутация земной оси протяжённостью в несколько сотен км, довольно непрозрачный. Фотосфера видна при конкретном наблюдении Солнца в белоснежном свете в виде кажущейся его “поверхности”.

При наблюдении солнечного диска приметно его потемнение к краю. По мере удаления от центра, яркость убывает очень стремительно. Этот эффект разъясняется тем, что в фотосфере происходит рост температуры с глубиной.

Разные Прецессия и нутация земной оси точки солнечного диска охарактеризовывают углом q, который составляет луч зрения с нормалью к поверхности Солнца в рассматриваемом месте. В центре диска этот угол равен 0, и луч зрения совпадает с радиусом Солнца. На краю q = 90 и луч зрения скользит повдоль касательной к слоям Солнца. Большая часть излучения некого слоя газа Прецессия и нутация земной оси исходит от уровня, находящегося на оптической глубине t=1. Когда луч зрения пересекает слои фотосферы под огромным углом q, оптическая глубина t=1 достигается в более наружных слоях, где температура меньше. Вследствие этого интенсивность излучения от краёв солнечного диска меньше интенсивности излучения его середины.

Уменьшение яркости солнечного диска к краю Прецессия и нутация земной оси в первом приближении может быть представлено формулой:

I (q) = I0(1 - u + cos q),

где I (q) - яркость в точке, в какой луч зрения составляет угол q с нормалью, I0 - яркость излучения центра диска, u - коэффициент пропорциональности, зависящий от длины волны.

Зрительные и фотографические наблюдения фотосферы позволяют найти её узкую Прецессия и нутация земной оси структуру, напоминающую тесновато расположенные кучевые облака. Светлые округленные образования именуются гранулками, а вся структура - грануляцией. Угловые размеры гранул составляют менее 1″ дуги, что соответствует 700 км. Любая отдельная гранулка существует 5-10 минут, после этого она распадается и на её месте образуются новые гранулки. Гранулки окружены тёмными промежутками. В гранулках вещество подымается, а вокруг Прецессия и нутация земной оси их опускается. Скорость этих движений 1-2 км/с.

Грануляция - проявление конвективной зоны, расположенной под фотосферой. В конвективной зоне происходит смешивание вещества в итоге подъёма и опускания отдельных масс газа.

Предпосылкой появления конвекции в внешних слоях Солнца являются два принципиальных происшествия. С одной стороны, температура конкретно под фотосферой очень стремительно Прецессия и нутация земной оси растёт вглубь и лучеиспускание не может обеспечить выхода излучения из более глубочайших жарких слоёв. Потому энергия переносится самими передвигающимися неоднородностями. С другой стороны, эти неоднородности оказываются жизнестойкими, если газ в их не вполне, а только отчасти ионизован.

При переходе в нижние слои фотосферы газ нейтрализуется и не способен создавать устойчивые Прецессия и нутация земной оси неоднородности. потому в самих верхних частях конвективной зоны конвективные движения тормозятся и конвекция в один момент прекращается. Колебания и возмущения в фотосфере порождают акустические волны. Внешние слои конвективной зоны представляют типичный резонатор в каком возбуждаются 5-минутные колебания в виде стоячих волн.

Наружные слои солнечной атмосферы: хромосфера и корона

Плотность Прецессия и нутация земной оси вещества в фотосфере стремительно миниатюризируется с высотой и наружные слои оказываются очень разреженными. В внешних слоях фотосферы температура добивается 4500 К, а позже опять начинает расти. Происходит неспешный рост температуры до нескольких 10-ов тыщ градусов, сопровождающийся ионизацией водорода и гелия. Эта часть атмосферы именуется хромосферой. В верхних слоях Прецессия и нутация земной оси хромосферы плотность вещества добивается 10-15 г/см3.

В 1 см3 этих слоёв хромосферы содержится около 109 атомов, но температура увеличивается до миллиона градусов. Тут начинается самая наружняя часть атмосферы Солнца, которая именуется солнечной короной. Предпосылкой разогрева самых наружных слоёв солнечной атмосферы является энергия акустических волн, возникающих в фотосфере. При распространении ввысь, в Прецессия и нутация земной оси слои с наименьшей плотностью, эти волны наращивают свою амплитуду до нескольких км и преобразуются в ударные волны. В итоге появления ударных волн происходит диссипация волн, которая наращивает хаотические скорости движения частиц и происходит рост температуры.

Интегральная яркость хромосферы в сотки раз меньше чем яркость фотосферы. Потому для наблюдения хромосферы нужно применение Прецессия и нутация земной оси особых способов, позволяющих выделить слабенькое её излучение из массивного потока фотосферной радиации. Более комфортными способами являются наблюдения в моменты затмений. Протяжённость хромосферы составляет 12 - 15 000 км.

При исследовании фото хромосферы видны неоднородности, более маленькие именуются спикулами. Спикулы имеют продолговатую форму, вытянуты в круговом направлении. Длина их составляет несколько тыщ км Прецессия и нутация земной оси., толщина около 1 000 км. Со скоростями в несколько 10-ов км/с спикулы подымаются из хромосферы в корону и растворяются в ней. Через спикулы происходит обмен вещества хромосферы с вышележащей короной. Спикулы образуют более крупную структуру, именуемую хромосферной сетью, порождённую волновыми движениями, вызванными существенно большенными и поболее глубокими элементами подфотосферной Прецессия и нутация земной оси конвективной зоны, чем гранулки.

Корона имеет очень малую яркость, потому может наблюдаться только во время полной фазы солнечных затмений. Вне затмений она наблюдается при помощи коронографов. Корона не имеет резких очертаний и обладает неверной формой, очень меняющейся с течением времени. Более колоритную часть короны, удалённую от лимба менее, чем Прецессия и нутация земной оси на 0,2 - 0,3 радиуса Солнца принято именовать внутренней короной, а остальную, очень протяжённую часть - наружной короной. Принципиальной особенностью короны является её лучистая структура. Лучи бывают различной длины, прямо до 10-ка и поболее солнечных радиусов. Внутренняя корона богата структурными образованиями, напоминающими дуги, шлемы, отдельные облака.

Излучение короны является рассеянным светом фотосферы. Этот свет очень поляризован Прецессия и нутация земной оси. Такую поляризацию могут вызвать только свободные электроны. В 1 см3 вещества короны содержится около 108 свободных электронов. Возникновение такового количества свободных электронов должно быть вызвано ионизацией. Означает в короне в 1 см3 содержится около 108 ионов. Общая концентрация вещества должна быть 2 .108. Солнечная корона представляет собой разреженную плазму с температурой около миллиона Прецессия и нутация земной оси кельвинов. Следствием высочайшей температуры является большая протяжённость короны. Протяжённость короны в сотки раз превосходит толщину фотосферы и составляет сотки тыщ км.

Радио- и рентгеновское излучение Солнца

Солнечная корона вполне прозрачна для видимого излучения, но плохо пропускает радиоволны, которые испытывают в ней сильное поглощение и преломление. На метровых волнах яркостная температура Прецессия и нутация земной оси короны добивается миллиона градусов. На более маленьких волнах она миниатюризируется. Это связано с повышением глубины, откуда выходит излучение, из-за уменьшения всасывающих параметров плазмы.

Радиоизлучение солнечной короны прослежено на расстояния в несколько 10-ов радиусов. Это может быть благодаря тому, что Солнце раз в год проходит мимо массивного источника Прецессия и нутация земной оси радиоизлучения - Крабовидной туманности и солнечная корона затмевает его. Происходит рассеяние излучения туманности в неоднородностях короны. Наблюдаются всплески радиоизлучения Солнца, вызванные колебаниями плазмы, связанными с прохождениями через неё галлактических лучей во время хромосферных вспышек.

Рентгеновское излучение исследовано с помощью особых телескопов, установленных на галлактических аппаратах. Рентгеновское изображение Солнца имеет некорректную форму Прецессия и нутация земной оси с обилием ярчайших пятен и “клочковатой” структурой. Поблизости оптического лимба приметно повышение яркости в виде неоднородного кольца. В особенности калоритные пятна наблюдаются над центрами солнечной активности, в областях, где находятся массивные источники радиоизлучения на дециметровых и метровых волнах. Это значит, что рентгеновское излучение появляется в главном с солнечной Прецессия и нутация земной оси короне. Рентгеновские наблюдения Солнца позволяют проводить детальные исследования структуры солнечной короны конкретно в проекции на диск Солнца. Рядом с колоритными областями свечения короны над пятнами обнаружены необъятные тёмные области, не связанные ни с какими видными образованиями в видимых лучах. Они именуются корональными дырами и связаны с участками солнечной атмосферы, в каких магнитные Прецессия и нутация земной оси поля не образуют петель. Корональные дыры являются источником усиления солнечного ветра. Они могут существовать в течение нескольких оборотов Солнца и вызывать на Земле 27-дневную периодичность явлений, чувствительных к корпускулярному излучению Солнца.

Контрольные вопросы:

  1. Какие хим элементы преобладают в солнечной атмосфере?
  2. Как можно выяснить о хим составе Солнца?
  3. С каким Прецессия и нутация земной оси периодом Солнце крутится вокруг собственной оси?
  4. Совпадает ли период вращения экваториальных и полярных областей Солнца?
  5. Что такое фотосфера Солнца?
  6. Какое строение имеет Солнечная фотосфера?
  7. Чем вызвано потемнение солнечного диска к краю?
  8. Что такое грануляция?
  9. Что такое солнечная корона?
  10. Какова плотность вещества в короне?
  11. Что такое солнечная хромосфера?
  12. Что такое Прецессия и нутация земной оси спикулы?
  13. Какова температура короны?
  14. Чем разъясняется большая температура короны?
  15. Каковы особенности радиоизлучения Солнца?
  16. Какие области Солнца несут ответственность за возникновение рентгеновского излучения?

Литература:

  1. Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. М., Эдиториал УРСС, 2004.
  2. Галузо И.В., Голубев В.А., Шимбалев А.А. Планирование и методика проведения уроков Прецессия и нутация земной оси. Астрономия в 11 классе. Минск. Аверсэв. 2003.
  3. Уипл Ф.Л. Семья Солнца. М. Мир. 1984
  4. Шкловский И. С. Звёзды: их рождение, жизнь и погибель. М. Наука. 1984


Тема №6


prazdnichnoe-raspisanie-zanyatij-s-01-po-11-maya-2013-goda.html
prazdnik-1-sentyabrya-2007-god.html
prazdnik-bozhelikoj-tusholi-23-glava.html