Движение планет по небесной сфере

Наблюдая за годичным перемещением Солнца среди звезд, древние люди научились заблаговременно определять наступление того или иного времени года. Они разделяли полосу неба вдоль эклиптики на 12 созвездий (Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей), в каждом из которых Солнце находится примерно месяц. Эти созвездия были названы зодиакальными (строго говоря, двигаясь от созвездия Скорпиона в созвездие Стрельца, Солнце проходит и через 13-е созвездие - Змееносец!).
Еще за 2000 лет до н.э. древние наблюдатели заметили среди зодиакальных созвездий пять особых светил, которые, постоянно меняя свое положение на небе, переходят из одного зодиакального созвездия в другое. Впоследствии греческие астрономы назвали эти светила планетами, т.е. "блуждающими". Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, сохранившие в своих названиях до наших дней имена древнеримских богов. К блуждающим светилам были причислены также Луна и Солнце.
Вероятно, прошло много столетий прежде чем древним астрономам удалось установить определенные закономерности в движении планет и, прежде всего, установить промежутки времени, по истечении которых положение планеты по отношению к Солнцу повторяется. Этот промежуток времени позже был назван синодическим (от греческого синодос - сближение) периодом обращения планеты. После этого можно было делать следующий шаг - строить общую модель мира, в которой для каждой из планет было бы отведено определенное место и пользуясь которой можно было бы заранее предсказать положение планеты на несколько месяцев или лет вперед.
Большую часть времени планеты, как и Солнце и Луна, перемещаются на небесной сфере с запада на восток. Однако время от времени в движении каждой из них происходит: 1) остановка, 2) попятное движение светила с востока на запад, 3) вторая остановка и, наконец, 4) прямое движение с запада на восток. Так, например, планета Юпитер обходит всю эклиптику с запада на восток на протяжении 12 лет. Однако из каждых 13 месяцев Юпитер движется к востоку только девять месяцев, сдвигаясь за это время примерно на 40^о. В течение же остальных четырех месяцев планета возвращается обратно на 10^о.
По характеру своего движения на небесной сфере по отношению к Солнцу планеты (в нашем понимании) подразделяются на две группы. Меркурий и Венера названы нижними, остальные - верхними. Меркурий и Венера как бы колеблются около Солнца, причем наибольшее угловое удаление (наибольшая элонгация) Меркурия от Солнца составляет 18-28^о, Венеры 43-48^о.
На закономерностях видимого движения нижних планет стоит остановиться подробнее. Начнем с момента, когда планета заняла свое наиболее удаленное от Солнца положение справа от него; в это время она видна утром перед восходом Солнца. Скорость передвижения планеты по направлению с запада на восток (т.е. вслед за Солнце) постепенно увеличивается, планеты сближается с Солнцем, и когда она утром скрывается с его лучах, наступает верхнее соединениепланеты с Солнцем (направления на оба светила совпадают). Через некоторое время (в случае Венеры - через три месяца) планета появляется уже слева от Солнца на вечернем небе. При этом скорость передвижения планеты относительно Солнца постепенно уменьшается. Достигнув наибольшей восточной элонгации от Солнца, планета снова начинает сближаться с ним и вскоре опять исчезает в его лучах - наступает нижнее соединение планеты с Солнцем (для Венеры этот период невидимости продолжается примерно семь дней). И снова планета появляется справа от Солнца, постепенно увеличивая свое угловое расстояние от него до наибольшего, указанного выше значения.
А вот как выглядит это движение планеты и Солнца на фоне далеких звезд. Движение планеты относительно Солнца к востоку означает, что ее угловая скорость w_п (градусов/сутки) больше, чем у Солнца (которое перемещается к востоку на w_с примерно 1^о в сутки). После верхнего соединения планеты с Солнцем ее угловая скорость w_п постепенно уменьшается и через некоторое время она сравнивается со скоростью Солнца (w_п = w_с). Именно тогда угловое расстояние планеты от Солнца будет наибольшим. С каждым последующим днем w_п становится все меньше, и поэтому расстояние между планетой и Солнцем все уменьшается. Наконец планета останавливается среди звезд (этот момент называется стоянием) и, изменив направление своего движения, начинает передвигаться относительно звезд навстречу Солнцу, с востока на запад. Так, планета Венера после верхнего соединения с Солнцем достигает своего наибольшего отклонения от него спустя 220 дней, а стояние наступает еще через 46 суток, причем в момент стояния Венера находится на угловом расстоянии от Солнца всего 25^о. При этом от верхнего соединения до стояния Венера вместе с Солнцем успевает обойти более чем две трети небосклона (угол около 265^о). Ее нижнее соединение наступает через 22-24 суток после стояния. После этого еще на протяжении 17-20 дней Венера и Солнце движутся на небосклоне в противоположных направлениях: Солнце - к востоку, Венера - к западу. И снова наступает момент стояния планеты, сменяющийся ее прямым движением на восток. Но до тех пор, пока w_п < w_с, Солнце продолжает удаляться от планеты. Примерно через 52 дня после стояния угловая скорость движения Венеры среди звезд сравнивается со скоростью движения Солнца (w_п = w_с). В этот момент Венера и находится на наибольшем угловом расстоянии от Солнца "справа" (ее видно утром). Весь этот цикл для Венеры составляет 584 суток.
Угловая скорость Солнца больше скорости прямого движения верхней планеты. Поэтому Солнце постепенно обгоняет планету. Как и для внутренних планет, в момент, когда направление на планету и на Солнце совпадает, наступает соединение планеты с Солнцем. После того как Солнце обгонит планету, она становится видимой перед его восходом, во второй половине ночи. Момент, когда угол между направлением на Солнце и направлением на планету составляет 180^о, называется противостоянием планеты. В это время она находится в середине дуги своего попятного движения. Удаление планеты от Солнца на 90^о к востоку называется восточной квадратурой, а на 90^о к западу - западной квадратурой. Все упомянутые здесь положения планет относительно Солнца (с точки зрения земного наблюдателя) называются конфигурациями.

Материал взят из книги И.А.Климишина "Астрономия наших дней"

:: Астрономия на Meteoweb ::