Дамокл выше всех поднимается над плоскостью эклиптики. Что такое эклиптика

Плоскость эклиптики хорошо просматривается на этом изображении, полученном в 1994 году космическим кораблём лунной разведки Клементина. Камера Клементины показывает (справа налево) Луну, освещённую Землёй, блики Солнца, восходящего над тёмной частью поверхности Луны, и планеты Сатурн, Марс и Меркурий (три точки в нижнем левом углу)

Эклиптика (от (linea) ecliptica , от др.-греч. ἔκλειψις - затмение) - большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение . Соответственно плоскость эклиптики - плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной ). Современное, более точное, определение эклиптики - сечение небесной сферы плоскостью орбиты барицентра системы Земля - .

Описание

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна - Земля, а также вследствие возмущений орбиты Земли от других планет, истинное Солнце не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца» .

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом ε = 23°26′21,448″ - 46,8150″ t - 0,00059″ t² + 0,001813″ t³, где t - число юлианских столетий, прошедших c 1 января 2000 года. Эта формула справедлива для ближайших столетий. На более продолжительных отрезках времени наклон эклиптики к экватору колеблется относительно среднего значения с периодом приблизительно 40 000 лет. Кроме того, наклон эклиптики к экватору подвержен короткопериодическим колебаниям с периодом 18,6 лет и амплитудой 18,42″, а также более мелким; вышеприведённая формула их не учитывает.

В отличие от относительно быстро меняющей свой наклон плоскости небесного экватора, плоскость эклиптики более стабильна относительно удалённых звёзд и квазаров, хотя и она подвержена небольшим изменениям из-за возмущений от планет Солнечной системы.

Название «эклиптика» связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом, или драконическим периодом.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

Планета	Наклон к эклиптике
	7,01°
	3,39°
	0°
	1,85°

ЕГЭ. Физика. Тренировочный тест № 1. Задание № 24.

1. Выберите два верных утверждения о Луне

1. На луне есть атмосфера, подобная земной, т.к. Луна – естественный спутник Земли

2. Для земного наблюдателя видна одна и та же сторона Луны, т.к. её периоды вращения вокруг Земли и собственной оси равны

3. Для земного наблюдателя видна одна и та же сторона Луны, т.к. её синодический период равен сидерическому

4. Лунное затмение происходит тогда, когда Луна попадает между наблюдателем и Солнцем

5. Перед солнечным затмением всегда бывает новолуние

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах

Название

звезды

Температура, К

Масса, в массах Солн.

Радиус, в рад. Солнца

Расстояние до

звезды (св. год)

Альдебаран

3500

Альтаир

8000

1,7

360

Бетельгейзе

3100

900

650

Вега

10600

Капелла

5200

2,5

Кастор

10400

2,5

Процион

6900

1,5

Спика

16800

160

2. Выберите два утверждения, соответствующие характеристикам звёзд

Звезда Спика относится к звёздам спектрального класса F

Плотность вещества звезды Вега составляет 1 г/см3

Звёзды Кастор и Капелла находятся на одинаковом расстоянии от Солнца

Звёзды Кастор и Вега имеют ≈ одинаковую температуру, массу и, значит, одинаковую видимую звёздную величину

Температура поверхности и радиус Альдебарана говорят о том, что эта звезда – гигант

3. Выберите два утверждения, соответствующие характеристикам звёзд

Температура поверхности и радиус Бетельгейзе говорят о том, что эта звезда относится к красным сверхгигантам

Температура на поверхности Проциона в 2 раза ниже, чем на поверхности Солнца

Звезды Кастор и Капелла находятся на одинаковом расстоянии от Земли, относятся к одному созвездию.

Вега относится к белым звездам спектрального класса А.

Так как массы звезд Вега и Капелла одинаковы, то они относятся к одному и тому же спектральному классу.

4. Выберите два верных утверждения из представленных ниже

Самыми старыми образованиями в Галактике являются шаровые звездные скопления.

Мир галактик открыл Э. Хаббл.

Самой яркой звездой северной полусферы является Ригель.

Земля вращается быстрее всех других планет.

Ядра звезд можно наблюдать у сверхгигантов.

5.Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера

Красные звёзды – самые горячие.

Звёзды продолжают формироваться в нашей Галактике и в настоящее время.

В декабре Солнце удаляется на максимальное расстояние от Земли.

При одинаковой светимости горячая звезда имеет меньший размер, нежели холодная.

Диапазон значений масс существующих звёзд намного шире, чем диапазон светимостей

ЕГЭ. Тренировочный тест № 1

6. Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений

1. Расстояние до звёзд измеряют в световых годах, в а.е. и парсеках. Наибольшая из этих величин – световой год

2. расстояние до звезды с годичным параллаксом 0,5ʹʹ равно 2 парсекам

3. Годичный параллакс Сириуса равен 0,375ʹʹ, значит, расстояние до неё равно 540000 а.е.

4. ближайшая к нам звезда α Центавра имеет годичный параллакс 0,75ʹʹ, поэтому расстояние до неё равно 0,75 парсека

5. 1 световой год равен 3,26 парсека

7. Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений.

1) Красные звёзды – самые горячие.

2) Звёзды продолжают формироваться в нашей Галактике и в настоящее время.

4) При одинаковой светимости горячая звезда имеет меньший размер, нежели холодная.

5) Диапазон значений масс существующих звёзд намного шире, чем диапазон светимостей.

8. Выберите два утверждения, которые соответствуют приведённым астероидам

1) Астероид Харикло движется между орбитами Сатурна и Урана.

2) Кибела, Касталия и Астрея – все астероиды главного пояса.

3) Дамокл выше всех поднимается над плоскостью эклиптики.

4) В перигелии своей орбиты Гектор более чем в два раза ближе к Солнцу, чем в афелии.

5) Период обращения 1992 QB1 вокруг Солнца более 300 лет.

9. Какие утверждения о Солнце являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений

1) Солнце относится к звездам спектрального класса G.

2) Температура поверхности Солнца 10000 К.

3) Солнце не обладает магнитным полем.

4) В спектре Солнца не наблюдаются линии поглощения металлов.

5) Возраст Солнца составляет (примерно) 5 млрд. лет.

10.Какие утверждения о Солнечной системе являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений (

1) Солнце – типичный желтый карлик.

2) Облако Оорта – это грозовой фронт на Венере.

3) Первооткрывателем законов движения планет Солнечной системы был Николай Коперник.

4) Комета Галлея появляется в небе Земли с периодичностью в 75-76 лет

5) Пояс астероидов расположен между Солнцем и Меркурием

_____________________________________________________________________________________

Ответы

Выберите два верных утверждения о Луне (2,5)

Выберите два утверждения, соответствующие характеристикам звёзд (3,5)

Выберите два утверждения, соответствующие характеристикам звёзд (1,4)

Выберите два верных утверждения из представленных ниже (1,2)

Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера (2,4)

Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений (1,5)

Какие утверждения о звездах являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений. (2,4)

Выберите два утверждения, которые соответствуют приведённым астероидам (1,3)

Какие утверждения о Солнце являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений (1,5)

Какие утверждения о Солнечной системе являются верными? В ответе укажите номера двух утверждений (1,4)

Задания взяты из пробников ЕГЭ - 2018 и пособия авторов Е.В. Лукашова, Н.И. Чистякова. «ЕГЭ 2018. Физика. Типовые тестовые задания. 14 вариантов»

Сборник любопытных задач и вопросов

А.

На полюсе Солнце полгода находится над горизонтом, полгода же под горизонтом. А Луна?

Б.

Чтобы ответить на вопрос, необходимо предварительно как следует разобраться, почему Солнце на полюсе полгода не сходит с неба и как оно при этом ведет себя.

В.

Орбита Луны и орбита Земли находятся приблизительно в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Эта плоскость наклонена под определенным углом к плоскости небесного экватора, поэтому половина эклиптики находится над экватором (т.е. в северном полушарии неба), а вторая под экватором. На полюсе плоскость небесного экватора совпадает с плоскостью горизонта. Так как Солнце, двигаясь почти равномерно по эклиптике, описывает полный кажущийся оборот вокруг Земли за год, то оно находится над экватором (и горизонтом полюса) полгода и под экватором тоже полгода.

Луна описывает полный оборот вокруг Земли почти в той же плоскости приблизительно за месяц. Значит, на полярном небе она находится полмесяца, затем на полмесяца уходит под горизонт.

Солнце на полюсе выходит на небо в день весеннего равноденствия (точнее говоря, на три дня раньше благодаря атмосферной рефракции). За счет суточного вращения Земли Солнце описывает круги над горизонтом, за счет движения по эклиптике Солнце поднимается все выше и выше вплоть до момента летнего солнцестояния. В результате оно описывает на небе восходящую спираль в течение трех месяцев (что дает около девяноста витков). После этого Солнце начинает спускаться по аналогичной спирали и в день осеннего равноденствия (точнее, на три дня позже) оно спускается за горизонт.

В научно-популярных статьях на темы космоса и астрономии часто можно встретить не совсем понятный термин «эклиптика». Это слово кроме учёных часто используется также астрологами. Его употребляют для обозначения местоположения удалённых от Солнечной системы космических объектов, для описания орбит небесных тел в самой системе. Так что же такое «эклиптика»?

При чём тут зодиак

Ещё наблюдавшие за небесными светилами древние жрецы заметили одну особенность поведения Солнца. Оно, как оказалось, движется относительно звёзд. Отслеживая его перемещение по небу, наблюдатели заметили, что ровно через год Солнце всегда возвращается в исходную точку. Мало того, «маршрут» движения из года в год всегда один и тот же. Его и называют «эклиптика». Это линия, по которой наше главное светило движется по небу в течение календарного года.

Не остались без внимания и звёздные области, через которые пролегал путь сияющего Гелиоса в своей золотой, запряжённой золотыми конями колеснице (так представляли себе древние греки нашу родную звезду).

Круг из 12 созвездий, по которым перемещается Солнце, назвали зодиаком, а сами эти созвездия принято называть зодиакальными.

Если по гороскопу вы, скажем, Лев, то не ищите на небе ночью в июле, месяце в котором родились. В вашем созвездии в этот период находится Солнце, а значит, увидеть его вы сможете, только если повезёт застать полное солнечное затмение.

Линия эклиптики

Если взглянуть на звёздное небо днём (а это можно сделать не только во время полного солнечного затмения, но и с помощью обычного телескопа), мы увидим, что солнце находится в какой-то определённой точке одного из зодиакальных созвездий. Например, в ноябре этим созвездием с большой долей вероятности будет Скорпион, а в августе - Лев. На следующий день положение Солнца чуть сместится влево и так будет происходить каждый день. А спустя месяц (22 ноября) светило наконец дойдёт до границы созвездия Скорпион и переместится на территорию Стрельца.

В августе, это хорошо видно на рисунке, Солнце будет находиться в границах Льва. И так далее. Если каждый день на звёздной карте отмечать положение Солнца, то через год в наших руках окажется карта с нанесённым на неё замкнутым эллипсом. Так вот эклиптикой называется именно эта самая линия.

А когда наблюдать

А вот наблюдать свои созвездия под которыми человек рождается) получится в месяце, противоположном дате рождения. Ведь эклиптика это - маршрут движения Солнца, поэтому, если человек появляется на свет в августе под знаком Льва, то созвездие это находится высоко над горизонтом в полдень, то есть тогда, когда солнечный свет не даст его увидеть.

Зато в феврале Лев украсит собой полуночное небо. В безлунную безоблачную ночь он прекрасно «читается» на фоне других звёзд. Не так повезло рождённым под знаком, скажем, Скорпиона. Созвездие лучше всего видно в мае. Но чтобы его рассмотреть, необходимо запастись терпением и удачей. Лучше отправиться загород, в местность без высоких гор, деревьев и зданий. Лишь тогда наблюдатель сможет разглядеть очертания Скорпиона с его рубиновым Антаресом (альфа Скорпиона, яркая звезда кроваво-красного цвета, относящаяся к классу красных гигантов, имеющая диаметр, сопоставимый с размерами орбиты нашего Марса).

Почему употребляется выражение «плоскость эклиптики»

Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит. Разберёмся, что это такое.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости - эклиптике. Это своеобразный воображаемый диск, по сторонам которого расположены все 12 описанных созвездий. Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

склонение +66,64°;
прямое восхождение - 18 ч. 00 мин.

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона.

Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики (на 23,44°), благодаря чему на планете есть смена времён года.

А у наших «соседей»

Вот вкратце, что такое эклиптика. В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости.

Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета - Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца - в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно.

А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее. Так, например, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту.

Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е. (а. е. - астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца - 150 миллионов километров), чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.

Исследование свойств межпланетного пространства вдали от плоскости эклиптики представляет большой научный интерес. Отклонение от плоскости эклиптики требует дополнительных энергетических затрат. Эти затраты резко различаются между собой в зависимости от того, какой район вне плоскости эклиптики мы желаем исследовать.

Легче всего проникнуть в районы, отдаленные от плоскости эклиптики, совершив это на окраине Солнечной системы. Для этого достаточно вывести искусственную планету на внешнюю эллиптическую орбиту, наклоненную на небольшой угол к плоскости эклиптики. Даже слабый наклон удалит космический аппарат на больших

расстояниях от Солнца на десятки миллионов километров от плоскости эклиптики.

Гораздо труднее проникнуть в пространство «над» и «под» Солнцем. Предположим, что мы стремимся запустить искусственную планету на круговую орбиту, перпендикулярную к плоскости эклиптики. Двигаясь по такой орбите, искусственная планета через полгода после старта должна встретить Землю.

Рис. 134. Искусственные планеты на круговых орбитах радиуса 1 а. е. при наклонениях:

Гелиоцентрическая скорость выхода из сферы действия Земли должна быть равна по величине скорости Земли Построение на рис. 134, а показывает, что геоцентрическая скорость выхода Отсюда начальная скорость отлета Мы получили еще большую величину, чем четвертая космическая скорость.

Полет по эллиптической орбите, лежащей в плоскости, перпендикулярной к эклиптике, с перигелием, находящимся за Солнцем вблизи его поверхности, потребовал бы начальной скорости, лишь немного превышающей четвертую космическую, но максимальное удаление космического аппарата от плоскости эклиптики (на полпути от Земли до Солнца) было бы равно 0,068 а. е., т. е. 10 млн. км. Слишком небольшая величина в масштабах Солнечной системы, а скорость старта почти недостижима!

Но совсем просто оказывается исследовать районы, лежащие на многие миллионы километров «выше» и «ниже» орбиты Земли. Чтобы вывести искусственную планету на круговую орбиту радиуса 1 а. е., плоскость которой наклонена на угол к плоскости эклиптики, нужна геоцентрическая скорость выхода Для угла найдем откуда Как видим, скорость отлета с Земли оказалась небольшой, а между тем она позволяет искусственной планете через 3 месяца после старта удалиться от Земли на максимальное расстояние 26 млн. (рис. 134, б). Заметим, что такая искусственная планета, двигаясь бок о бок с Землей (хотя и за пределами сферы действия),

должна подвергаться заметному возмущающему влиянию нашей планеты.

Запуск с начальной скоростью, равной третьей космической ( позволяет вывести космический аппарат на круговую орбиту радиуса 1 а. наклоненную к плоскости эклиптики на угол 24°. Максимальное расстояние аппарата от Земли (через 3 месяца) составит 60 млн.

С точки зрения исследования Солнца представляет интерес достижение высоких гелиографических широт, т. е. возможно большее отклонение от плоскости солнечного экватора, а не от эклиптики. Но эклиптика уже наклонена к солнечному экватору на угол 7,2°. Поэтому выход из плоскости эклиптики желательно совершить в узле эклиптики - точке пересечения орбиты Земли с плоскостью солнечного экватора, чтобы отклонение орбиты зонда от плоскости эклиптики прибавилось к уже имеющемуся естественному наклону самой эклиптики. Поскольку ось Солнца наклонена в сторону точки осеннего равноденствия, старт должен осуществляться в середине лета или в середине зимы, когда ось Солнца видна «сбоку».