天文学-行星视运动(上)

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1、行星运动齐锐北京天文馆《天文爱好者》杂志2010,4,1太阳的质量占整个太阳系质量的99.87％，九大行星和其它成员统统加起来，质量之和才是太阳质量的千分之一。太阳巨大的引力足以拉住太阳系每位成员，迫使它们围绕自己旋转。太阳系占据的宇宙空间范围大约有15万亿千米。6个轨道根数的物理含义：1）i：行星轨道面对黄道面的倾角，i<90º表示行星与地球的轨道运动同向；2）Ω：升交点黄经，行星轨道面与黄道面的交线叫“交点线”，行星从南到北运动经过交点线的天球点称为“升交点”；从太阳－春分点方向到太阳－行星轨道升交点方向的夹角叫“升交点黄经”。＃轨道倾角i和升

2、交点黄经Ω决定行星轨道面的空间位置。3）a：轨道半长径，它表示椭圆轨道的大小即行星到太阳的平均距离。4）e：偏心率，焦点到椭圆中心的距离与半长径之比。表示轨道扁平程度即轨道形状。（a2–b2）1/2/a=e(b是半短轴）九大行星轨道的e都很小。＃a、e确定行星轨道大小及形状。5）ω：近日点角距，是从太阳到近日点方向与升交点方向的夹角。它确定行星轨道椭圆长轴的方位。一般常用近日点黄经代替近日点角距。6）τ：过近日点时刻，可取行星任何一次过近日点的时刻t(t=τ)，由它往前后计算行星的位置，可预测行星今后会出现在什么位置。行星运动方程得出的积分解表明行

3、星运行轨道的圆锥曲线是椭圆外，还有抛物线和双曲线两种，所以常用近日距代替轨道半长径作它们的轨道根数。此外还常用另一些量表示行星轨道特征，但它们可以由上述6个轨道根数计算出来，例如：近日距：q=a(1–e)远日距：Q=a(1+e)公转的恒星周期：T=2πa3/2/G(m1+m2)上式是根据牛顿万有引力修正的开普勒第三定律，如m2《m1，近似值就是开普勒第三定律。如果已知行星的6个轨道根数，就能回答行星什么时候在天上什么位置问题——天文学上称为计算星历表问题；反之，根据对行星位置的若干次观测（理论上有三次就够了），可以计算其轨道的6个轨道根数——天文学

4、上称之为定轨问题。飞抵太阳系上空，鸟瞰整个太阳系的壮丽景象，那些大行星都在自西向东也就是逆时针围绕太阳转，它们绕太阳转的路线也就是天文学家常说的轨道也挺圆，再看看，它们基本都在一个平面上围绕太阳转悠。这就是行星运动三个主要特性。正因为行星运动具有同向性、近圆性、共面性，才使当年的天文学家在地球上能分辨出它们是太阳系的成员。行星运动三大特性在太空中看，九大行星都在自己的轨道上按部就班地运动。但在地球上看其它行星运动，问题有点儿复杂。我们把在地球上看到的行星相对太阳、相对星空背景的运动叫行星视运动。行星视运动（1）相对太阳的视运动（2）相对星空背景视运

5、动行星的视运动研究行星视运动首先将行星分为地内行星和地外行星两类，因为地内行星、地外行星视运动表现不同。地内行星：水星金星地外行星：火星木星土星天王星海王星冥王星地内行星总是在太阳前后俳徊，与太阳的角距离不超过一定的范围，只能在日出前的东方或日落后的西方天空出现。地外行星与太阳的角距离则不受任何限制可能出现在天空黄道附近的任何方位。地内行星视运动（1）相对太阳的视运动4个特殊位置：上合、下合、东大距、西大距合：行星与太阳都在同一方位即黄经相等时称为行星合日。行星在太阳前称为“下合”；行星在太阳后面称为“上合”。合时，行星与太阳同升同落，我们看不见。

6、请想一想：考虑这个问题以什么为参考系？为什么说行星与太阳黄经相等时？东大距：当行星与太阳角距离达到最大值时，称为“大距”。行星在太阳之东称“东大距”，为昏星。西大距：行星在太阳之西称“西大距”，为晨星。大距时是观测地内行星的最佳时机。水星的大距角在18度～28度之间。金星的大距角在45度～48度之间。半夜时分绝对见不到地内行星。逆行顺行相位变化1610年，伽利略首次用望远镜发现金星跟月亮一样有盈亏相位变化。与月球不同的是，地内行星相位还随着角径大小显著变化。朔（下合）附近角径最大望（上合）附近角径最小金星的角径最大时为最小时的6.4倍；水星为2.6

7、倍。发现意义：地内行星相位和角径变化的发现是日心说的有力证据之一；说明行星只是反射日光，本身不发光。地内行星的视运动（2）相对星空背景视运动