Астрономическая долгота планет с

Интерактивная модель солнечной системы

Это интерактивная модель солнечной системы, наиболее заметных с Земли планет. Вы можете посмотреть положение планет в широком диапазоне дат. Как интерпретировать эту картинку описано ниже.

Если вы видите этот текст, значит что-то пошло не так. Возможно у вас отключён JavaScript.

Как пользоваться

Кнопки проматывают календарь на день, месяц и год в разных направлениях. Если удерживать кнопку, то включается автоматическое повторение нажатия.

На модели (в порядке от Солнца) изображены планеты:

Как по этой модели определять время восхода и захода планет

На этой модели Земля вращается против часовой стрелки.

Давайте предположим, для простоты, что мы видим на небе ровно половину эклиптики. Определение точных границ видимой части эклиптики для нас сейчас не принципиально.

Видимая половина эклиптики показана стрелками.

Рассмотрим, для примера, положение планет на четвёртое августа 2013 года.

Полдень

Солнце в зените.

Вечер

Вот земля повернулась (против часовой стрелки) и настал момент, когда Солнце коснулось горизонта. Оно ещё на видимой части эклиптики, мы ещё его видим. Но уже совсем скоро оно окажется за пределами нашей видимости, — на невидимой для нас части эклиптики.

Начало ночи

И вот Солнце зашло. Недалеко от того места, где зашло Солнце (то есть на западе) видна планета Венера.

Полночь

Земля продолжает поворачиваться и у нас наступила полночь. Солнце теперь находится в середине невидимой части эклиптики.

Как видите, сейчас в нашем поле зрения не осталось планет. Так бывает не всегда, но в выбранный день так получилось.

Конец ночи

Земля поворачивается и ночь идёт к концу. И тут одна за другой на востоке появляются три планеты: Юпитер, Марс и Меркурий.

Юпитер восходит первым и успевает подняться выше всех, а Меркурий появляется уже в первых лучах Солнца, которое ещё не видно из-за горизонта, но свет его уже заметен.

Как определять в каком созвездии находится планета

Звёзды на этой схеме неподвижны. Зодиак расположен так, что точка весеннего равноденствия расположена вверху. Это Овен (♈). Крайняя левая точка соответствует летнему солнцестоянию — Рак (♋). Нижняя точка — осеннее равноденствие — Весы (♎). И крайняя правя точка — зимнее солнцестояние — Козерог (♑).

Так как знаки зодиака определяются положением Солнца относительно Земли, то из сказанного следует, что если бы на этой схеме были изображены зодиакальные созвездия, то Овен (♈) был бы внизу, Весы (♎) — наверху, Рак (♋) — справа, а Козерог (♑) слева.

То есть в наших примерах планеты Юпитер, Марс и Меркурий будут видны где-то в Раке (♋). Дело происходит, как вы помните, в августе и солнце находится во Льве (♌), как раз не далеко от этих планет.

При всех этих оценках, конечно, надо помнить, что зодиакальные знаки весьма условно соответствуют зодиакальным созвездиям. Не надо забывать и про то, что созвездий на самом деле не 12, а 13: между Скорпионом (♏) и Стрельцом (♐) имеется ещё Змееносец. Оно исключено из рассмотрения астрологической наукой, однако, оно занимает заметную часть эклиптики и Солнце проводит в нём вполне заметное время c 30 ноября по 17 декабря.

Достоверность изображения

Соотношение между радиусам орбит сохранены, однако, все орбиты упрощены до кругов. На такой маленькой схеме эта неточность практически не заметна.

Соотношения между размерами изображённых тел сохранены лишь частично. Солнце и Юпитер изображены значительно меньше. Меркурий и Марс чуть-чуть увеличены.

Соотношения между радиусам планет и орбит не сохранены. Конечно, в таком масштабе планеты были бы просто не видны.

Источник

Планетарная система координат

Планетарная система координат представляет собой обобщение географической системы координат и геоцентрической системы координат для планет , отличных от Земли. Аналогичные системы координат определены и для других твердых небесных тел , например, в селенографических координатах Луны . Системы координат почти для всех твердых тел Солнечной системы были установлены Мертоном Э. Дэвисом из Rand Corporation , включая Меркурий , [1] [2] Венеру , [3] Марс , [4] четыре галилеевых спутников от Юпитера , [5] , и Тритона , самая большая луна из Нептуна . [6]

Долгота

Системы долготы большинства этих тел с наблюдаемыми твердыми поверхностями были определены ссылками на такие особенности поверхности, как кратер . Северный полюс является полюсом вращения, лежит на северной стороне неизменной плоскости солнечной системы (вблизи эклиптики ). Расположение нулевого меридиана, а также положение северного полюса тела на небесной сфере могут меняться со временем из-за прецессии оси вращения планеты (или спутника). Если угол положения тела главного меридиан возрастает со временем, тело имеет прямую (или Prograde ) вращение; в противном случае вращение называется ретроградным .

При отсутствии другой информации предполагается, что ось вращения перпендикулярна средней плоскости орбиты ; Меркурий и большинство спутников относятся к этой категории. Для многих спутников предполагается, что скорость вращения равна среднему периоду обращения . В случае планет -гигантов , поскольку характеристики их поверхности постоянно меняются и движутся с разной скоростью, вместо этого в качестве ориентира используется вращение их магнитных полей . В случае Солнца даже этот критерий не работает (поскольку его магнитосфера очень сложна и на самом деле не вращается устойчивым образом), и вместо этого используется согласованное значение вращения его экватора.

Для планетографической долготы используются западные долготы (т. е. долготы, измеренные положительно к западу), когда вращение прямое, и восточные долготы (т. е. долготы, измеренные положительно к востоку), когда вращение ретроградное. Проще говоря, представьте себе удаленного, не находящегося на орбите наблюдателя, наблюдающего за вращением планеты. Также предположим, что этот наблюдатель находится в плоскости экватора планеты. Точка на экваторе, которая проходит прямо перед этим наблюдателем позже во времени, имеет более высокую планеографическую долготу, чем точка, которая прошла это раньше во времени.

Однако планетоцентрическая долгота всегда отсчитывается положительно на восток, независимо от того, в какую сторону вращается планета. Восток определяется как направление вокруг планеты против часовой стрелки, если смотреть сверху на ее северный полюс, а северный полюс — это тот полюс, который более точно совпадает с северным полюсом Земли. Долготы традиционно записываются с использованием «E» или «W» вместо «+» или «-», чтобы указать эту полярность. Например, −91°, 91°W, +269° и 269°E означают одно и то же.

Современный стандарт карт Марса (примерно с 2002 г.) — использовать планетоцентрические координаты. Руководствуясь работами астрономов-историков, Мертон Э. Дэвис установил меридиан Марса в кратере Эйри-0 . [7] [8] Для Меркурия , единственной другой планеты с твердой поверхностью, видимой с Земли, используется термоцентрическая координата: нулевой меридиан проходит через точку на экваторе, где планета самая горячая (из-за вращения планеты и орбиты). , солнце ненадолго ретроградно в полдень в этот момент во время перигелия , давая ему больше солнца). По соглашению этот меридиан определяется как ровно двадцать градусов долготы к востоку от Хун Каля . [9] [10] [11]

Тела, запертые приливом, имеют естественную исходную долготу, проходящую через точку, ближайшую к их родительскому телу: 0 ° — центр основного полушария, 90 ° — центр ведущего полушария, 180 ° — центр антиосновного полушария, и 270 ° центр задней полусферы. [12] Однако либрация из-за некруговых орбит или осевых наклонов заставляет эту точку двигаться вокруг любой фиксированной точки на небесном теле, подобно аналемме .

Широта

Аналогичным образом можно определить планетографическую широту и планетоцентрическую широту . Плоскость нулевой широты ( экватора ) можно определить как ортогональную средней оси вращения ( полюсам астрономических тел ). Базовые поверхности для некоторых планет (таких как Земля и Марс ) представляют собой эллипсоиды вращения, для которых экваториальный радиус больше полярного радиуса, так что они представляют собой сплюснутые сфероиды .

Высота

Вертикальное положение может быть выражено по отношению к данной вертикальной системе отсчета с помощью физических величин, аналогичных топографическому геоцентрическому расстоянию (по сравнению с постоянным номинальным радиусом Земли или изменяющимся геоцентрическим радиусом поверхности эталонного эллипсоида) или высотой / высотой (выше и ниже ). ниже геоида ). [13]

Areoid (геоид из Марса ) [14] был измерен с помощью траектории полета спутников , таких как Mariner 9 и Viking . Основные отклонения от эллипсоида, ожидаемого от идеальной жидкости, происходят от вулканического плато Фарсис , области возвышенности размером с континент, и его антиподов. [15]

Selenoid (геоид от Луны ) был измерен весовым по ГРААЛЮ спутников — близнецов. [16]

Эллипсоид вращения (сфероид)

Опорные эллипсоиды также полезны для определения геодезических координат и картографирования других планетарных тел, включая планеты, их спутники, астероиды и ядра комет. Некоторые хорошо наблюдаемые тела, такие как Луна и Марс , теперь имеют довольно точные опорные эллипсоиды.

Для почти сферических тел с твердой поверхностью, к которым относятся все твердые планеты и многие спутники, эллипсоиды определяются с точки зрения оси вращения и средней высоты поверхности без учета атмосферы. Марс на самом деле имеет форму яйца , где его северный и южный полярные радиусы различаются примерно на 6 км (4 мили), однако эта разница достаточно мала, чтобы средний полярный радиус использовался для определения его эллипсоида. Земная Луна фактически сферическая, почти не имеет выпуклости на экваторе. Там, где это возможно, при определении опорного меридиана используется фиксированный наблюдаемый элемент поверхности.

Для газообразных планет, таких как Юпитер , эффективная поверхность эллипсоида выбирается как граница равного давления в один бар . Поскольку у них нет постоянных наблюдаемых особенностей, выбор нулевых меридианов производится в соответствии с математическими правилами.

Сглаживание

Для эллипсоида WGS84 для моделирования Земли определяющими значениями являются [17]

а (экваториальный радиус): 6 378 137,0 м 1 ф <\ displaystyle <\ frac <1>> \, \!> (обратное сглаживание): 298,257 223 563

из которого происходит

б (полярный радиус): 6 356 752,3142 м,

так что разница большой и малой полуосей составляет 21,385 км (13 миль). Это всего лишь 0,335% большой оси, поэтому изображение Земли на экране компьютера будет иметь размер 300 на 299 пикселей. Это довольно неотличимо от сферы, показанной как 300 пикселей на 300 пикселей. Таким образом, иллюстрации обычно сильно преувеличивают сплющивание, чтобы подчеркнуть концепцию сплюснутости любой планеты.

Другие значения f в Солнечной системе составляют 1/16 для Юпитера , 1/10 для Сатурна и 1/900 для Луны . _ _ Сплющивание Солнца происходит примерно

9 × 10 -6 .

Происхождение уплощения

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал « Начала», в которых он включил доказательство того, что вращающееся самогравитирующее жидкое тело в равновесии принимает форму сплюснутого эллипсоида вращения ( сфероида ). [18] Степень уплощения зависит от плотности и баланса гравитационной и центробежной сил .

Экваториальная выпуклость

Экваториальная выпуклость крупных небесных тел Солнечной системы

Тело	Диаметр (км)		Экваториальная выпуклость (км)	Коэффициент выравнивания	Период вращения (ч)	Плотность (кг/м 3 )	ф <\ Displaystyle е>	Отклонение от ф <\ Displaystyle е>
	Экваториальный	Полярный
земной шар	0 12 756,2	0 12 713,6	00 0 42,6	1 : 299,4	23.936	5515	1 : 232	−23%
Марс	00 6792,4	00 6752,4	00 0 40	1 : 170	24.632	3933	1 : 175	0 +3%
Церера	000 964,3	000 891,8	000 72,5	1 : 13,3	0 9,074	2162	1 : 13,1	0 −2%
Юпитер	142 984	133 708	0 9 276	1 : 15,41	0 9,925	1326	1 : 9,59	−38%
Сатурн	120 536	108 728	11 808	1 : 10,21	10.56	0 687	1 : 5,62	−45%
Уран	0 51 118	0 49 946	0 1172	1 : 43,62	17.24	1270	1 : 27,71	−36%
Нептун	0 49 528	0 48 682	00 846	1 : 58,54	16.11	1638	1 : 31,22	−47%

Как правило, любое вращающееся небесное тело (и достаточно массивное, чтобы принять сферическую или почти сферическую форму) будет иметь экваториальную выпуклость, соответствующую скорости его вращения. С участием 11 808 км Сатурн — планета с самой большой экваториальной выпуклостью в нашей Солнечной системе.

Экваториальные хребты

Экваториальные выпуклости не следует путать с экваториальными гребнями . Экваториальные гребни характерны как минимум для четырех спутников Сатурна: большого спутника Япета и крошечных спутников Атласа , Пана и Дафниса . Эти хребты точно следуют экваторам спутников. Хребты кажутся уникальными для системы Сатурна, но неясно, связаны ли эти явления или это совпадение. Первые три были обнаружены зондом « Кассини ». в 2005 году; Дафнейский хребет был обнаружен в 2017 году. Хребет на Япете имеет ширину почти 20 км, высоту 13 км и длину 1300 км. Гребень на Атласе пропорционально еще более примечателен, учитывая гораздо меньший размер Луны, придающий ей дискообразную форму. Изображения Пана показывают структуру, подобную структуре Атласа, тогда как структура Дафниса менее выражена.

Трехосный эллипсоид

Небольшие спутники, астероиды и ядра комет часто имеют неправильную форму. Для некоторых из них, таких как Ио Юпитера , разносторонний (трехосный) эллипсоид подходит лучше, чем сплюснутый сфероид. Для тел очень неправильной формы концепция эталонного эллипсоида может не иметь полезного значения, поэтому иногда вместо этого используется сферический эталон, а точки идентифицируются планетоцентрической широтой и долготой. Даже это может быть проблематично для невыпуклых тел, таких как Эрос , поскольку широта и долгота не всегда однозначно идентифицируют одно место на поверхности.

Меньшие тела ( Ио , Мимас и т. д .), как правило, лучше аппроксимируются трехосными эллипсоидами ; однако трехосные эллипсоиды усложнили бы многие вычисления, особенно связанные с картографическими проекциями . Многие проекции потеряли бы свои элегантные и популярные свойства. По этой причине сферические опорные поверхности часто используются в картографических программах.

Источник