Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-1.jpg" alt=">КОНФИГУРАЦИИ ПЛАНЕТ. СИНОДИЧЕСКИЙ ПЕРИОД 11 класс УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова ">

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-2.jpg" alt=">Конфигурации планет ">

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-3.jpg" alt="> В состав Солнечной системы входят восемь больших планет, включая Землю. Внутренние планеты (Меркурий,"> В состав Солнечной системы входят восемь больших планет, включая Землю. Внутренние планеты (Меркурий, Венера) всегда находятся внутри земной орбиты. Внешние планеты (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) движутся вне её.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-4.jpg" alt=">Меркурий и Венеру можно видеть утром или вечером. Марс, Юпитер и Сатурн бывают видны"> Меркурий и Венеру можно видеть утром или вечером. Марс, Юпитер и Сатурн бывают видны также и ночью.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-5.jpg" alt="> Конфигурации внутренних планет Конфигурация – характерное взаимное расположение планет относительно Солнца"> Конфигурации внутренних планет Конфигурация – характерное взаимное расположение планет относительно Солнца и Земли. У внутренних планет различают: верхнее соединение (Солнце находится между планетой и Землёй); нижнее соединение (планета находится между Солнцем и Землёй); восточную элонгацию; западную элонгацию. Элонгация – это конфигурация, соответствующая максимальному угловому удалению нижней планеты от Солнца (для Венеры – 47°, для Меркурия – 28°).

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-6.jpg" alt="> Конфигурации внешних планет У внешних планет различают: соединение (Солнце"> Конфигурации внешних планет У внешних планет различают: соединение (Солнце находится между планетой и Землёй); противостояние (планета расположена в точке, диаметрально противоположной Солнцу); восточные квадратуры; западные квадратуры. Верхняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (от 0° до 180°). Когда оно составляет 90°, то планета находится в квадратуре.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-7.jpg" alt="> Положение планеты относительно Конфигурация Условия наблюдения"> Положение планеты относительно Конфигурация Условия наблюдения Солнца для земного наблюдателя Внутренние планеты Восточная Расположена на угловом удалении от Наилучшие (наблюдается фаза планеты элонгация Солнца (Меркурий - 28°, Венера - 47°) на западе после захода Солнца) Восточная Расположена на угловом удалении от Наилучшие (наблюдается фаза планеты элонгация Солнца (Меркурий - 28°, Венера - 47°) на востоке перед восходом Солнца) Нижнее Расположена вблизи Солнца перед Отсутствуют (специальные при соединение светилом прохождении по диску Солнца) Верхнее Расположена вблизи Солнца за Отсутствуют соединение светилом Внешние планеты Восточная Расположена на угловом удалении от Достаточные (наблюдается фаза планеты квадратура Солнца (90°) на западе после захода Солнца) Западная Расположена на угловом удалении от Достаточные (наблюдается фаза планеты квадратура Солнца (90°) на востоке перед восходом Солнца) Противо- Расположена диаметрально Хорошие (наблюдается ночью стояние противоположно Солнцу обращенное к Земле полностью освещенное Солнцем полушарие) Верхнее Расположена вблизи Солнца за Отсутствуют соединение светилом

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-8.jpg" alt=">Синодический и сидерический периоды обращения планет ">

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-9.jpg" alt=">Синодический период – промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планет "> Синодический период – промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планет (например, верхним соединением). Звёздный (или сидерический) период – период обращения планеты вокруг Солнца по отношению к звёздам. По своей продолжительности синодический период планеты не совпадает ни с её сидерическим периодом, ни с годом (звёздным периодом обращения Земли). Синодический период последовательных нижних соединений (1 и 2) нижней планеты

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-10.jpg" alt="> Связь синодического периода планеты со звездными периодами Земли и самой планеты "> Связь синодического периода планеты со звездными периодами Земли и самой планеты. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она совершает свой оборот вокруг него. Угловые скорости движения по орбитам внешней планеты и Земли будут равны соответственно 360°/Р и 360°/Т, где Земля Р – звездный период обращения внешней планеты, Т – звездный период Земли (Т

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-11.jpg" alt=">Задача. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1, 9 года?"> Задача. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1, 9 года? Дано: Р = 1, 9 г. T = 1 г. Найти: S = ? Решение: Земля Марс – внешняя планета Марс 1/S = 1/Т - 1/Р; S = T*Р / (Р – T); S = 1, 9/0, 9 ≈ 2, 1 г. Ответ: S ≈ 2, 1 г.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-12.jpg" alt="> Упражнение 9. № 5. Через какой промежуток времени"> Упражнение 9. № 5. Через какой промежуток времени встречаются на циферблате часов минутная (Т) и часовая (Р) стрелки? Дано: T = 1 ч. Р = 12 ч. Найти: S = ? Решение: Часовая – медленная (аналог внешней планеты) 1/S = 1/Т - 1/Р; S = T*Р / (Р – T); S = 1*12/(12 -11)=12/11 = 1, (09) ч. Ответ: S ≈ 1, 09 ч.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-13.jpg" alt="> Вопросы (с. 57) 1. Что называется конфигурацией планеты? 2. Какие планеты"> Вопросы (с. 57) 1. Что называется конфигурацией планеты? 2. Какие планеты считаются внутренними, какие – внешними? 3. В какой конфигурации может находиться любая планета? 4. Какие планеты могут находиться в противостоянии? Какие – не могут? 5. Назовите планеты, которые могут наблюдаться рядом с Луной во время ее полнолуния.

Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-14.jpg" alt="> Домашнее задание 1) § 11. 2) Упражнение 9"> Домашнее задание 1) § 11. 2) Упражнение 9 (№ 1 -4, 6). 1. Нарисуйте, как будут располагаться на своих орбитах Земля и планета: а) Меркурий – в нижнем соединении; б) Венера – в верхнем соединении; в) Юпитер – в противостоянии; г) Сатурн – в верхнем соединении. 2. В какое время суток (утром или вечером) будет видна Венера, если она расположена так, как Рис. 3. 4 показано на рисунке 3. 4. г? 3. Сравните условия видимости Марса в положениях, показанных на рисунках 3. 4. в и 3. 4. а. 4. Оцените, сколько примерно времени и когда (утром или вечером) может наблюдаться Венера, если она удалена к востоку от Солнца на 45°. 6. Звездный период обращения Юпитера равен 12 годам. Через какой промежуток времени повторяются его противостояния?

Решебник по астрономии 11 класс на урок №6 (рабочая тетрадь) - Гелиоцентрическая система Коперника

1. Кратко опишите системы мира:

а) по Птолемею: геоцентрическая система, все небесные тела движутся около неподвижной Земли, которая является центром.

б) по Копернику: Земля - третья планета от Солнца и обращает Солнце за один звёздный год; планеты движутся в пространстве вокруг Солнца - центра.

2. Закончите предложения.

Планетой называют небесное тело, движущееся вокруг звезды в её гравитационном поле, имеющее форму, близкую к сферической, светящееся отражённым от звезды светом.

Помимо общего суточного движения планеты на фоне звезд описывают сложные петлеобразные пути. При медленном перемещении с запада на восток движение планеты называют прямым, а при перемещения с востока на запад - обратным, или попятным.

Конфигурациями планет называют характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца.

3. Перечислите:

а) нижние планеты: Венера и Меркурий;
б) верхние планеты: Марс, Юпитер, Уран, Нептун, Сатурн.

4. Используя рисунок 6.1, укажите основные конфигурации планет при их расположении в точках 1-8.

Соединение
верхнее соединение
наибольшее удаление (восточная элонгация)
нижнее соединение
наибольшее удаление (западная элонгация)
противостояние
восточная квадратура
западная квадратура

5. Используя рисунок 6.1, ответьте на вопросы.

В какой конфигурации на минимальное расстояние к Земле подходит нижняя планета?

В нижнем соединении.

В какой конфигурации на минимальное расстояние к Земле подходит верхняя планета?

В противостоянии.

6. Заполните таблицу условий видимости планет с Земли (благоприятные, неблагоприятные условия видимости).

7. Какие планеты могут проходить по диску Солнца?

Венера, Меркурий.

8. Дайте определения понятиям.

Синодический период обращения - промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планеты.

Сидерический (или звездный) период обращения - промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите относительно звёзд.

9. Запишите формулы взаимосвязи синодического и сидерического периодов обращений:

а) для нижних планет: 1/S = 1/T = 1/T З
б) для верхних планет: 1/S = 1/T З - 1/T

10. Решите задачи.

Вариант 1.

1. Каков синодический период Марса, если его звездный период Т- 1,88 земного года?

2. Нижние соединения Меркурия повторяются через 116 суток. Определите сидерический период Меркурия.

Вариант 2.

1. Определите звездный период Венеры, если ее нижние соединения повторяются через 584 суток.

2. Через какой промежуток времени повторяются противостояния Юпитера, если его сидерический период Т= 11,86 года?

Внутренние планеты

Внутренними планетами называются планеты, большая полуось орбиты которых меньше большой полуоси орбиты Земли. Отсюда следует, что для наблюдателя на Земле внутренними планетами являются лишь Венера и Меркурий, остальные относятся к внешним . Для таких планет выделяют 3 основные конфигурации: верхнее соединение (1), нижнее соединение (2) и максимальная элонгация . Различают две максимальные элонгации -- западную (3) и восточную (4), когда планета наблюдается к западу и к востоку от Солнца соответственно.Внутрення планета находится в верхнем соединении когда Земля, Солнце и планета лежат на одной прямой, при этом планета и Земля располагаются по разные стороны от Солнца. Если пренебречь наклоном орибит планет к плоскости эклиптики, то для наблюдателя на Земле планета находится точно за Солнцем.

Нижнее соединение внутренней планеты происходит когда Земля, Солнце и планета, также как и в случае верхнего соединения, располагаются на одной прямой, но для нижнего соединения планета должна находиться между Солнцем и Землей. Если бы орбиты всех планет лежали в одной плоскости, тогда в момент каждого нижнего соединения внутренней планеты наблюдалось бы ее прохождение по диску Солнца для наблюдателя на внешней планете.

Элонгацией планеты называется угол Солнце - Земля - планета, отсюда очевидно, что максимальная элонгация внутренней планеты наблюдается в момент, когда прямая Земля - планета является касательной к орбите планеты, то есть угол Солнце - планета - Земля является прямым.

Внешние планеты

Внешними планетами называются планеты, большая полуось орбиты которых больше большой полуось орбиты Земли. Для таких планет также существуют 3 основные конфигурации: соединение (1), противостояние (2) и квадратура . Квадратура бывает западная (3) и восточная (4), в какой именно квадратуре находится внешняя планета определяется анологично максимальной элонгации.Соединение внешней планеты, подобно верхнему соединению внутренней планеты, наблюдается в момент, когда Солнце, Земля и планета находятся на одной прямой, при этом Солнце находится между планетой и Землей. В этот момент для наблюдателя на внешней планете Земля, являясь нижней планетой, наблюдается в верхнем соединении.

Аналогично, когда планета, Солнце и Земля располагаются на одной прямой, но Солнце и планета лежат по разные
стороны от Земли, считатется, что внешняя планета находится в противостоянии . Земля же находится в нижнем соединении для наблюдателя на вненей планете, наблюдаемой в противостоянии.

Квадратурой называется конфигурация, когда угол между направлениями на планету и Солнце (угол Солне - Земля - планета) является прямым. Стоит заметить, что для наблюдателя на планете Земля будет наблюдаться в максимальной элонгации, причем если планета с Земли наблюдалась в восточной квадратуре, тогда Земля будет в западной максимальной элонгации и наоборот.

Справочные данные

Задачи

Чему равна наибольшая элонгация Венеры при наблюдении с Сатурна?

Определите, на сколько Марс ближе Юпитера к Земле в момент, когда они одновременно находятся в квадратуре и какое расстояние разделяет их в пространстве. Орбиты считать круговыми, наклоном пренебречь.

Определите расстояние между Сатурном и Землей, если и с той и другой планеты Венера наблюдается в западной элонгации. Орбиты считать круговыми, наклоном пренебречь.

Земля при наблюдении с Марса находится в восточной элонгации, а с Меркурия в восточной квадратуре. Определите расстояние, которое отделяет Меркурий от Марса в пространстве.

Марс находится в западной квадратуре при наблюдении с Земли, а для наблюдателя на Марсе Меркурий находится в восточной элонгации. Как долго будет идти сигнал со спутника на на орбите вокруг меркурия до приемника на Земле?

Венера находится в наибольшей восточной элонгации, а фаза Луны равно 0.75. Сколько времени будет идти сигнал от нашего спутника до Венеры? Движением планет в этот промежуток времени пренебречь.

Со спутника, летающего по круговой орбите вокруг Солнца, однажды была зафиксирована следующая ситуация: угловой радиус Земли примерно в 2 раза больше радиуса Марса; Меркурий проходит по диску Солнца. По данным марсохода Opportunity, Земля находилась в соеди- нении с Солнцем, а Меркурий в элонгации. Через какое время Земля, спутник и Солнце окажутся на одной прямой?

На круговой орбите между Юпитером и Марсом обращается небольшой спутник. Он передаёт данные, что для него Венера находится в восточной элонгаии, а Меркурий в западной. Бегемот, живущий на Сатурне видит, что Венера находится в восточной элонгации, а Земля в западной. А для Змеи, живущей на Юпитере, Земля и Меркурий находятся в восточных элонгациях. Найдите угловое расстояние между Спутником и Юпитером для Бегемота, и угловое расстояние между Сатурном и Спутником для Змеи.

УРОК 7. КОНФИГУРАЦИИ ПЛАНЕТ,

РАССТОЯНИЯ ДО ТЕЛ И ИХ РАЗМЕРЫ.

Основные конфигурации нижних и верхних планет.
Сидерический и синодический периоды планет.
Определение размеров Земли
Определение расстояний до тел.
Определение размеров тел.

Основные конфигурации внутренних и внешних планет.

Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово "планета" в переводе с древнегреческого означает "блуждающая" или "бродяга". Траектория движения небесного тела называется его орбитой .

По отношению к орбите Земли планеты разделяются на внутренние (нижние) - Меркурий, Венера, их орбиты расположены внутри земной орбиты , и внешние (верхние) - Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун их орбиты расположены вне орбиты Земли. Внешние планеты всегда повернуты к Земле стороной, освещаемой Солнцем. Внутренние планеты меняют свои фазы подобно Луне. Плоскости орбит всех планет Солнечной системы лежат вблизи плоскости эклиптики, отклоняясь от нее менее, чем на 7°. Скорости движения планет по орбитам различны и убывают с удалением планет от Солнца. Земля движется медленнее Меркурия и Венеры, но быстрее всех остальных планет. Из-за различия скоростей движения планет в определенные моменты времени возникают различные взаимные расположения Солнца и планет.

Особые, геометрически правильные, взаимные расположения Солнца, Земли и планет называются конфигурациями. Одинаковые конфигурации планет происходят в разных точках их орбит, напротив разных созвездий, в разное время года. Конфигурации, которые создаются нижними и верхними планетами различны.
У нижних планет это соединения V 1 и V 3 (верхнее и нижнее) и элонгации V 2 и V 4 (восточная и западная). У верхних планет это – квадратуры M 2 и М 4 (восточная и западная), соединение M 1 и противостояние M 3 .

Что же стоит за этими страшными названиями. Соединения - это расположение Солнца, Земли и планеты на одной прямой , при этом планета находится либо между Солнцем и Землей (нижнее соединение), либо прячется от Земли за Солнцем (верхнее соединение). Единственной конфигурацией, в которой может находиться любая, и нижняя , и верхняя планета, является верхнее соединение, при этом планету естественно нельзя наблюдать. Нижнее соединение присуще только нижним планетам, при этом, хотя и достаточно редко, мы можем наблюдать прохождение Меркурия и Венеры (в виде черного кружка) на фоне диска Солнца.

Видимое движение нижних планет напоминает колебательное движение около Солнца. Максимальное угловое удаление нижних планет от Солнца называется элонгацией. В случае элонгации Земля планета и Солнце образуют прямоугольный треугольник, при этом в вершине прямого угла находится планета. Наибольшая элонгация Меркурия - 28˚, Венеры - 48˚. С Земли в это время видно не все освещенное Солнцем полушарие планеты, а только его часть, называемая фазой. При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной – на востоке незадолго перед восходом Солнца.

Наиболее удобный момент наблюдения верхних планет – это противостояние. Все три небесных тела , как и при соединении, находятся на одной линии, но Земля в этом случае расположена между Солнцем и планетой и все полушарие планеты освещено Солнцем. Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца от 0˚ до 180˚. Когда угловое расстояние между Солнцем и верхней планетой составляет 90˚, то говорят, что планета находится в квадратуре (квадратура – угловая четверть круга), соответственно в восточной или западной, как и при элонгации. В этом случае Земля, Солнце и планета так же образуют прямоугольный треугольник, но в вершине прямого угла находится Земля.

Система Земля - Луна - Солнце особая, в ней имеется нижнее соединение, как у внутренних планет, при этом происходит новолуние (Луна между Солнцем и Землей), и противостояние, как у внешних планет , во время полнолуния.

Задача. Определите период обращения Марса вокруг Солнца, зная, что противостояния Марса происходят каждые 780 суток?

Определение размеров Земли.

Представление о Земле как о шаре, который свободно без всякой опоры висит в пространстве, безусловно, является одним из величайших достижений науки древнего мира. И первое точное определение земных размеров было сделано Эратосфеном из Египта. Проделанный им эксперимент относится к одному из десяти самых красивых физических экспериментов, придуманных человечеством. Он решил измерить длину небольшой дуги земного меридиана не в градусах, а в единицах длины, и далее определить, какую часть в градусах полной окружности она составляет. Зная часть, найти длину всей окружности. Затем по длине окружности определить величину радиуса, который и является радиусом земного шара.
Очевидно , что длина дуги меридиана в градусах равна разности географических широт двух пунктов , находящихся на одном меридиане: Δφ=φ в – φ А. Для того чтобы определить эту разность, Эратосфен сравнил высоту Солнца в кульминации в один и тот же день в пунктах А и В (Александрия и Асуан). В Асуане в этот день Солнце освещало дно самых глубоких колодцев, т.е. было в зените, а в Александрии отстояло от зенита на 7,2˚, Из простых геометрических построений следовало, разность широт этих городов Δφ=7,2˚. В древних единицах измерения расстояние между Александрией и Асуаном составляло 5000 греческих стадий, современное – 800 км. Обозначив длину меридиана Земли через L, имеем следующую пропорцию:

откуда получаем длину меридиана равную 40000 км. Зная длину окружности, легко находим радиус Земли - 6366 км, что отличается от среднего радиуса всего на 5 км.

В какой степени форма Земли отличается от шара, выяснилось только в конце XVIII века в результате работы двух экспедиций в Южной Америке в Перу и в Скандинавии вблизи Северного полярного круга. Измерения показали, что длина в 1˚ дуги меридиана на севере и на юге больше , чем на экваторе. Это означало, что Земля сплюснута у полюсов. Ее полярный радиус на 21 км короче экваториального. Это означает, что сечение Земли по меридиану будет не окружностью, а эллипсом, у которого большая ось проходит в плоскости экватора, а малая совпадает с осью вращения Земли. И уже в ХХ веке выяснилось, что земной экватор также нельзя считать окружностью. Его сплюснутость в 100 раз меньше сплюснутости меридиана, но она все же существует. Точнее всего форму нашей планеты передает фигура, называемая эллипсоидом , у которого любое сечение плоскостью, проходящей через центр Земли, не является окружностью.
4. Определение расстояний до тел.

О
пределить географическую широту двух пунктов оказывается гораздо проще, чем измерить расстояние между ними, чему могут мешать естественные препятствия. Поэтому используется способ, основанный на явлении параллактического смещения. Параллактическим смещением называется изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя. Сначала точно вычисляют длину удобно расположенного отрезка ВС, называемого базисом и двух углов В и С в треугольнике АВС. Далее по теореме синусов
легко находятся значения АС и АВ. Аналогичным методом пользуются и при определении расстояния до небесных тел. Измерить расстояние от Земли до Солнца впервые удалось лишь в XVIII веке, когда был определен горизонтальный параллакс Солнца. Горизонтальным параллаксом (р) называется угол, под которым со светила, находящегося на горизонте, виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения. По сути дела, при этом измеряется параллактическое смещение объекта , находящегося за пределами Земли, а базисом является радиус Земли. Единственное отличие в том, что треугольник строится прямоугольный, что упрощает вычисления.

Из треугольника OAS можно выразить величину расстояния SО=D: где R  – радиус Земли. Конечно, со светила никто не наблюдает радиус Земли, а горизонтальный параллакс определяют по измерениям высоты светила в момент верхней кульминации из двух точек Земли, находящихся на одном меридиане и имеющих известные широты, по аналогии с методом Эратосфена. Очевидно , что чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны (р  =57΄02΄΄ ), параллакс Солнца р  =8,79′′. Такому значению параллакса соответствует расстояние до Солнца равное 150000000км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1а.е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.

Для малых углов sinp ≈ p , при этом р выражен в радианах. Если р выразить в секундах, то формула примет вид: .
Д.з. §7. п.2,3. задачи 8,9 стр.35, § 11. задачи 1, 5, 6 стр.52.
Вопросы экспресс опроса

1. Можно ли наблюдать Меркурий по вечерам на востоке?

2. Что такое соединение?

3. Можно ли наблюдать Венеру утром на востоке, а вечером на западе?

4.Угловое расстояние планеты от Солнца равно 55°.Какая это планета,верх или ниж?

5. Что такое конфигурация?

6. Какие планеты могут пройти на фоне диска Солнца?

7. Во время каких конфигураций хорошо видны нижние планеты?

8. Во время каких конфигураций хорошо видны верхние планеты?

9. Что такое сидерический период планеты?

10. Что такое синодический период?

11. Что такое горизонтальный параллакс?

12. Что называется параллактическим смещением?

13. Когда верхняя планета находится в квадратуре?

14. Что такое элонгация?

15. При каком соединении можно наблюдать внутреннюю планету?

Конфигурации планет

Условия видимости планет меняются по-разному: если Меркурий и Венеру можно видеть только утром или вечером, то остальные - Марс, Юпитер и Сатурн - бывают видны также и ночью. По временам одна или несколько планет могут быть вовсе не видны, поскольку они располагаются на небе поблизости от Солнца. В этом случае говорят, что планета находится в соединении с Солнцем. Если же планета располагается на небе вблизи точки, диаметрально противоположной Солнцу, то она находится в противостоянии. В этом случае планета появляется над горизонтом в то время, когда Солнце заходит, а заходит она одновременно с восходом Солнца. Следовательно, всю ночь планета находится над горизонтом. Соединение и противостояние, а также другие характерные расположения планеты относительно Солнца называются конфигурациями. Внутренние планеты (Меркурий и Венера), которые всегда находятся внутри земной орбиты, и внешние, которые движутся вне ее (все остальные планеты), меняют свои конфигурации по-разному. Названия различных конфигураций внутренних и внешних планет, которые характеризуют расположение планеты относительно Солнца на небе, приведены ниже. Конфигурации планет.

Ясно, что условия видимости планеты в той или иной конфигурации зависят от ее расположения по отношению к Солнцу, которое планету освещает, и Земли, с которой мы ее наблюдаем. Единственной конфигурацией, в которой может находиться любая планета, независимо от того, внутренняя она или внешняя, является верхнее соединение. В этом случае она находится на линии, соединяющей центры Солнца, Земли и планеты, за Солнцем - «выше» него. Поэтому Солнце, рядом с которым планета находится на небе, не дает возможности ее увидеть. Если же внутренняя планета расположена на той же линии между Землей и Солнцем, то происходит ее нижнее соединение с Солнцем. Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (от 0 до 180°). Когда оно составляет 90°, то говорят, что планета находится в квадратуре. Для внутренних планет максимально возможное угловое удаление от Солнца (в элонгации) невелико: для Венеры - до 48°, а для Меркурия - всего 28°. Конфигурации планет периодически повторяются.

Общность газовых планет-гигантов

Любая из планет-гигантов превосходит по массе все планеты земной группы, вместе взятые. Крупнейшая планета Солнечной системы - Юпитер - в 11 раз по диаметру и в 300 с лишним раз по массе больше, чем Земля.

Все планеты-гиганты имеют мощные протяженные атмосферы, состоящие в основном из молекулярного водорода и содержащие также гелий (от 6 до 15% по объему), метан, аммиак, воду и некоторые другие соединения, в том числе более сложные. Сжатие этих планет, которое заметно даже на первый взгляд, вызвано их быстрым вращением вокруг оси. Характерно, что экваториальные области планет-гигантов вращаются быстрее, чем области, находящиеся ближе к полюсам. На Юпитере различие периодов вращения на разных широтах составляет около 6 мин, а на Сатурне превышает 20 мин. Наиболее изученным среди планет-гигантов является Юпитер, на котором даже в небольшой школьный телескоп видны многочисленные темные и светлые полосы, тянущиеся параллельно экватору планеты. Так выглядят облачные образования в его атмосфере, на уровне которых давление примерно такое же, как у поверхности Земли. Красновато-коричневый цвет полос объясняется, видимо, тем, что, помимо кристалликов аммиака, составляющих основу облаков, в них содержатся различные аэрозольные примеси, в частности соединения серы и фосфора

Планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, поэтому там очень холодно. Температура в атмосфере Юпитера на уровне облачного слоя составляет всего 134 К (около -140 °С), Сатурна - 97 К, а на Уране и Нептуне она не превышает 60 К. Такая температура установилась на планетах не только за счет энергии, приходящей от Солнца, но и благодаря потоку энергии из их недр. На Юпитере, Сатурне и Нептуне он существенно больше потока солнечной энергии. Вместе с данными о химическом составе планет эти сведения позволяют рассчитать физические условия в их недрах - построить модели внутреннего строения планет-гигантов. Согласно такой модели для Юпитера температура в его центре составляет около 30 000 К, давление достигает 8*10в12 Па, а для Нептуна - 7000 К и 6*10в11 Па. Расчеты показывают, что по мере приближения к центру планеты водород вследствие возрастания давления должен переходить из газообразного в газожидкое состояние - так называют состояние вещества, при котором сосуществуют его газообразная и жидкая фазы. Когда при дальнейшем приближении к центру давление в миллионы раз превысит атмосферное давление, существующее на Земле, водород приобретает свойства, характерные для металлов. Металлическую фазу водорода удалось получить в лабораторных условиях на Земле.

Данные о природе и химическом составе спутников планет-гигантов, полученные в последние годы с помощью космических аппаратов, стали еще одним подтверждением справедливости современных представлений о происхождении тел Солнечной системы. В условиях, когда водород и гелий на периферии протопланетного облака почти полностью вошли в состав планет-гигантов, их спутники оказались похожими на Луну и планеты земной группы. Все эти спутники состоят из тех же веществ, что и планеты земной группы, - силикатов, оксидов и сульфидов металлов и т.д., а также водяного (или водно-аммиачного) льда. Относительное содержание каменистых и ледяных пород у отдельных спутников различно. На поверхности многих спутников помимо многочисленных кратеров метеоритного происхождения обнаружены также тектонические разломы и трещины их коры или ледяного покрова. Самым удивительным оказалось открытие на ближайшем к Юпитеру спутнике Ио около десятка действующих вулканов. Высота выброса при крупнейшем из этих извержений составила около 300 км, а его источником была вулканическая кальдера размером 24х8 км. Продолжительность большинства извержений превысила четыре месяца. Таким образом, первое достоверное наблюдение вулканической деятельности за пределами нашей планеты позволяет считать Ио наиболее вулканически активным объектом среди всех тел планетного типа. На спутнике Урана - Миранде - видны уникальные структуры поверхности. Их возникновение связано, видимо, с мощными ударными процессами, которые могли привести к разрушению спутника. Многие спутники планет-гигантов имеют небольшие размеры и неправильную форму.

Недавно найденные спутники скорее всего сформировались в главном астероидном поясе, расположенном между орбитами Марса и Юпитера (и стало быть представляют собой каменные, а не ледяные глыбы), а затем они были рассеяны под воздействием гравитации Юпитера и в результате каких-то непонятных процессов переместились в конце концов к Сатурну.

Исследования, проведенные с помощью космических аппаратов, показали, что, кроме множества спутников, все планеты-гиганты имеют еще и кольца.

С момента своего открытия в XVII в. кольца Сатурна долгое время считались уникальным образованием в Солнечной системе, хотя некоторые ученые высказывали предположения о наличии колец у Юпитера и других планет-гигантов. Уже в XIX в. в работах Джеймса Максвелла и Аристарха Аполлоновича Белопольского было доказано, что кольца не могут быть сплошными. «Исчезновения» колец Сатурна, которые случались примерно через 15 лет, когда Земля оказывалась в плоскости этих колец, можно было объяснить тем, что толщина колец мала. Постепенно стало очевидно, что кольца Сатурна представляют собой скопления небольших по размеру тел, крупных и мелких кусков, которые обращаются вокруг планет по почти круговым орбитам. Все они так малы, что по отдельности не видны. Благодаря их обращению вокруг планеты кольца кажутся сплошными, хотя сквозь кольца Сатурна, например, просвечивает и поверхность планеты, и звезды. Даже эти наиболее заметные кольца при общей ширине порядка 60 000 км имеют толщину не более 1 км. Снимки, сделанные с КА «Вояджер», показывают их сложное строение. Кольца всех остальных планет-гигантов, включая Юпитер, значительно уступают по размерам и яркости кольцам Сатурна.