普通天文学ch4天体的运动.pdf

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1、普通天文学——CH.4天体的运动讲授人：罗佳武汉大学测绘学院内容提要（CH.4）1.行星的视运动及其解释2.行星和卫星的轨道要素和星历3.行星和卫星的轨道特征、引力范围和洛希限4.行星和卫星的概况5.行星和卫星的自转2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics1.行星的视运动及其解释概述从地心说到日心说•Ptolemacus(90-168)2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics•地心说–地球静止位于宇宙的中心，行星在各自的小圆轨道上匀速转动，个小圆心又在大圆轨道上绕地球匀速转动–Ptolemacu

2、s否认上帝，所以直到1215年教会还禁止讲授他的言论2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics•Copernicus(1473-1543)–他的《天体运行论》一书被认为是天文学上的一次革命，从根本上动摇了宗教神学的宇宙观2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics太阳系内行星的观测•大行星距离地球近•大行星比除太阳以外的其他恒星亮–金星（-4.4m~-3.3m）出现在黎明前的东方或黄昏后的西方•大行星出现在黄道附近分类•地内行星－水星，金星•地外行星－火星，木星，土星，天王星，海王星2010年10月S

3、choolofGeodesyandGeomatics内行星的视运动行星相对于恒星背景的移动，其路径在黄道附近内行星常在黎明前出现在东方，或在黄昏后出现在西方，且内行星与太阳的角距离总是在一定范围内变化内行星视运动的分类•顺行：自西向东运行，顺行时间长•逆行：自东向西运行，逆行时间短•留：由顺行转逆行或由逆行转顺行的转折点2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics地内行星视运动的特殊点•合：当行星与太阳的黄经相等时称为“合”，行星在太阳前方称为下合，太阳在行星前方称为上合•大距：当行星与太阳角距达到最大时称为“大距”，在太阳之东

4、称为“东大距”，在太阳之西称为“西大距”2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics地内行星相位的变化•行星本身不发光，但可反射太阳光，与月球相位变化（朔望）类似，其中以金星的相位变化最为显著，甚至肉眼可见地内行星的凌日•在下合时，若内行星又恰好过黄道面，地球上的观测者可以看到日面上出现一个移动的小黑点，这也是一种交食现象，称为“凌日”•平均每世纪发生13次水星凌日，1或2次金星凌日2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics地内行星的运行周期•上合－（顺行）－东大距－（顺行）－留－（逆行）－下合－（逆

5、行）－留－（顺行）－西大距－（顺行）－上合地内行星绕日公转速度比地球快•为什么？2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics地外行星的视运动地外行星视运动的分类•由于外行星的轨道大于地球运行轨道，所以其视运动除了顺行、逆行、留等与内地行星类似的运动特征以外，还有很多其他特征地外没有凌日•为什么？2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics特殊点•视运动只有上合，称为合•没有大距的限制•冲：行星与太阳黄经相差180度时为“冲”•方照：当行星与太阳黄经相差90度时为“方照”，行星在太阳之东称为“东方照”，行

6、星在太阳之西为“西方照”–东方照时，行星中午升起，日落时位于中天附近，上半夜可见于西方天空–西方照时，行星子夜升起，日出时位于中天附近，下半夜可见于东方天空2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics地外行星的运行周期•合－（顺行）－西方照－（顺行）－留－（逆行）－冲－（逆行）留－（顺行）－东方照－（顺行）－合大冲•当行星过近日点时发生冲时观测行星观测行星时可查天文年历或使用天文软件查看地内行星的东大距、西大距的日期和时刻；或查看地外行星的冲的时刻2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics行星的会合周

7、期地球上观测到的行星公转和地球公转的复合运动，常称为”会合运动“地球上观测到行星的接续上合或冲的时间间隔称为“会合周期”2010年10月SchoolofGeodesyandGeomatics2.行星和卫星的轨道要素和星历Kepler行星运动三定律德国天文学家Kepler用他的老师Tycho的观测资料来改进Copernicus的匀速圆轨道理论时发现推算出的火星位置与观测位置的偏差达到8’经过进一步分析，Kepler在1690年发现火星的轨道是椭圆，且运动也不是匀速的得到了著名的Kepler定律：如果将恒星及其所围绕运动的星体当作质点，并且，卫星除了受到该星

8、体引力的作用外，不再受其它力的作用，则这样动力学问题是一个典型的二体问题。在这样