tekst jest o kosmosie, Notatki z Fizyka

Pobierz tekst jest o kosmosie i więcej Notatki w PDF z Fizyka tylko na Docsity!

Wędrówki i złączenia planet

Rok 2023

Szkoła Podstawowa

Klasy VII-VIII

Doświadczenie konkursowe 1

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023

1. Wstęp teoretyczny Wędrujące gwiazdy to termin używany do opisu ruchu planet na niebie. Skąd się wziął? Planety wydają się poruszać w stosunku do gwiazd, w przeciwieństwie do samych gwiazd, które zdają się nieruchome. Starożytni Grecy i Rzymianie używali określenia planetes (w języku greckim od planao , czyli „błądzę”) lub wędrujące gwiazdy do opisu pięciu jasnych planet, które były wtedy znane: Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna. Dawne cywilizacje miały niejasne pojęcie o planetach i ich ruchu. Były one obserwowane jako jasne obiekty, wyraźnie i szybko poruszające się na tle pozornie nieruchomych gwiazd. Często kojarzono je z bogami lub postaciami mitologicznymi. Starożytni Babilończycy prawdopodobnie jako pierwsi systematycznie śledzili ruchy planet i zapisywali je w formie tabel. Grek Pitagoras już wtedy sądził, że Ziemia jest kulą i obraca się wokół własnej osi. Inny filozof, Arystarchus z Samos, był pierwszą znaną historii osobą, która zaproponowała model Układu Słonecznego ze Słońcem znajdującym się w centrum i planetami krążącymi wokół niego. Pomysł ten nie był jednak powszechnie akceptowany – aż do czasów Kopernika.

Kręci się!

Urodzony 550 lat temu Mikołaj Kopernik był prawdziwym człowiekiem renesansu: strategiem, prawnikiem, matematykiem, lekarzem, ekonomem, kartografem i poetą. To jemu zawdzięczamy słynne geometryczne Twierdzenie Kopernika, a także ekonomiczne Prawo Kopernika-Greshama, zgodnie z którym gorszy pieniądz wypiera lepszy. W historii zapisał się jednak głównie jako astronom. Obserwator nieba, który zmienił nasz sposób myślenia o Ziemi i kosmosie. Zauważył, że nauczana w jego czasach wizja świata nie za dobrze zgadzała się z obserwacjami. Przy okazji wniósł ogromny wkład we współczesną metodę naukową, twierdząc, że każda teoria – na przykład właśnie ta dotycząca ruchów ciał niebieskich – powinna być zgodna z tym, co faktycznie obserwujemy. Jego obserwacje nieba otworzyły drogę dla późniejszej mechaniki klasycznej i teorii grawitacji Newtona. Wcześniej wierzono, że planety (w czasach Kopernika znano ich też tylko 5) wraz z błędnie zaliczanym do nich Księżycem i Słońcem okrążają Ziemię. Dla społeczeństw obserwujących niebo okiem nieuzbrojonym, bez przyrządów astronomicznych, wszystko się zgadzało: Słońce wschodziło na wschodzie, przechodziło przez całe niebo i zachodziło na zachodzie, po czym cykl tego pozornego ruchu wokół Ziemi powtarzał się. Podobnie, choć jeszcze bardziej nietypowo, zachowywał się Księżyc. Planety leżące bliżej Słońca niż Ziemia, czyli Merkury i Wenus, zawsze były

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 Nie odmawiając twórcom teorii geocentrycznej pomysłowości trzeba przyznać, że ich wyjaśnienia obserwacji planet były dość zawiłe. A może wyjaśnienie jest znacznie prostsze? W swoim domu we Fromborku Kopernik przeprowadził sporo obserwacji zmieniających się położeń planet na niebie. Po czym zaproponował inny opis budowy Układu Słonecznego: planety krążą wokół Słońca, a Ziemia, wokół której miałby krążyć ze znanych wówczas ciał tylko Księżyc (Kopernik już wtedy to wiedział!), obraca się dokoła własnej osi. To wiele upraszczało, a przede wszystkim było bardziej zgodnie z obserwacjami. Rysunek 3. Model geocentryczny. Źródło: people.highline.edu (po lewej) Rysunek 4. Uproszczone odwzorowanie ruchów wybranych planet na deferentach i epicyklach w teorii geocentrycznej (po prawej). Źródło: Celestia/Jecowa. Ciałom niebieskim przypisano astronomiczne oznaczenia symboliczne: ☉ (symbol Słońca) ☿ (symbol Merkurego) ♀ (symbol Wenus)  (symbol Ziemi) ♂ (symbol Marsa) Kopernik wiedział, że jego teoria jest bardziej wiarygodna, ponieważ wyjaśniała ona (wreszcie!) wiele zjawisk, w tym pozorne ruchy wsteczne planet, trudne do wyjaśnienia w teorii geocentrycznej. Ostatecznie teoria heliocentryczna zrewolucjonizowała nasze postrzeganie Wszechświata i stanowi ona ważny krok w rozwoju całej nauki. Prace Kopernika są dziś uważane za jedne z najważniejszych w historii astronomii.

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 Rysunek 5. Model heliocentryczny Kopernika, przedstawiony w jego słynnej książce De revolutionibus orbium coelestium. W środku widzimy „Sol”, czyli po polsku Słońce. Kolejno okrążają je: Merkury (Kopernik przypisał mu orbitę nr VII), Wenus (na orbicie VI), następnie Terra, czyli Ziemia, na orbicie V, dodatkowo okrążana przez Księżyc; Mars na orbicie nr IV, Jowisz i Saturn na orbitach III i II, i wreszcie powszechnie uznawana wówczas za pewnik, nieruchoma sfera gwiazd stałych o numerze I. Warto zwrócić uwagę na nietypowy zapis numerów orbit – od końca względem Słońca – i nietypowy zapis rzymskiej liczby 4). Źródło: Wikipedia Rysunek 6. Rzeczywiste skale odległości między planetami w Układzie Słonecznym. Źródło: NASA/Dave Jarvis

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 Rysunek 8. Połowa marca 2023 r. – planety widoczne z okolic Krakowa, na wieczornym niebie, nad horyzontem południowo-zachodnim (S-W). Jowisz zachodzi już wcześniej i nie jest widoczny. Źródło: Stellarium Rysunek 9. Połowa kwietnia 2023 r. – planety widoczne z okolic Krakowa, po zachodzie Słońca i na wieczornym niebie, nad horyzontem południowo-zachodnim (S-W). Zwróć uwagę, że Mars od lutego nieznacznie, ale już dostrzegalnie przesunął się na tle gwiazd. Źródło: Stellarium

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 Rysunek 10 i Rysunek 11. Niebo poranne, tuż przed wschodem Słońca, w marcu (na górze) i kwietniu (na dole) 2023 r. Widzimy, że z planet jest tu widoczny tylko Saturn, który jeszcze w marcu chowa się w blasku wschodzącego Słońca, ale już w kwietniu jest rankiem coraz bardziej dostępny do obserwacji. Źródło: Stellarium

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 Rysunek 13. Stellarium w przeglądarce – Merkury pod horyzontem.

2. Sprawdź w Stellarium, gdzie i w jakim kierunku na niebie można danego dnia dostrzec różne planety. Spróbuj wyszukać planety najdalsze: Urana i Neptuna ( Uranus , Neptune ). Zmień datę obserwacji na dwa, a następnie cztery tygodnie do przodu. Jak teraz zmieniły się pozycje planet? Czy wszystkie planety są teraz widoczne? Spróbuj też wybrać datę za miesiąc i dwa miesiące od teraz. Rysunek 14. Stellarium w przeglądarce – zmiana daty i godziny obserwacji. Możesz wybrać datę i godzinę za pomocą strzałek albo użyć dostępnego poniżej suwaka czasu. 3. Przez kilka tygodni od końca lutego do kwietnia w każdy pogodny wieczór (jeśli chcesz, także w pogodny poranek) obserwuj na niebie widoczne planety. Aby sprawdzić, które z nich są możliwe do obserwacji, skorzystaj z programu Stellarium (punkt 1) lub innego podobnego narzędzia. Zwróć

Wędrówki i złączenia planet Doświadczenie konkursowe rok 2023 szczególną uwagę na dni wymienione w karcie pracy dołączonej do doświadczenia ( Wędrówki i złączenia planet ) i postaraj się zaobserwować wymienione w niej zjawiska, związane ze złączeniami planet lub ich bliskimi położeniami względem znanych gwiazd, innych planet lub Księżyca. Jeśli danego dnia nie możesz obserwować lub nie sprzyja temu pogoda, nie przejmuj się – spróbuj kolejnego pogodnego dnia. Wyniki obserwacji, wraz z właściwą datą i godziną obserwacji, zapisuj w kolumnie nr 2, nawet jeśli od zjawiska wymienionego w kolumnie 1 minie kilka dni. Zapisuj to, co faktycznie widać na niebie. Możesz także dodać do tabeli kolejne wiersze i inne, własne obserwacje ciekawych zjawisk. Kartę pracy wypełnij na komputerze lub wydrukuj i wypełnij ręcznie. Obserwuj planety uważnie i systematycznie – bądź jak Kopernik!

Uwaga! Jeśli masz możliwość, do obserwacji planet skorzystaj z lornetki. Nigdy nie spoglądaj

przez lornetkę (lunetę, teleskop i inne przyrządy optyczne) w okolice wschodzącego lub zachodzącego Słońca! Grozi to uszkodzeniem wzroku.

3. Neptun, obecnie najdalsza planeta Układu Słonecznego, została odkryta 23 września 1846 r. Wiedząc, że jej okres orbitalny wynosi w przybliżeniu 165 lat, oblicz, ile pełnych obiegów wokół Słońca Neptun ukończył od chwili jego zaobserwowania przez astronoma Johanna Galla w miejscu na niebie przewidzianym wcześniej przez innego astronoma i matematyka, Urbaina Le Verriera. Do przemyślenia i doczytania: 1. Które planety Układu Słonecznego poruszają się na niebie z naszego punktu widzenia najwolniej? Dlaczego tak jest? 2. Dlaczego Uran i Neptun nie były znane jako planety w Starożytności i jeszcze wiele stuleci potem? 3. O czym mówi Prawo Kopernika-Greshama?