Презентация "Законы кеплера – законы движения небесных тел" по астрономии – проект, доклад

Тема урока: Законы Кеплера – законы движения небесных тел

С древнейших времен считалось, что небесные тела движутся по «идеальным кривым» - окружностям.

Геоцентрическая система Птолемея

Клавдий Птолемей (ок. 90 – ок. 160)

В теории Николая Коперника, создателя гелиоцентрической системы мира, круговое движение также не подвергалось сомнению.

Николай Коперник (1473–1543)

Гелиоцентрическая система мира Коперника

Наблюдаемое положение планет не соответствовало предвычисленному в соответствии с теорией кругового движения планет вокруг Солнца.

Почему?

В XVII веке ответ на этот вопрос искал немецкий астроном Иоганн Кеплер.

Иоганн Кеплер (1571–1630 )

Тихо Браге (1546-1601)

Иоганн Кеплер изучал движение Марса по результатам многолетних наблюдений датского астронома Тихо Браге.

Эллипс определяется как геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов F1 и F2) есть величина постоянная и равная длине большой оси. Линия, соединяющая любую точку эллипса с одним из его фокусов, называется радиусом-вектором этой точки.

Иоганн Кеплер обнаружил, что орбита Марса не окружность, а эллипс.

Степень отличия эллипса от окружности характеризует его эксцентриситет, равный отношению расстояний между фокусами к большой оси: е = F1F2 / A1A2. При совпадении фокусов (е = 0) эллипс превращается  в окружность.

Законы Кеплера применимы не только к движению планет, но и к движению их естественных и искусственных спутников.

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Первый закон Кеплера:

Иллюстрация первого закона Кеплера на примере движения спутников Земли

Орбиты планет – эллипсы, мало отличающиеся от окружностей, так как их эксцентриситеты малы.

Большая полуось орбиты планеты – это ее среднее расстояние от Солнца. Среднее расстояние Земли от Солнца принято в астрономии за единицу расстояния и называется астрономической единицей: 1 а.е. = 149 600 000 км. Ближайшую к Солнцу точку орбиты называют перигелием (греч. пери – возле, около; Гелиос – Солнце), а наиболее удаленную – афелием (греч. апо – вдали).

По эллипсам движутся не только планеты, но и их естественные и искусственные спутники. Ближайшая к Земле точка орбиты Луны или искусственного спутника Земли называется перигеем (греч. Гея или Ге – Земля), а наиболее удаленная – апогеем.

Перигей Апогей

Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.

Второй закон Кеплера (закон равных площадей):

Иллюстрация второго закона Кеплера на примере движения спутника Земли

Перигелий Афелий М1 М2 М3 М4

Планеты движутся вокруг Солнца неравномерно: линейная скорость планет вблизи перигелия больше, чем вблизи афелия.

У Марса вблизи перигелия скорость равна 26,5 км/с, а около афелия - 22 км/с. У некоторых комет орбиты настолько вытянуты, что вблизи Солнца их скорость доходит до 500 км/с, а в афелии снижается до 1 см/с.

S

Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит:

Третий закон Кеплера:

Иллюстрация третьего закона Кеплера на примере движения спутников Земли

Скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем скорости далеких.

Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Третий закон Кеплера

Первый закон Кеплера

Второй закон Кеплера

Кеплер исследовал движения всех известных в то время планет и эмпирически вывел три закона движения планет относительно Солнца.

Какое расстояние называется астрономической единицей?

Среднее расстояние Земли от Солнца называется астрономической единицей.

Чему равна одна астрономическая единица?

1 а.е. = 149 600 000 км

Замечено, что противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось ее орбиты?

1 2 3 4 Задача.