> Энциклопедический словарь Гранат, страница 359 > Планеты

Планеты

Планеты (от греч. nXav/pjc, блуждающий, потому что оне бродят по небу) суть небесные светила, по внешнему виду для невооруженного глаза похожия на яркие звезды, но существенно отличающияся от звезд тем, что между тем, как звезды не меняют своего взаимного расположения на небе (смотрите звезды), П. движутся на фоне звездного неба, переходя из одного созвездия в другое; притом направление движения каждой из них меняется: то она движется на фоне звездного неба с запада на восток, как Солнце и Луна, то обратно—с востока на запад. С незапамятных времен было известно пять таких светил, которые теперь называются (по порядку их наибольшей яркости); Венера, Марс, Юпитер, Меркурий, Сатурн. По характеру их видимых движений на небе относительно Солнца оне разделяются на две группы: 1) Венера, Меркурий; 2) Марс, Юпитер, Сатурн. Венера и Меркурий всегда нахо-дятсяЛиа небе недалеко от Солнца, и потому видеть их можно либо вечером на западе, либо утром, перед восходом Солнца, на востоке (Венеру около времени наибольшей яркости можно видеть даже и днем). Видимое движение Венеры совершается так; достигши наибольшого удаления от Солнца (от 45J до 48°, не всегда одинаково) к востоку и будучи, след., „вечерней звездой“, она начинает приближаться к Солнцу и через 2 мес. уже перестает быть видима на фоне вечерней зари, затем она, продолжая двигаться на запад,становится западнее Солнца и видна по утрам на востоке („утренняя звезда“), достигает постепенно наибольшого удаления от Солнца к западу, потом опять начинает приближаться к Солнцу, некоторое время невидима, так как находится на небе близко от Солнца, потом опять видна по вечерам на западе и, постепенно удаляясь от Солнца к востоку, достигает наибольшого удаления и повторяет затем это колебание около Солнца, похожее на колебание маятника около среднего его

Положения; период такого полного цикла видимого движения Венеры относит. Солнца около 19 мес. Видимое движение Меркурия на небе относительно Солнца такое же, только наибольшия удаления его 18°—28° (не всегда одинаковы), и период полного колебания около 4 мес. Его движение труднее наблюдать, так как он значительно слабее Венеры и не отходит от Солнца так далеко, как она. Моменты, когда П. наиболее приближается к Солнцу (точнее, когда ея долгота равна долготе Солнца), наз. соединением П. с Солнцем. Эти две планеты не бывают видны около полуночи, так как к этому времени оне всегда успевают зайти.

Движение П. 2-й группы происходит следующим образом: в то время, когда П. находится в той же части неба, где и Солнце, она движется среди звезд с запада на восток (т. наз. прямое движение П.); момент, когда долгота П. равняется долготе Солнца, называют соединением (по долготе) П.; при этом скорость ея перемещения среди звезд бывает наибольшая; продолжая двигаться среди звезд на восток, П. постепенно удаляется от Солнца на запад, потому что движение Солнца среди звезд по направлению к востоку быстрее движения IL; вследствие этого П. после соединения восходит раньше Солнца; сначала на утренней заре, потом во второй половине ночи, в полночь и так далее; вместе с тем скорость ея движения среди звезд с запада на восток уменьшается; наступает момент, когда П. кажется неподвижной относительно звезд (т. наз. стояние IL), и затем она начинает сначала медленно, потом быстрее двигаться среди звезд с востока па запад (т. наз. обратное, или попятное, движение П.); в этот период ея движения бывает момент, когда она видна как раз в противоположном направлении сравнительно с Солнцем (точнее, когда ея долгота разнится от долготы Солнца на 180°); это—т. наз. момент оппозиции, или противостояния-, затем ея скорость движения среди звезд уменьшается, вновь настукает стояние П., и затем оиа опять начинает двигаться, сначала медленно, потом все быстрее, прямым движением, т. е. с запада навосток, во время которого ее догоняет с запада в видимом движении Солнце, и происходит опять соединение; затем двиясения повторяются описанным порядком. Во время противостояния П. проходит через меридиан (кульминирует) как раз в полночь. Наблюдения указывают, конечно, все детали этих движений для каждой планеты. Для примера, у Юпитера дуга попятного двиясения около 10°, проходит он ее прибл. за 4 мес.; дуга от места одного противостояния до следующого около 33°, соответствующий промежуток времени около 13 мес.; переходя таким образом от запада к востоку из одного зодиакального созвездия в следующее, Юпитер за 11 л. 11 мес. обходит весь пояс зодиака, завязавши 11 петель с 11-ыо противостояниями. Собственно, двиясения планеты первой группы относительно звезд таковы же, как у планет второй группы, с прямым и попятным двиясением, но, конечно, без противостояния; только у них это гораздо труднее наблюдать, так как оне всегда недалеко на небе от Солнца; во время соединения, следующого за удалением к западу (т. наз. верхнее соединение), Венера (или Меркурий) находится посредине своего прямого движения на фоне звездного неба и имеет наибольшую скорость с запада на восток; во время соединения, следующого за удалением к востоку (так называемым нижнее соединение), она находится посредине своего попятного дви-ясспия и имеет наибольшую скорость с вост. на зап. Видимые пути всех ГИ. располагаются в пределах зодиакальных созвездий, вдоль эклиптики.

Указанные характерные особенности в движениях П. относительно звезд и относительно Солнца были подмечены и наблюдаемы еще в глубокой древности. Тогда же начались и попытки, сначала, конечно, робкия,несовершенные, представления тех действительных движений П., результатом которых являются описанные видимия движения их. Важно отметить, что именно наблюдения этих сложных видимых движений П. и стремление людей выяснить, как же П. движутся в действительности, привели постепенно к выяснению положе-I ния Земли в мироздании, к установлфнию строя планетной системы и к определению положения Солнца во вселенной. На строго математическую почву эти вопросы впервые были поставлены в Греции; с греков же начинаются и более точные наблюдения блуждающих светил посредством целесообразно устроенных угломерных инструментов. Эти исследования нашли себе окончательное выражение в т. наз. Птоломеевой системе мира, изложенной в сочинении Птоломея „Альмагестъ“ (И в по Р. X.). В основе этой системы лежит мысль о совершенной неподвижности Земли, покоящейся в центре мира; вокруг нея движутся все небесные светила; все движения происходят по кругам. Что касается запутанных видимых движений IL, то для них Пто-ломеева система указывала такое действительное движение: вокруг Земли движется по кругу (т. наз. деферент) некоторая воображаемая точка, около которой по другому кругу (т. наз. эпицикл) движется П. Можно так подобрать относительные размеры этих кругов и скорости движений по кругам, что видимое движение такой П. будет иметь все особенности, наблюдаемия в движениях П. Однако для того, чтобы точно представить наблюдения, оказалось нужным не ограничиваться одним только эпициклом, а представлять себе, что по окружности одного движется центр другого, по которому уже движется П. При дальнейших более точных наблюдениях потребовалось для согласия с ними этой теории ввести еще большее число эпициклов, и так. обр. система усложнилась до черезвычайности. Вся запутанность движений П. была устранена системой Коперника (XVI в., см. Коперник), который „остановил Солнце и заставил двигаться Землю“ (надпись на его памятнике). По теории Коперника, неподвижно Солнце; Земля есть планета, подобная прочим; П. движутся вокруг Солнца по круговым орбитам; Луна движется вокруг Земли в качестве спутника, сопровождая Землю в ея движении около Солнца; суточное вращение небесного свода происходит потому, что Земля вращается вокруг оси, направленной к созвездию Малой Медведицы, прибл. к главной ея звезде; все эти движения,

если смотреть на них со стороны Малой Медведицы, совершаются по направлению, обратному движению часовых стрелок. Расположение планетных орбит относительно Солнца непосредственно выводится из обстоятельств их видимых движений на небе. Так как, например, Венера и Меркурий всегда на небе близки к Солнцу и никогда не бывают в противостоянии, то, значит, их орбиты заключаются внутри орбиты Земли (отсюда название: „внутренния“ П.); из величины их наибольших видимых удалений от Солнца выводится, во сколько раз каждая из них ближе к Солнцу, чем Земля; из периодов их видимых колебаний около Солнца можно вывести периоды их действительных обращений около него; равным образом, обстоятельства видимых движений на небе Марса, Юпитера и Сатурна показывают, что эти планеты дальше от Солнца, чем Земля (отсюда название: „внешния“ П.), и можно вывести, во сколько раз дальше, а также вычислить периоды их обращений вокруг Солнца (смотрите далее таблицу). Все особенности видимых движений П. объясняются комбинациями их действительных движений около Солнца с теми кажущимися, которые происходят потому, что сама Земля, с которой мы наблюдаем, не находится в покое, а также движется вокруг Солнца. Так, например, попятные движения внешних П. происходят потому, что каждая из них на своей орбите движется медленнее, чем Земля (смотрите таблицу), т. е. за каждый промежуток времени проходит меньшую длину; во время оппозиции она и Земля находятся по одну сторону от Солнца (при соединении по разные стороны от него), их движения в пространстве имеют в это время одинаковия направления; но Земля движется быстрее, и поэтому нам кажется, что П. идет в сторону, противоположную движению Земли, т. е. обратную движению самой П.; подобно тому, как с поезда, который обгоняет пешехода, идущого в ту же сторону, мы видим, что фигура пешехода отстает от поезда и, на фоне более далеких предметов (например, леса на горизонте), перемещается в сторону, обратнуюдействительному движению и поезда и пешехода. Так как Коперник допускал только движения по кругам, то для точного согласования своей теории с наблюдениями (например, для объяснения, почему наибольшия видимия удаления Венеры и Меркурия от Солнца не всегда одинаковы) он принужден был ввести в движение П. вокруг Солнца эпициклы и поместить Солнце не в центре кругов; Солнце у него не есть собственно центр движений, оно— „светильник мира“, освещающий и согревающий П. Дальнейшее развитифи усовершенствование его идей принадлежит Кеплеру [см.). На основании многочисленных и по тому времени очень точных наблюдений Тихо-Браге [см.) Кеплер старался, исходя из идей Коперника, возможно точнее определить расположение и размеры кругов, определяющих движение П., и скорости круговых движений; после продолжительных исследований движения П. Марса он пришел, однако, к заключению, что, допуская только движения по кругам, невозможно подобрать такую систему кругов, чтобы с достаточною точностью представить наблюдения Тихо-Браге, и что, след., движения П. происходят не по кругам. Дальнейшия изыскания его в этом направлении привели, наконец, в начале XVII в., к обнаружению следующих законов движений П.: 1) каждая П. движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится центр Солнца; 2) по эллипсу П. движется так, что радиус-вектор (прямая от центра Солнца до центра П.) описывает площади, пропорциональные времени; 3) квадраты времен обращений вокруг Солнца каких-либо двух планет относятся друг к другу, как кубы средних расстояний этих П. от Солнца; среднее расстояние равно половине большой оси эллипса. Таким образом собственно лишь у Кеплера Солнце становится центром движений, хотя и не в геометрическом смысле этого слова. В начале же XVII в наблюдения П. в только что изобретенную подзорную трубу наглядно показали Галилей и другим наблюдателям, что П. имеют фазы, т. е. что оне, подобно Зомле, тела темные и видны лишь потому, что освещены Солнцем; мы видим каждый раз лишь ту половину (или часть половины) П., которая в это время обращена к Солнцу. У Юпитера, потом, в XVII же в., у Сатурна были открыты спутники, движущиеся вокруг них, как ГГ. вокруг Солнца, повинуясь законам Кеплера. Эти законы были чисто эмпирическими; они были найдены независимо (логически) один от другого и не были объединены общей идеей, хотя Кеплер и подозревал ее; они давали ясную картину движений, но механизм их, причины, их обусловливающия, действующия силы, были неясны. Причиною этого было недостаточное развитие механики. Экспериментальные и теоретические исследования Галилея [см.) в его „Discorsi“ и других естествоиспытателей, особенно1 Гёйгенса [см.), положили рациональное обоснование учению о движении (механике) и дали возможность Ньютону формулировать „законы движения“. После этого Ньютон вывел из законов Кеплера, что движения П. обусловливаются притяжением, которое Солнце оказывает на П.; это притяжение ослабевает, уменьшается с увеличением расстояния между Солнцем и П. пропорционально квадрату этого расстояния, или, как обыкновенно говорят, оно изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния; все три закона Кеплера являются следствием этого закона Ньютона. Из движения спутников у Земли, Юпитера, Сатурна оказалось возможным определить притягательные силы этих П. и сравнить их с притягательной силой Солнца; движение Луны вокруг Земли показало, что эта притягательная сила есть именно сила земной тяжести, знакомая нам по всем явлениям па Земле. Это притяжение есть притяжение взаимное; Солнце и,например, Юпитер притягивают друг друга, тяготеют, как иногда говорится, друг к другу; от этого происходит движение не только Юпитера, но и Солнца около их общого центра тяжести; но движение Солнца (его скорость, размеры его орбиты) значительно меньше движения Юпитера, сообразно с их массами: одна и та же сила производит меньшее движение большей массы.

Существенно важно, что этими динамическими исследованиями Ньютона бы-

1. Сравнительная величина больших планет

втысяч КИЛОМЕТРОВb

2 и 3. План сол

и

О“

МИЛЛИОНЫ ИИЛ0ИЕТЮ6В

О_Иво_ТОО_ЗОО_о_SOO_600_ТОО_во О

МАСШТАБb.

Таблица 1 представляет относительную величину больших планет: вверху Юпитер, под ним Сатурн с ей кольцами, внизу остальные планеты; масштаб указывает действительные размеры; Солнце, изображенное в таком же масштабе, представляется кругом 49 сантим. в диаметре.

Рисунок 2 и 3 представляют в двух различных масштабах план солнечной системы: орбиты планет—эллипсы, мало отличающиеся от кругов, в общем фокусе которых находится Солнце; эксцентричное положение орбит Меркурия и Марса по отношению к орбитам Венеры и Земли наглядно показывает значительную величину эксцентриситетов орбит первых двух планет (смотрите числовия таблицы в тексте), и как в зависимости от этого меняются ближайшия расстояния, например, Марса от Земли, при различных противостояниях Марса.

Рисунок 4. представляет относительную кажущуюся величину Солнца при наблюдении его с различных планет, начиная с Меркурия (самый большой круг), потом по порядку: с Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна (самый маленький крвжок); вместе с тем площади этих кругов указывают относительное количество света и тепла, которое получают эти планеты от Солнца на одну и ту же площадь их поверхности при отвесном падении на нее лучей Солнца. Действительные угловые размеры Солнца, как оно видно с разных планет, получаются, если рассматриватьнеЧной системы.

эти круги при расстоянии в 280 сантиметров, то есть 63 вершка от них до глаза; тогда, например, диаметр круга, соответствующого Земле (3), виден под углом в 32, каков средний угловой диаметр Солнца, рассматриваемого с Земли.

Рисунок 5 изображает схематически, в перспективе, смену фаз внутренней планеты, Меркурия или Венеры, приблизительно так, как оне видны с Земли.

S обозначает Солнце. Нижний черный кружок соответствует нижнему соединению, когда планета находится между Солнцем и Землею, к земле обращена ея сторона, не освещенная Солнцем, и планета невидима; ближайший направо и следующие по порядку (идя против стрелки часов) кружки изображают своей светлой частью вид планеты после нижнего соединения; видимые размеры ея уменьшаются, т. к. она удаляется от Земли; становится видна с Земли постепенно вся большая часть топ половины ея, которая обращена к Солнцу; крайний правый кружок соответствует наибольшему видимому удалению планеты от Солнца к востоку, когда с земли видна половина освещенной Солнцем половины планеты; верхний кружок соотв. верхнему соединению, когда планета находится за Солнцем, в наибольшем удалении от земли; видимые размеры наименьшие, к Земле обращена та же половина, что и к Солнцу. После верхнего соединения видимые размеры и фазы изменяются в обратном порядке.4. Кажущаяся величина солнца с различныхъпланет:

с Земли.

с Марса.

с Юпи- с Са- с Ура- с Неп-тера. турна. на. туна.

с Венеры.

с Меркурия.

С5. Фазы внутренней планеты. С ° ° О

О

С

э

S

#

#

О

ла вполне доказана справедливость учения Коперника. Дело в том, что если, мы хотим создать геометрическую (точнее, кинематическую) схему планетных движений, то мы вольны выбрать за неподвижную точку либо Солнце, либо Землю, либо какую угодно П.; всегда можно подобрать такие орбиты (дело не может обойтись без эпициклов) и скорости, чтобы видимия движения П. были вполне точно представлены; гелиоцентрическая схема оказывается при этом только проще других, но это ведь еще не доказательство ея истинности. Но как только мы пожелаем рассмотреть и динамическую сторону явлений (а это для полного объяснения необходимо), т. е. потребуем, чтоб движения в нашей схеме соответствовали общим „законам движения”, то рассуждения показывают, что это требование выполняется только в той схеме, основные идеи которой были развиты Коперником и в более точной форме обнаружены Кеплером.

Однако законы Кеплера лишь в первом приближении представляют действительные движения П. Ньютон показал, что они были бы вполне точны, если бы П. двигались только под влиянием притягательной силы Солнца; на деле же каждая П. движется под совокупным действием притяжений Солнца и всех прочих П.; вследствие этого движения П. не вполне подчиняются законам Кеплера, хотя отступают от них лишь немного, благодаря тому, что массы П. очень малы сравнительно с массой Солнца, а потому и притяжения П. очень малы сравнительно с притяжением Солнца. Эти уклонения движения II. от законов Кеплера называются возмущениями П. В XVIII и XIX вв. были разработаны способы вычисления возмущений, и постепенно выяснялось, что одним взаимным притяжением Солнца и П. по закону Ньютона вполне возможно объяснить наблюдаемия их движения и все те отклонения от Кепле-ровых законов, которые обнаруживались из постепенно все более точных астрономических измерений. В конце XVIII в Гершель случайно открыл новую большую планету Урана (смотрите); в начале XIX в было положено начало открытиям малых П., или т. наз. астероидов (смотрите); в 1846 г. была открыта еще большая П. Нептун (смотрите), притом теоретическим путем (Адамс и Ле-веррье), при помощи исследования отклонений наблюдений Урана от теории его движения. С тех пор новых больших П. открыто не было. Тщательная теоретическая обработка наблюдений ГИ. с 1760 г. была произведена в третьей четверти XIX в Леверрье и в конце его Ньюкомбом. Эти иследова-ния показали, что остаются еще маленькие несогласия между теорией движения П. и наблюдениями их; но Зеелигер показал, что и это разногласие объясняется тем влиянием, которое может оказывать на движение П. притяжение зодиакального света (смотрите). Таким образом теперь не остается сомнения, что закон Ньютона вполне объясняет наблюдаемия движения П. (см., однако, Луна). Нельзя, конечно отрицать, что движение П. в некоторой степени зависит и от других сил природы (например, давления света; может быть,’ электромагнитных сил); но действие их так мало, что до этих пор не могло быть обнаружено наблюдениями, несмотря на всю их точность.