Предлагаемое пособие «Классическая астрономия» представляет собой первую часть курса по общей астрономии и предназначено для студентов педагогических вузов, изучающих астрономию по учебным планам бакалавриата и магистратуры физической и математической специальностей. <...> Этот же раздел астрономии занимается разработкой способов определения из наблюдений географических координат пунктов земной поверхности. <...> Космогония – раздел астрономии, разрабатывающий проблемы происхождения и эволюции небесных тел и их систем, в частности проблему происхождения Солнечной системы. <...> Роль астрономии в формировании материалистического мировоззрения Наряду с другими естественными науками астрономия на всем протяжении своей истории особенно активно способствовала развитию и укреплению материалистических воззрений на природу. <...> На протяжении тысячелетий прикладная астрономия – составление календаря и суточный счет времени – определяла роль астрономии в обществе. <...> Роль астрономии в научной деятельности Исаака Ньютона огромна. <...> Истинный горизонт делит небесную сферу на две полусферы, одна из которых доступна наблюдениям (вершиной ее является зенит Z), а другая не видна (в вершине этой полусферы лежит надир Z'). <...> Истинный горизонт нельзя отождествля т ь с видимым горизонтом, так как первый находится на небесной сфере, а второй лежит на земной поверхности, его вид зависит от рельефа местности и его точки могут располагаться как ниже, так и выше истинного горизонта. <...> . Кажущееся вращение небесной сферы служит примером того, как в астрономии постоянно приходится отличать видимое от истинного и по видимым явлениям, используя те или иные доказательства, находить их истинную причину. <...> Видимое вращение небесной сферы называется суточным вращением, так как его период равен одним суткам (в дальнейшем это понятие будет уточнено). <...> Оба полюса мира представляют собой точки небесной сферы, в которых с ней пересекается <...>
Классическая_астрономия._Учебное_пособие.pdf
УДК 52
ББК 22.6
Ч237
Рецензенты:
И. В. Разумовская, зав. кафедрой физики твердого тела
(с секцией астрономии) МПГУ, д-р хим. наук, профессор
М. В. Попов, зав. отделом «Радиоастрономия»
АКЦ ФИАН РАН, д-р физ.-мат. наук
Ч237 В. М. Чаругин. Классическая астрономия: Учебное
пособие. – М.: Прометей, 2013. – 214 с.
Предлагаемое пособие «Классическая астрономия» представляет
собой первую часть курса по общей астрономии и предназначено
для студентов педагогических вузов, изучающих астрономию по
учебным планам бакалавриата и магистратуры физической и
математической специальностей. Пособие содержит все основные
сведения из классических разделов астрономии, а также элементы
теории запуска искусственных небесных тел.
В книге изложены основы астрометрии и небесной механики,
показаны принципы современных практических и теоретических
методов изучения видимого положения и пространственного
движения небесных тел и их систем.
ISBN 978-5-7042-2400-6
© В. М. Чаругин 2013
© Издательство «Прометей», 2013
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
§ 1. Предмет астрономии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
§ 2. Структура современной астрономии . . . . . . . . . . . . . . . . 4
§ 3. Возникновение и развитие астрономии . . . . . . . . . . . . . . 6
§ 4. Роль астрономии в формировании материалистического
мировоззрения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
§ 5. Астрономические корни современного
естествознания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
§ 6. Народнохозяйственное значение астрономии . . . . . . . . . 21
РАЗДЕЛ 1. СФЕРИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ . . . . . . . . . . . . . . . 23
ГЛАВА I. Видимые положения небесных светил . . . . . . . . . . . . 23
§ 7. Звездное небо и созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
§ 8. Небесная сфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
§ 9. Основные элементы небесной сферы и ее суточное
вращение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
§ 10. Теорема о высоте полюса мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
§ 11. Горизонтальная система координат . . . . . . . . . . . . . . . . 32
§ 12. Экваториальная система координат . . . . . . . . . . . . . . . . 34
§ 13. Экваториальная система координат с часовым углом . 36
§ 14. Преобразование небесных координат . . . . . . . . . . . . . . 37
§ 15. Кульминация светил . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
§ 16. Вид звездного неба на различных географических
параллелях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
§ 17. Астрономическая рефракция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
§ 18. Измерение горизонтальных координат светил
и определение положения небесного меридиана . . . . . 48
§ 19. Определение склонения звезд и географической
широты местности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
ГЛАВА II. Видимое годичное движение солнца, его причины
и следствия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
§ 20. Эклиптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
211
Стр.211
§ 21. Зодиакальные созвездия и знаки зодиака . . . . . . . . . . . 58
§ 22. Эклиптическая система координат. . . . . . . . . . . . . . . . . 59
§ 23. Неравномерность годичного движения Солнца
и обращение Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
§ 24. Смена сезонов года и тепловые пояса . . . . . . . . . . . . . . 62
ГЛАВА III. Системы счета времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
§ 25. Принципы измерения времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
§ 26. Звездное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
§ 27. Истинное солнечное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
§ 28. Среднее солнечное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
§ 29. Поясное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
§ 30. Декретное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
§ 31. Атомное время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
§ 32. Преобразование систем счета времени . . . . . . . . . . . . . 81
§ 33. Служба времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
§ 34. Определение прямого восхождения светил и
географической долготы местности . . . . . . . . . . . . . . . . 85
§ 35. Вычисление моментов времени и азимутов восхода
и захода светил . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
§ 36. Сумерки, белые ночи, полярные дни и ночи . . . . . . . . . 89
§ 37. Линия перемены дат и ее учет в счете суток . . . . . . . . . 91
§ 38. Календари . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
§ 39. Современный европейский календарь . . . . . . . . . . . . . . 97
§ 40. Происхождение нашей или новой эры (н.э.) . . . . . . . . . 99
§ 41. Даты равноденствий и солнцестояний. . . . . . . . . . . . . 100
ГЛАВА IV. Размеры и форма Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
§ 42. Триангуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
§ 43. Размеры и форма Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
РАЗДЕЛ II. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КИНЕМАТИКЕ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
ГЛАВА V. Строение Солнечной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
§ 44. Солнечная система и планетная система . . . . . . . . . . . 107
§ 45. Видимое движение планет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
§ 46. Геоцентрическая система мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
§ 47. Эпоха Возрождения и революция в астрономии . . . . 113
§ 48. Борьба за гелиоцентрическое мировоззрение . . . . . . . 115
§ 49. Законы движения планет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
212
Стр.212
§ 50. Элементы эллиптических орбит . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
§ 51. Конфигурации и условия видимости планет . . . . . . . 126
§ 52. Уравнение синодического движения . . . . . . . . . . . . . . 133
§ 53. Великие противостояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
§ 54. Измерение геоцентрических расстояний . . . . . . . . . . 136
§ 55. Астрономическая единица длины и солнечный
параллакс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
§ 56. Годичная аберрация и параллактическое
смещение звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
§ 57. Линейные размеры тел Солнечной системы . . . . . . . . 145
ГЛАВА VI. Движение Луны и затмения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
§ 58. Движение Луны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
§ 59. Лунные фазы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
§ 60. Солнечные затмения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
§ 61. Условия наступления солнечных затмений . . . . . . . . . 158
§ 62. Лунные затмения и условия их наступления . . . . . . . 161
§ 63. Частота и периодичность затмений . . . . . . . . . . . . . . . 163
РАЗДЕЛ III. ОСНОВЫ НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ И ДИНАМИКИ
КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
ГЛАВА VII. Основы небесной механики . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
§ 64. Закон всемирного тяготения Ньютона . . . . . . . . . . . . . 165
§ 65. Задача двух тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
§ 66. Обобщенные законы Кеплера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
§ 67. Задача многих тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
§ 68. Ограниченная задача трех тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
§ 69. Понятие о возмущенном движении . . . . . . . . . . . . . . . 184
§ 70. Открытие новых планет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
§ 71. Проблемы устойчивости Солнечной системы . . . . . . 188
§ 72. Определение масс и фигур небесных тел . . . . . . . . . . 190
§ 73. Приливы и отливы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
§ 74. Прецессия и нутация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
ГЛАВА VIII. Элементы динамики космических полетов . . . . . 197
§ 75. Методы расчета траекторий космических полетов . . 197
§ 76. Три космические скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
§ 77. Движение искусственных спутников планет . . . . . . . 202
§ 78. Элементы расчета характеристик полета межпланетных
автоматических станций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Стр.213