Презентация на тему "Изучение динамики солнечной системы на основе наблюдений"

Презентация на тему "Изучение динамики солнечной системы на основе наблюдений" по астрономии в формате powerpoint. Содержит аж 67 слайдов с подробным описанием характеристик и динамики Солнечной системы. Автор презентации: Емельянов Н.В.

• Состав и размеры Солнечной системы
• Силы взаимодействия тел Солнечной системы
• Основные задачи динамики Солнечной системы
• Методы наблюдений тел Солнечной системы
• Методы построения модели Солнечной системы
• Особенности задач динамики Солнечной системы
• Специальные задачи динамики Солнечной системы
• Источники данных о движении тел Солнечной системы

Фрагменты из презентации

Состав и размеры Солнечной системы

Состав Солнечной системы:

• Солнце
• планеты (8)
• спутники планет (167), Луна
• малые планеты (астероиды) (более 380 000)
• кометы (более 1000)

Искусственные спутники Земли:

• метеорологические (h=600-1000 км)
• геодинамические (h=6000 км)
• навигационные (h=20 000 км)
• геостационары (h=36 000 км)

Размеры Солнца, планет и их орбит:

• Солнце (R= 700 000 км)
• Меркурий (R= 2 400 км) a = 0.4 а.е.
• Венера (R= 6 000 км ) a = 0.7 а.е.
• Земля (R= 6 400 км ) a = 1.0 а.е.
• Марс (R= 3 400 км ) a = 1.5 а.е.
• Юпитер(R= 70 000 км ) a = 5.2а.е.
• Сатурн (R= 60 000 км ) a = 9.5а.е.
• Уран (R= 25 000 км ) a = 20 а.е.
• Нептун (R= 25 000 км ) a = 30 а.е.

Самый далекий объект обнаружен на расстоянии 97 а.е. от Солнца - карликовая планета Эрида диаметром 2400 км, имеет спутник Дисномию диаметром 300 км.

Силы взаимодействия тел Солнечной системы

Доминируют силы гравитационной природы

Другие силы :

• световое давление. Трудности учета: вхождение в тень
• сопротивление среды. Трудности учета: непредсказуемость плотности

• вязко-упругое сопротивление тел деформациям. Трудности учета :почти ничего не знаем о внутренностях небесных тел

Силы гравитационной природы :

На практике чаще вместо решения уравнений поля ОТО используют постньютоновское приближение …

• Закон притяжения Ньютона
• + релятивистские эффекты (например, в рамках задачи Шварцшильда)

В большинстве задач пока вполне достаточно закона притяжения Ньютона

Методические проблемы решения уравнений:

• Аналитические методы : чрезвычайно громоздкие ряды по степеням малых параметров
• Методы численного интегрирования : загружают непомерной задачей даже современные суперкомпьютеры

Основные задачи динамики Солнечной системы

Во все времена Основными задачами небесной механики были:

геодезия и навигация

Главный в мире институт небесной механики в Париже в течение 200 лет (до 1998 года) назывался Бюро долгот. Лагранж, Лаплас, Пуанкаре, Тиссеран, Леверье, Бретаньон.

Методы наблюдений тел Солнечной системы

Во что глядят астрономы ?

• В 19-м веке астрономы глядели в телескопы
• В 20-м веке астрономы глядели в микроскопы
• В 21-м веке астрономы глядят …в компьютеры

Методы построения модели Солнечной системы

Модель движения небесного тела - это процедура, позволяющая на любой заданный момент времени определить координаты небесного тела или получить значение какой-либо величины, измеряемой в процессе наблюдений.

Именно модель движения концентрирует все наши знания о динамике небесного тела, включая все имеющиеся наблюдения, и именно модель нужна в практических приложениях.

Особенности задач динамики Солнечной системы

Свойства наблюдений небесных тел для задач небесной механики.

• Для построения модели движения любого небесного тела всегда стараются использовать набор всех существующих в мире наблюдений, начиная с момента открытия этого небесного тела.
• Продолжение наблюдений небесных тел (в том числе наземных) даже прежней точностью оказывается полезным.
• Преимущества одних наблюдений по сравнению с другими определяются не только их точностью, но также длиной интервала времени, на котором они выполнены.
• Любые новые наблюдения, даже более точные, почти всегда используются только как дополнение к уже существующей базе данных.

Специальные задачи динамики Солнечной системы

• Координатно-временное обеспечение наземных и космических навигационных служб.
• Модели движения Луны и планет, модель вращения Земли служат основой для координатно-временного обеспечения навигационных служб и некоторых производственных процессов.
• До изобретения атомных часов небесная механика обеспечивала единственный надежный способ отсчета времени.
• Координатно-временное обеспечение навигационных служб напрямую зависит от модели движения тел Солнечной системы.
• Связь шкал времени зависит от расположения тел в Солнечной системе, свойств их движения.

Источники данных о движении тел Солнечной системы

Основные Научные центры по разработке моделей движения тел Солнечной системы и эфемерид:

• Jet Propulsion Laboratory (NASA, USA) - планеты, астероиды, кометы, спутники планет
• Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (Paris, France) – планеты, спутники планет
• Minor Planet Center (USA) - астероиды, кометы
• Институт прикладной астрономии (С.-Петербург) – планеты
• Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга МГУ – спутники планет
• Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга МГУ

Построены оригинальные модели движения всех (107) далеких спутников планет:

• численное интегрирование уравнений движения
• уточнение параметров движения на основе всех опубликованных в мире наблюдений
• эфемериды, предоставляемые на web-страницах через интернет.
• регулярное обновление по мере появления новых наблюдений и открытия новых спутников