MISCAREA PLANETELOR

MIsCAREA PLANETELOR

1. Miscarea aparenta a planetelor si explicarea acestei miscari

Din antichitate s-a observat ca, în timp ce marea majoritate a astrilor nu-si schimba pozitiile unii în raport cu altii(reciproce), unii astrii ratacesc printre stele prin diferite constelatii zodiacale. Acestia au fost numiti planete. Privite cu luneta, ele apar cu un diametru care creste odata cu puterea de marire a lunetei. Mai mult planetele nu scânteiaza ca stelele(a caror stralucire si culoare variaza neîntrerupt din cauza atmosferei).

În antichitate se cunosteau sapte planete, care, în ordinea asezarii lor fata de Pamânt erau: Luna, Mercur, Venus, Soarele, Marte, Jupiter si Saturn. Soarele si Luna erau considerate planete, deoarece îsi schimba pozitia fata de stele deplasându-se în sens direct. Celelalte planete se deplaseaza când în sens direct, câ 717g66h nd în sens retrograd, trecând de la un sens la altul printr-o oprire aparenta numita statie.

Planetele Mercur si Venus au fost numite inferioare, deoarece, fiind între Pamânt si Soare, erau considerate ca "mai jos" decât Soarele. Ele sunt vazute totdeauna în vecinatatea Soarelui fie seara dupa apusul Soarelui, în elongatie estica(elongatia fiind distanta unghiulara dintre Soare si planeta), fie dimineata înainte de rasaritul Soarelui, în elongatie vestica.

Planetele Marte, Jupiter si Saturn erau numite superioare (adica "mai sus" decât Soarele). O planeta superioara se îndeparteaza de Soare, descrie o bucla, apoi ajunge din urma Soarele.

Pozitia aparenta a planetei se defineste fata de Soare prin diferenta dintre longitudinea sa (λ) si a Soarelui (λ_S):

Când λ -λ_S=0, planeta este în conjunctie cu Soarele;

Când λ -λ_S=90⁰ sau 270⁰, planeta este în cuadratura cu Soarele;

Când λ -λ_S=180⁰, planeta este în opozitie cu Soarele.

Intervalul de timp dintre doua opozitii(sau conjunctii) succesive se numeste revolutie sinodica a planetei. Intervalul de timp în care longitudinea planetei creste cu 360⁰(în care îsi descrie orbita completa) se numeste revolutie siderala.

În antichitate se sustinea ca toate corpurile ceresti se misca în jurul Pamântului fix, aflat în centrul Universului. Platon(427-347 î.Hr.) si Aristotel(384-322 î.Hr.) considerau planetele ca fiind prinse în câte o sfera de cristal care le poarta în jurul Pamântului. Deci sistemele lor asupra structurii lumii erau geocentrice.

Claudiu Ptolemeu(sec.II î.Hr.) sintetizeaza toate sistemele geocentrice în lucrarea sa Almagest. Dupa teoria lui, toate planetele(7 la numar) descriu orbite circulare, cu o miscare uniforma în jurul Pamântului. Pentru a explica miscarea aparenta a planetelor, el sustine ca, exceptând Luna si Soarele, fiecare planeta descrie câte un cerc mic(epiciclul), al carui centru descrie în jurul Pamântului un cerc mare(deferentul), admitând chiar mai multe epicicle pentru aceeasi planeta.

Alaturi de conceptia geocentrica au existat în antichitate si minti luminate, care au întrezarit adevarul. Aristarh din Samos(sec.III î.Hr.) a aratat ca este mai logic a aseza Soarele mare în centrul Universului. Universul, fiind foarte mare, nu se poate roti în jurul Pamântului, ci Pamântul este o planeta oarecare, cu o miscare de rotatie în jurul axei sale.

Astronomului Nicolaus Copernic(1473-1543) îi revine gloria de a fi descoperit ca Pamântul este o planeta. El constata ca orbitele lui Mercur si Venus nu cuprind Pamântul si, spre deosebire de celelalte planete, sunt convexe fata de Pamânt. De aici se deduce ca locul Pamântului si al Lunii este între orbita convexa a lui Venus si orbita concava a lui Marte, deci în rândul planetelor, iar locul Soarelui în centrul Universului. Sistemul sau cu Soarele în centru este un sistem heliocentric, având urmatoarele caracteristici:

Soarele si stelele sunt imobile;

Planetele Mercur, Venus, Pamânt, Marte, Jupiter si Saturn efectueaza miscari de revolutie în jurul Soarelui;

În timp ce descrie orbita în jurul Soarelui într-un an, Pamântul executa si rotatii diurne în jurul axei proprii;

Toate miscarile au acelasi sens.

În baza teoriei heliocentrice, Copernic explica cu usurinta miscarea planetelor. Sa consideram Pamântul P si planeta Marte(M) în jurul Soarelui S. Fie P₁, P₂, P₃, P₄ si M₁, M₂, M₃, M₄ patru pozitii ale Pamântului si planetei în vecinatatea opozitiei. Proiectia pe sfera cereasca a planetei Marte se deplaseaza în sens direct(M'₁, M'₂) apoi este vazuta retrogradând(M'₂, M'₃) si din nou mergând în sens direct(M'₃, M'₄). Astfel, la fiecare opozitie, planeta va fi vazuta descriind o bucla. Pastrând falsul postulat al miscarii circulare si uniforme el nu reuseste sa studieze miscarea reala a planetelor. Conceptia lui Copernic este cuprinsa în opera sa De revolutionibus orbium coelestium(1543), adica Despre miscarile de revolutie ale corpurilor ceresti.

2. Lupta pentru sistemul heliocentric

Ideile lui Copernic explicau miscarea aparenta a planetelor, dar nu dispuneau de dovezi necesare, mai ales ca deplasarile aparente ale stelelor(elipsele de paralaxa) sugerate de Copernic nu erau puse în evidenta cu mijloacele modeste de observare existente în epoca lui.

Ele au avut putini partizani, dar înflacarati. Giordano Bruno(1548-1600) a fost nu numai propagatorul înflacarat al ideilor lui Copernic, dar le-a depasit mult pe acestea. El considera Universul nemarginit, deci centrul lui nu este în Soare ci oriunde. În acest spatiu, stelele sunt sori, având planete în jurul lor care se rotesc ca si Pamântul în jurul soarelui lor. Admite ca unele dintre aceste nenumarate planete pot fi locuite.

Ideile lui Bruno erau opuse celor admise de biserica, care sustinea ca Pamântul cu locuitorii sai este unic. De aceea, în anul 1600 a fost ars pe rug de catre inchizitie. În anul 1616, inchizitia constata ca "erezia" provine de la opera lui Copernic, care este pusa sub index(interzisa de a fi citita).

Galileo Galilei(1564-1642) în cursurile sale tinute la universitatile din Pisa si Padova a expus cu multa convingere sistemul heliocentric al lui Copernic. În 1609 a construit prima luneta astronomica, cu ajutorul careia, observând corpurile ceresti, aduce primele dovezi materiale în sprijinul heliocentrismului, si anume:

Vede suprafata accidentata a Lunii, asemanatoare cu cea a Pamântului si ajunge la convingerea inexistentei deosebirilor dintre "ceresc" si "pamântesc", sustinute de doctrina lui Aristotel;

Descopera primii patru sateliti ai lui Jupiter, pe care îi observa ca se rotesc în jurul lui Jupiter si nu în jurul Pamântului;

Descopera fazele planetei Venus si variatia diametrului sau aparent, de unde deduce ca planeta Venus primeste lumina de la Soare si se roteste în jurul acestuia;

Descopera petele de pe suprafata Soarelui si cu ajutorul lor rotatia Soarelui în jurul axei sale;

Vede Calea Lactee descompunându-se într-o multime de stele mici, deci Universul care este foarte mare nu se poate roti în 24 de ore în jurul Pamântului.

Dar inchizitia îl sileste sa renunte în scris la ideile heliocentrice, cuprinse în lucrarile sale Sidereus nuncius(1612) si Dialogo sopra i due massimi sistem del mondo(1632) si-l obliga sa stea tot restul vietii sale în localitatea Arcetri, lânga Florenta.

3. Miscarea reala a planetelor

În a doua jumatate a sec. al XVI-lea, un observator neegalat, învatatul danez Tycho Brahe(1546-1601), cu ajutorul instrumentelor sale fara lunete, aduna un bogat material de observatii, erorile lor fiind mai mici de 2'- 3', cu scopul de a confirma teoria lui Ptolemeu. Lasa toate observatiile asistentului sau Johannes Kepler(1581-1630), care continua observatiile asupra planetei Marte. El compara observatiile cu calculul bazat pe ipoteza miscarilor circulare în sistemul geocentric, dar gaseste diferente de peste 7', care nu puteau fi atribuite erorilor de observatie ale profesorului sau. Atunci trece la sistemul heliocentric. Combinând potrivit observatiilor, deduce orbita reala a planetei Marte în jurul Soarelui ca fiind o elipsa. Apoi gaseste orbitele eliptice si ale celorlalte planete. Stabileste legile de miscare ale planetelor, legi care îi poarta numele(legile lui Kepler), cuprinse în operele sale Astronomia nova(1609) si Harmonices mundi libri V(1619)(Cinci carti despre armonia lumii).

Legea I: Fiecare planeta descrie o elipsa, Soarele ocupând unul din focare.

Elipsa este o curba plana definita ca locul geometric al punctelor pentru care suma distantelor la doua puncte fixe numite focare este constanta. Marimea elipsei este data de semiaxa mare a, iar forma ei de excentricitatea  ei care este raportul dintre distanta focarului la centrul elipsei si semiaxa mare. Punctul elipsei cel mai apropiat de Soare se numeste periheliu iar cel mai departat afeliu.

Legea II: Raza vectoare pornind de la Soare la planeta matura arii egale în timpuri egale (legea ariilor).

Raza vectoare a planetei este segmentul care uneste planeta cu centrul Soarelui. Se vede ca în baza acestei legi la periheliu viteza planetei este mai mare, iar la afeliu este cea mai mica.

Legea III: Patratele perioadelor siderale de revolutie sunt proportionale cu cuburile semiaxelor mari ale orbitelor lor.

Notând cu T si T' perioadele siderale de revolutie ale planetei si ale Pamântului si cu a si a' semiaxele orbitelor lor, putem scrie:

. Cunoscând datele referitoare la Pamânt, ca si perioada planetei, se poate calcula semiaxa mare a orbitei planetei.

La aceste trei legi se pot adauga urmatoarele indicatii:

planele orbitelor planetare sunt aproape confundate cu planul eclipticii. Numai planul planetei Mercur este înclinat cu 7⁰ fata de planul eclipticii, iar al planetei Venus este înclinat cu 3⁰24'. Pentru toate celelalte planete înclinarile sunt mai mici de 2⁰;

toate orbitele planetare sunt parcurse în acelasi sens, sensul astronomic direct.