Орбита Венеры
Венера имеет орбиту с большой полуосью 0,723 а.е. (108 200 000 км ; 67 200 000 миль ) и эксцентриситетом 0,007. [1] [2] Низкий эксцентриситет и сравнительно небольшой размер ее орбиты дают Венере наименьший диапазон расстояний между перигелием и афелием планет: 1,46 млн км. Планета обращается вокруг Солнца один раз за 225 дней. [3] и при этом проезжает 4,54 а.е. (679 000 000 км; 422 000 000 миль), [4] что дает среднюю орбитальную скорость 35 км / с (78 000 миль в час).
Соединения и транзиты
[ редактировать ]Когда геоцентрическая эклиптическая долгота Венеры совпадает с долготой Солнца, она находится в соединении с Солнцем – ниже, если Венера ближе, и выше, если дальше. Расстояние между Венерой и Землей варьируется от примерно 42 миллионов км (при нижнем соединении) до примерно 258 миллионов км (при верхнем соединении). Средний период между последовательными соединениями одного типа составляет 584 дня – один синодический период Венеры. Пять синодических периодов Венеры — это почти точно 13 сидерических венерианских лет и 8 земных лет, поэтому долготы и расстояния почти повторяются. [5]
в 3,4° Наклон орбиты Венеры достаточно велик, чтобы обычно препятствовать тому, чтобы нижняя планета проходила прямо между Солнцем и Землей в нижнем соединении. Такие солнечные транзиты Венеры происходят редко, но с большой предсказуемостью и интересом. [6] [7]
Близкие подходы к Земле и Меркурию
[ редактировать ]В нынешнюю эпоху расстояние Венеры до Земли составляет чуть менее 40 миллионов километров.Поскольку диапазон гелиоцентрических расстояний у Земли больше, чем у Венеры, самые близкие сближения происходят вблизи перигелия Земли. Уменьшение эксцентриситета Земли приводит к увеличению минимальных расстояний. Последний раз Венера приближалась на расстояние более 39,5 миллионов км в 1623 году, но это не повторится в течение многих тысячелетий, а фактически после 5683 года Венера не приблизится даже на 40 миллионов километров в течение примерно 60 000 лет. [8] Ориентация орбит двух планет не благоприятствует минимизации расстояния близкого сближения. В J2000 долготы перигелия различались всего на 29 градусов, поэтому наименьшие расстояния, которые возникают, когда нижнее соединение происходит вблизи перигелия Земли, происходят, когда Венера находится вблизи перигелия. Примером может служить транзит 6 декабря 1882 года: Венера достигла перигелия 9 января 1883 года, а Земля сделала то же самое 31 декабря. В день транзита Венера находилась на расстоянии 0,7205 а.е. от Солнца, что явно меньше среднего. [9]
Двигаясь далеко назад во времени, более 200 000 лет назад Венера иногда проходила от Земли на расстоянии чуть менее 38 миллионов км, а в следующий раз сделает это через более чем 400 000 лет.
Венера и Земля подходят ближе всего, но они подходят реже, чем Венера и Меркурий . [10] В то время как Венера приближается к Земле ближе всего, Меркурий чаще всего приближается к Земле ближе всех планет. [11] Тем не менее, Венера и Земля по-прежнему имеют самую низкую разность гравитационных потенциалов между собой, чем с любой другой планетой, и между ними требуется наименьшая дельта v для перемещения , чем с любой другой планетой от них. [12] [13]
Расстояние между Венерой и Меркурием со временем станет меньше, главным образом из-за увеличения эксцентриситета Меркурия.
Историческое значение
[ редактировать ]Важное значение имело открытие фаз Венеры Галилеем в 1610 году. Это противоречило модели Птолемея, который считал, что все небесные объекты вращаются вокруг Земли, и согласовывалось с другими моделями, такими как модели Тихо и Коперника.
Во времена Галилея преобладающая модель Вселенной основывалась на утверждении греческого астронома Птолемея почти 15 веков назад о том, что все небесные объекты вращаются вокруг Земли (см. систему Птолемея). Наблюдение фаз Венеры не согласовывалось с этой точкой зрения, но согласовывалось с идеей польского астронома Николая Коперника о том, что центром Солнечной системы является Солнце. Наблюдение Галилеем фаз Венеры предоставило первое прямое наблюдательное свидетельство теории Коперника. [14]
Наблюдения за транзитами Венеры по Солнцу сыграли большую роль в истории астрономии в определении более точного значения астрономической единицы. [15]
Точность и предсказуемость
[ редактировать ]Венера имеет очень хорошо наблюдаемую и предсказуемую орбиту. С точки зрения всех, кроме самых требовательных, его орбита проста. Уравнение в астрономических алгоритмах , предполагающее невозмущенную эллиптическую орбиту, предсказывает время перигелия и афелия с ошибкой в несколько часов. [16] Использование орбитальных элементов для расчета этих расстояний соответствует фактическим средним значениям как минимум с пятью значащими цифрами. Формулы для расчета положения непосредственно на основе элементов орбиты обычно не предусматривают и не требуют поправок на влияние других планет. [17]
Однако сейчас наблюдения стали намного лучше, и технологии космической эры заменили старые методы. [18] Э. Майлс Стэндиш писал: Классические эфемериды последних столетий полностью основывались на оптических наблюдениях: почти исключительно на времени прохождения меридианного круга. С появлением планетарного радара, космических полетов, РСДБ и т. д. ситуация на четырех внутренних планетах резко изменилась. Для DE405, созданного в 1998 году, оптические наблюдения были прекращены, и, как он писал, начальные условия для четырех внутренних планет были скорректированы в первую очередь с данными о дальности... Сейчас в оценках орбит преобладают наблюдения космического корабля Венера-Экспресс. Орбита теперь известна с точностью до километра. [19]
Таблица орбитальных параметров
[ редактировать ]Здесь представлено не более пяти значащих цифр, и с таким уровнем точности цифры очень хорошо соответствуют VSOP87. [1] элементы и расчеты, полученные на их основе, наилучшее соответствие Стэндиша (из Лаборатории реактивного движения) за 250 лет, [20] Ньюкомбс, [2] и расчеты с использованием фактического положения Венеры с течением времени.
| расстояния | В | Миллион км |
|---|---|---|
| большая полуось | 0.72333 | 108.21 |
| перигелий | 0.71843 | 107.48 |
| афелий | 0.7282 | 108.94 |
| средний [21] | 0.72335 | 108.21 |
| окружность | 4.545 | 679.9 |
| максимальное приближение к Земле | 0.2643 | 39.54 |
| эксцентричность |
|---|
| 0,0068 (почти идеальный круг) |
| углы | степени |
|---|---|
| наклонение к эклиптике | 3.39 |
| раз | дни |
|---|---|
| орбитальный период | 224.70 |
| синодический период | 583.92 |
| скорость | км/с |
|---|---|
| средняя скорость | 35.02 |
| максимальная скорость | 35.26 |
| минимальная скорость | 34.78 |
Пылевое кольцо
[ редактировать ]
Было показано, что орбитальное пространство Венеры имеет собственное пылевое кольцо . [22] с подозрением на происхождение либо от астероидов, сопровождающих Венеру, [23] межпланетная пыль, мигрирующая волнами, или остатки околозвездного диска Солнечной системы , из которого сформировался ее протопланетный диск , а затем и сама Солнечная планетная система . [24]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Саймон, Дж.Л.; Бретаньон, П.; Чапрон, Дж.; Шапрон-Тузе, М.; Франку, Г.; Ласкар, Дж. (февраль 1994 г.). «Численные выражения для формул прецессии и средних элементов для Луны и планет». Астрономия и астрофизика . 282 (2): 663–683. Бибкод : 1994A&A...282..663S .
- ^ Jump up to: а б Жан Меус, Астрономические формулы для калькуляторов , автор Жан Меус. (Ричмонд, Вирджиния: Willmann-Bell, 1988) 99. Элементы Саймона Ньюкомба.
- ^ Продолжительность сидерического и аномалистического года составляет 224,7008 дней. Сидерический год — это время, необходимое для обращения вокруг Солнца относительно фиксированной системы отсчета. Точнее, сидерический год — это один из способов выразить скорость изменения средней долготы в один момент относительно фиксированного равноденствия. Расчет показывает, за какое время долгота сделает один оборот с заданной скоростью.Аномалистический год — это промежуток времени между последовательными ближайшими подходами к Солнцу. Его можно рассчитать так же, как и звездный год, но используется средняя аномалия.
- ^ Джин Миус, Астрономические алгоритмы (Ричмонд, Вирджиния: Willmann-Bell, 1998) 238. Формула Рамануджана достаточно точна.
- ^ Пять синодических лет составляют 2919,6 дней. Тринадцать сидерических лет для Венеры составляют 2921,1 суток, а восемь для Земли — 2922,05 суток. Гелиоцентрическая долгота Земли продвигается на 0,9856° в день, а за 2919,6 дней она продвинулась на 2878°, всего на 2° не хватило восьми оборотов (2880°).
- ^ Страница транзита Венеры. Архивировано 1 июля 2015 г. в Wayback Machine Альдо Витальяно, создателем Solex.
- ^ Уильям Шиэн, Джон Вестфолл Транзиты Венеры (Prometheus Books, 2004)
- ^ расстояния близкого сближения, генерируемые Solex
- ^ скриншоты из генератора эфемерид Института небесной механики и расчета эфемерид (IMCCE).
- ^ Каин, Фрейзер (6 августа 2009 г.). «Ближайшая к Венере планета» . Вселенная сегодня . Архивировано из оригинала 13 июня 2016 г. Проверено 21 октября 2022 г.
- ^ «Венера не ближайший сосед Земли». Физика сегодня . Издательство АИП. 2019-03-12. дои : 10.1063/pt.6.3.20190312a . ISSN 1945-0699 . S2CID 241077611 .
- ^ Петропулос, Анастасиос Э.; Лонгуски, Джеймс М.; Бонфиглио, Юджин П. (2000). «Траектории к Юпитеру с помощью гравитации от Венеры, Земли и Марса». Журнал космических кораблей и ракет . 37 (6). Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA): 776–783. дои : 10.2514/2.3650 . ISSN 0022-4650 .
- ^ Тейлор, Крис (09 июля 2020 г.). «Добро пожаловать в Облачный город: аргументы в пользу поездки на Венеру, а не на Марс» . Машаемый . Проверено 21 октября 2022 г.
- ^ "Венера". Британская энциклопедия Британская энциклопедия Интернет. Британская энциклопедия Inc., 2014. Интернет. 05 августа 2014. http://www.britanica.com/EBchecked/topic/625665/Venus .
- ^ см., например, Уильям Шиэн, Джон Вестфолл, Транзиты Венеры (Prometheus Books, 2004) или Эли Маор, Венера в транзите (Princeton University Press, 2004).
- ^ Меус (1998), стр. 269-270.
- ^ см., например, Simon et al. (1994) стр. 681
- ^ «Более новые и более точные типы данных определяют эти орбиты гораздо точнее (на порядки), чем оптические данные». Стэндиш и Уильямс (2012). «ГЛАВА 8: Орбитальные эфемериды Солнца, Луны и планет» (PDF) . 2012 г., Пояснительное приложение стр. 10.
- ^ Фолкнер; и др. (2008). «Планетарные и лунные эфемериды DE421» (PDF) . Межофисный меморандум JPL IOM 343.R-08-003 . п. 1.
- ↑ Стэндиш и Уильямс (2012), стр. 27.
- ^ Среднее расстояние по времени. Постоянный член в VSOP87. Оно соответствует среднему значению многих коротких равных промежутков времени.
- ^ Фрейзер, Сара (16 апреля 2021 г.). «Солнечный зонд НАСА «Паркер» увидел пылевое кольцо на орбите Венеры» . НАСА . Проверено 21 января 2023 г.
- ^ Гарнер, Роб (12 марта 2019 г.). «Что обнаружили ученые, просеивая пыль Солнечной системы» . НАСА . Проверено 21 января 2023 г.
- ^ Рем, Джереми (15 апреля 2021 г.). «Солнечный зонд Паркер впервые сделал полный вид пылевого кольца на орбите Венеры» . ДЖУАПЛ . Проверено 21 января 2023 г.
