Pozorny ruch wsteczny - Apparent retrograde motion

Gdy Ziemia (niebieski) mija wyższą planetę, taką jak Mars (czerwony), górna planeta chwilowo wydaje się odwracać swój ruch na niebie.
Schematyczna animacja retrogradacji Marsa. Gdy Ziemia (E) mija nadrzędną planetę, taką jak Mars (M), górna planeta (M') wydaje się tymczasowo odwracać swój ruch po niebie.

Pozorny ruch wsteczny to pozorny ruch planety w kierunku przeciwnym do ruchu innych ciał w jej układzie, obserwowany z określonego punktu obserwacyjnego. Ruch prosty lub ruch postępowy to ruch w tym samym kierunku, co inne ciała.

Podczas gdy terminy direct i prograde są w tym kontekście równoważne, ten pierwszy jest tradycyjnym terminem w astronomii. Najwcześniejsze odnotowane użycie prograde miało miejsce na początku XVIII wieku, chociaż termin ten jest obecnie mniej powszechny.

Etymologia

Termin retrogradacja pochodzi od łacińskiego słowa retrogradus – „krok do tyłu”, afiksu retro- oznaczającego „wstecz” i gradus „krok”. Wsteczny jest najczęściej przymiotnik używany do opisania ścieżkę planety, gdyż porusza się po nocnym niebie, w stosunku do zodiaku , gwiazd i innych ciał niebieskich korony . W tym kontekście termin ten odnosi się do planet, które pojawiają się z Ziemi, zatrzymując się na krótko i odwracając kierunek w pewnych momentach, chociaż w rzeczywistości, oczywiście, teraz rozumiemy, że nieustannie krążą w tym samym, jednolitym kierunku.

Chociaż planety można czasem pomylić z gwiazdami, gdy obserwuje się nocne niebo, planety faktycznie zmieniają położenie z nocy na noc w stosunku do gwiazd. Retrogradacja (do tyłu) i progradacja (do przodu) są obserwowane tak, jakby gwiazdy krążyły wokół Ziemi. Starożytny grecki astronom Ptolemeusz w 150 r. wierzył, że Ziemia jest centrum Układu Słonecznego i dlatego używał terminów retrogradacja i postęp, aby opisać ruch planet w stosunku do gwiazd. Chociaż dziś wiadomo, że planety krążą wokół Słońca, te same terminy są nadal używane w celu opisania ruchu planet w stosunku do gwiazd obserwowanych z Ziemi. Podobnie jak słońce, planety wydają się wschodzić na wschodzie i zachodzić na zachodzie. Kiedy planeta przemieszcza się na wschód w stosunku do gwiazd, nazywa się to prograde . Kiedy planeta porusza się na zachód w stosunku do gwiazd (odwrotna droga), nazywa się to retrogradacją .

Pozorny ruch


T1, T2, ..., T5 – pozycje Ziemi
P1, P2, ..., P5 – pozycje planety
A1, A2, ..., A5 – rzut na sferę niebieską

Z ziemi

Stojąc na Ziemi patrząc w niebo, wydaje się, że Księżyc przemieszcza się ze wschodu na zachód , tak jak robi to Słońce i gwiazdy. Jednak dzień po dniu Księżyc wydaje się przesuwać na wschód w stosunku do gwiazd. W rzeczywistości Księżyc okrąża Ziemię z zachodu na wschód , podobnie jak ogromna większość stworzonych przez człowieka satelitów, takich jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna . Pozorny ruch Księżyca w kierunku zachodnim z powierzchni Ziemi jest w rzeczywistości artefaktem, że znajduje się on na orbicie supersynchronicznej . Oznacza to, że Ziemia wykonuje jeden obrót gwiazdowy, zanim Księżyc będzie w stanie wykonać jedną orbitę. W rezultacie wygląda na to, że Księżyc podróżuje w przeciwnym kierunku, inaczej znanym jako pozorny ruch wsteczny. Zjawisko to występuje również na Marsie , który ma dwa naturalne satelity, Fobosa i Deimosa . Oba księżyce okrążają Marsa w kierunku wschodnim ( prograde ); jednak Deimos ma okres obiegu 1,23 marsjańskiego dnia syderycznego , co czyni go supersynchronicznym , podczas gdy Fobos ma okres obiegu wynoszący 0,31 marsjańskiego dnia syderycznego , co czyni go podsynchronicznym . W związku z tym, chociaż oba księżyce poruszają się w kierunku wschodnim (progresywnym), wydają się podróżować w przeciwnych kierunkach, patrząc z powierzchni Marsa ze względu na ich okresy orbitalne w stosunku do okresu rotacji planety.

Pozorna ścieżka Marsa w latach 2009-2010 względem gwiazdozbioru Rak , pokazująca jego „pętlę opozycji” lub „pętlę wsteczną”
Asteroida 514107 Kaʻepaokaʻawela ma orbitę wsteczną . Jego pozorny ruch wsteczny zachodzi w górnej koniunkcji ze słońcem, jak pokazano w tym przykładzie z 2018 roku.

Wszystkie inne ciała planetarne w Układzie Słonecznym również wydają się okresowo zmieniać kierunek, gdy przecinają ziemskie niebo. Chociaż wszystkie gwiazdy i planety wydają się przemieszczać co noc ze wschodu na zachód w odpowiedzi na ruch obrotowy Ziemi, planety zewnętrzne zazwyczaj powoli dryfują na wschód względem gwiazd. Asteroidy i obiekty Pasa Kuipera (w tym Pluton ) wykazują widoczną retrogradację. Ten ruch jest normalny dla planet i dlatego jest uważany za ruch bezpośredni. Ponieważ jednak Ziemia kończy swoją orbitę w krótszym czasie niż planety poza jej orbitą, okresowo je wyprzedza, jak szybszy samochód na wielopasmowej autostradzie. Kiedy tak się stanie, planeta, którą mijamy, najpierw wydaje się, że zatrzymuje swój dryf na wschód, a następnie dryfuje z powrotem na zachód. Następnie, gdy Ziemia omija planetę na swojej orbicie, wydaje się, że powraca do normalnego ruchu z zachodu na wschód. Planety wewnętrzne Wenus i Merkury wydają się poruszać w retrogradacji w podobnym mechanizmie, ale ponieważ nigdy nie mogą znajdować się w opozycji do Słońca widzianego z Ziemi, ich cykle retrogradacyjne są powiązane z ich dolnymi koniunkcjami ze Słońcem. Są one nie do zaobserwowania w blasku Słońca iw swojej „nowej” fazie, głównie z ich ciemnymi stronami w kierunku Ziemi; występują w przejściu od gwiazdy wieczornej do gwiazdy porannej.

Bardziej odległe planety częściej się retrogradują, ponieważ nie poruszają się one tak bardzo po swoich orbitach, podczas gdy Ziemia sama okrąża orbitę. Retrogradacja hipotetycznej ekstremalnie odległej (i prawie nieruchomej) planety miałaby miejsce w ciągu pół roku, przy czym pozorny roczny ruch planety zostałby zredukowany do elipsy paralaksy .

Środek ruchu wstecznego występuje na opozycji planety, czyli dokładnie naprzeciw Słońca. To jest w połowie lub 6 miesięcy wokół ekliptyki od Słońca. Wysokość planety na niebie jest przeciwna do wysokości Słońca; jeśli wystąpi w okolicach przesilenia zimowego, kiedy Słońce znajdzie się najniżej na niebie, retrogradacja przejdzie wysoko na niebie o północy i odwrotnie, przejdzie nisko na niebie, gdy retrogradacja nastąpi wokół przesilenia letniego. Ponieważ ruch wsteczny planety w opozycji ma miejsce, gdy Ziemia zbliża się najbliżej, planeta wydaje się być najjaśniejsza w ciągu roku.

Okres między centrum takich retrogradacji to okres synodyczny planety.

Planetarne stałe wsteczne
Planeta Okres synodyczny (dni) Okres synodyczny (średnie miesiące) Dni w retrogradacji
Rtęć 116 3,8 21
Wenus 584 19,2 41
Mars 780 25,6 72
Jowisz 399 13.1 121
Saturn 378 12,4 138
Uran 370 12.15 151
Neptun 367 12.07 158
Hipotetyczna odległa planeta 365,25 12 182.625
Pozorny ruch wsteczny Marsa w 2003 roku widziany z Ziemi

Ta pozorna retrogradacja zadziwiła starożytnych astronomów i była jednym z powodów, dla których nazwali te ciała „planetami”: „Planeta” pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „wędrowca”. W geocentrycznym modelu Układu Słonecznego zaproponowanym przez Apoloniusza w III wieku p.n.e. ruch wsteczny został wyjaśniony przez ruch planet w deferentach i epicyklach . Nie uważano tego za iluzję aż do czasów Kopernika , chociaż grecki astronom Arystarch w 240 roku p.n.e. zaproponował heliocentryczny model Układu Słonecznego.

Rysunki Galileusza pokazują, że po raz pierwszy obserwował Neptuna 28 grudnia 1612 r. i ponownie 27 stycznia 1613 r. W obu przypadkach Galileusz pomylił Neptuna z gwiazdą stałą, gdy wydawała się bardzo blisko – w koniunkcji – z Jowiszem na nocnym niebie. , stąd nie przypisuje się mu odkrycia Neptuna. W okresie jego pierwszej obserwacji w grudniu 1612 r. Neptun był nieruchomy na niebie, ponieważ właśnie tego dnia wszedł w retrogradację. Ponieważ Neptun dopiero zaczynał swój roczny cykl wsteczny, ruch planety był zbyt mały, aby można go było wykryć za pomocą małego teleskopu Galileusza .

Daty wsteczne w 2018 r.
Planeta stacjonarny (wsteczny) opozycja lub gorszy spójnik stacjonarny (bezpośredni)
Rtęć 17 listopada 27 listopada 6 grudnia
Wenus 5 października 26 października 14 listopada
Mars 28 czerwca 27 lipca 28 sierpnia
Jowisz 9 marca 9 maja 11 lipca
Saturn kwi 18 27 czerwca 6 września
Uran 7 sierpnia 24 października 6 stycznia
Neptun 19 czerwca 7 września 25 listopada
Daty wsteczne w 2019 roku
Planeta stacjonarny (wsteczny) opozycja lub gorszy spójnik stacjonarny (bezpośredni)
Rtęć 5 marca 15 marca 28 marca
7 lipca 19 lipca 1 sierpnia
1 listopada 11 listopada 21 listopada
Wenus ----- ----- -----
Mars ----- ----- -----
Jowisz 10 kwi 10 czerwca 11 sierpnia
Saturn 29 kwi 9 lipca 18 września
Uran 11 sierpnia 28 października 11 stycznia
Neptun 21 czerwca 10 września 27 listopada
Daty wsteczne w 2020 r.
Planeta stacjonarny (wsteczny) opozycja lub gorszy spójnik stacjonarny (bezpośredni)
Rtęć 16 lutego 26 lutego 9 marca
18 czerwca 30 czerwca 12 lipca
14 października 24 października 3 listopada
Wenus 13 maja 3 czerwca 25 czerwca
Mars 10 września 13 października 14 listopada
Jowisz 15 maja 13 lipca 13 września
Saturn 11 maja 21 lipca 29 września
Uran 16 sierpnia 31 października 15 stycznia
Neptun 24 czerwca 11 września 29 listopada

Z Merkurego

Z dowolnego punktu na dziennej powierzchni Merkurego, kiedy planeta znajduje się w pobliżu peryhelium (najbliżej Słońca ), Słońce przechodzi pozorny ruch wsteczny. Dzieje się tak, ponieważ od około czterech ziemskich dni przed peryhelium do około czterech ziemskich dni po nim, prędkość kątowa orbity Merkurego przekracza jego prędkość kątową . Eliptyczna orbita Merkurego jest bardziej odległa od kołowej niż jakiejkolwiek innej planety Układu Słonecznego, co skutkuje znacznie wyższą prędkością orbitalną w pobliżu peryhelium. W rezultacie, w określonych punktach na powierzchni Merkurego obserwator będzie w stanie zobaczyć wschód Słońca z częściowej drogi, a następnie odwrócić i zajść przed ponownym wschodem, a wszystko to w ciągu tego samego dnia merkuriańskiego .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki