ABC of Astronomy - E dành cho Ecliptic

• Tháng Tư 28, 2024

Khoảng năm tỷ năm trước, Mặt trời là một thứ trẻ trung chóng mặt. Nó đang quay trên trục của nó, và một cái đĩa bụi khổng lồ xoay quanh nó. Các hành tinh, mặt trăng, tiểu hành tinh và các vật thể khác được hình thành từ vật liệu đĩa. Mặc dù đĩa không còn tồn tại, mặt phẳng mà nó chiếm giữ vẫn được đánh dấu bằng quỹ đạo của các vật thể trong Hệ Mặt trời. Nó được gọi là mặt phẳng hoàng đạo. Các quỹ đạo không tròn, chúng là những vòng tròn bị đè bẹp được gọi là hình elip. Các độ lệch tâm của một quỹ đạo cho chúng ta biết hình dạng của nó bị đè bẹp như thế nào.

Hoàng đạo
Khi Trái đất di chuyển quanh Mặt trời mỗi năm, chúng ta thấy vị trí của Mặt trời thay đổi so với nền của các ngôi sao cố định. Con đường mà nó dường như đi được gọi là hoàng đạo. Các chòm sao nằm dọc theo con đường này phục vụ như một loại lịch và có ý nghĩa tôn giáo đối với các dân tộc cổ đại. Họ là những chòm sao hoàng đạo.

Thay vì chỉ nghĩ về nhật thực như một con đường, hãy thử tưởng tượng nó như một mặt phẳng, một mặt phẳng. Nó sẽ trải dài từ Mặt trời ra Hệ Mặt trời. Các hành tinh quay quanh mặt phẳng hoàng đạo. Tám hành tinh có khá nhiều trong cùng một mặt phẳng. Tuy nhiên, quỹ đạo của Sao Diêm Vương nghiêng tới 17 độ.

Vì vậy, nhật thực là nơi các hành tinh nằm và đó là đường trung tâm của cung hoàng đạo. Nhưng tại sao nó được gọi là hoàng đạo? Đó là vì nó liên quan đến nhật thực. Mặc dù Mặt trăng cũng nằm trên đường hoàng đạo, quỹ đạo của nó hơi nghiêng - khoảng 5 độ - so với quỹ đạo của Trái đất. Có hai điểm mà quỹ đạo giao nhau và chúng được gọi là điểm giao. Nếu có Mặt trăng mới hoặc Mặt trăng đầy đủ khi Mặt trăng ở một nút, thì Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng được xếp thành một nhật thực.

Hình elip
Trong nhiều thế kỷ, người ta cho rằng quỹ đạo là hình tròn và Trái đất là trung tâm của vũ trụ. Các vòng tròn và hình cầu, là những hình dạng hoàn hảo, là một đặc điểm của thiên đàng và tương phản với Trái đất không hoàn hảo của chúng ta. Trên thực tế, các quỹ đạo hành tinh trong Hệ Mặt trời đủ gần để có hình tròn nên cần rất nhiều sự quan sát và đo lường cẩn thận để phát hiện ra rằng chúng không có.

Tuy nhiên, nếu bạn cho rằng các quỹ đạo là hình tròn, dự đoán về chuyển động của hành tinh sẽ không chính xác, cũng sẽ không dự báo về các sự kiện như quá cảnh của Sao Kim. Để làm cho mô hình phù hợp với các quan sát, Ptolemy (90-168) đã cho các hành tinh di chuyển trên hệ thống các vòng tròn phức tạp. Nó thực sự hoạt động khá tốt về mặt dự đoán, nhưng trong một thời gian dài, các lỗi đã trở nên đáng chú ý.

Có một số cải tiến khi Copernicus đặt Mặt trời ở trung tâm của hệ thống. Tuy nhiên, nó vẫn không chính xác vì Copernicus giữ quỹ đạo tròn. Bước đột phá đến với tác phẩm của Julian Kepler (1571-1630). Kepler, một nhà toán học, đã sử dụng các quan sát tỉ mỉ trong một khoảng thời gian của Tycho Brahe (1546-1601) để hiểu được các chuyển động của hành tinh. Chỉ đến khi anh có ý tưởng rằng có lẽ các quỹ đạo không tròn mà anh có thể tạo ra lý thuyết và quan sát phù hợp.

Kepler thấy rằng quỹ đạo là hình elip. Điều này khớp với dữ liệu của Brahe và Kepler có thể mô tả chúng bằng toán học.

Một hình elip là một vòng tròn bị đè bẹp, với hai tiêu điểm được gọi là trọng tâm. Về mặt Hệ mặt trời, quỹ đạo của các hành tinh là các hình elip và Mặt trời nằm ở một tiêu điểm. Hình tròn là trường hợp đặc biệt của hình elip, trong đó cả hai tiêu điểm ở cùng một vị trí.

Độ lệch tâm
Độ lệch tâm là một thuật ngữ cho chúng ta biết hình elip được làm tròn như thế nào, trên thang điểm từ 0 đến 1. Một hình tròn có độ lệch tâm là 0 (e = 0). Một hình elip không thể có độ lệch tâm bằng 1, nhưng hình elip hẹp rất dài có thể gần bằng 1. Các hành tinh của Hệ Mặt trời không có quỹ đạo lệch tâm cao. Sao Kim có quỹ đạo tròn nhất với e = 0,0068. Hành tinh lùn Pluto có quỹ đạo lệch tâm nhất (e = 0,2488), và như chúng ta đã thấy trong sơ đồ trước đó, quỹ đạo của nó cũng nghiêng đáng chú ý so với nhật thực. Đây là một đặc điểm của nhiều vật thể ở xa nhất mà chúng có quỹ đạo lệch tâm và nghiêng.

Video HướNg DẫN: Cycles in the Sky: Crash Course Astronomy #3 (Tháng Tư 2024).