1. Склад і масштаб Сонячної системи.

Сонячну систему становлять Сонце і пла­нети з їхніми супутниками, що зорі знаходяться незрівнянно далі від нас, ніж планети. Найвіддаленіша від нас з відомих планет — Плутон знаходиться від Землі майже в 40 раз далі, ніж Сон­це. Та навіть найближча до Сонця зоря віддалена від нас ще в 7000 раз більше. Цю величезну різницю відстаней до планет і зір слід чітко усвідомити.

Дев'ять великих планет обертаються навколо Сонця по еліп­сах (що мало відрізняються від кіл) майже в одній площині, У порядку віддалення від Сонця — це Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Крім них, у Со­нячній системі безліч малих планет (астероїдів), більшість з яких рухається між орбітами Марса і Юпітера (див. передній форзац). Навколо Сонця обертаються також ко­мети ' — невеликі тіла, оточені обширною оболонкою з розрідженого газу. Більшість з них мають еліптичні орбіти, що виходять за орбіту Плутона. Крім того, навколо Сонця обертається по еліпсах безліч метеорних тіл розміром від піщинки до дрібного астероїда. Разом з астероїдами і кометами вони належать до малих тіл Сонячної системи. Простір між планетами заповнений дуже розрідженим газом і космічним пилом. Його пронизують електромагнітні випромінювання; він є носієм магнітних і граві­таційних полів.

Сонце в 109 раз більше від Землі за діаметром і приблизно в 333 000 раз масивніше від неї. Маса всіх планет становить лише близько 0,1 % маси Сонця, тому воно силою свого тяжіння скеровує рух усіх членів Сонячної системи.

2. Конфігурації планет. Конфігураціями планет називають деякі характерні взаємні розміщення планет, Землі і Сонця.

Насамперед зауважимо, що умови видимості планет із Землі дуже відрізняються для планет внутрішніх (Венера і Меркурій), орбіти яких лежать усередині земної орбіти, і для планет зов­нішніх (усі інші).

Внутрішня планета може опинитися між Землею і Сонцем або за Сонцем. У таких положеннях вона невидима, бо губиться в про­мінні Сонця. Ці положення називаються сполученнями планети із Сонцем. У нижньому сполученні планета най­ближче до Землі, а у верхньому — найбільш віддалена від нас (мал. 1).

Легко бачити, що кут між напрямами від Землі на Сонце й на внутрішню планету ніколи не перевищує певну величину, залишаю­чись гострим. Цей граничний кут називається найбільшим відда­ленням планети від Сонця. Найбільше віддалення Меркурія стано­вить 28 °, Венери — 48°. Тому внутрішні планети завжди видно поблизу Сонця або ранком у східній стороні неба, або ввечері — у західній. Через близькість Меркурія до Сонця побачити цю планету неозброєним оком удається рідко.

Венера відходить від Сонця на небі на більший кут і буває найяскравішою з усіх зір і планет. Після заходу Сонця вона довше залишається на небі в промінні заграви і навіть на цьому фоні її чітко видно. Так само добре видно Венеру і в промінні ранкової заграви. Легко зрозуміти, шо в південній стороні неба серед ночі ні Меркурія, ні Венеру побачити не можна.

Якщо, проходячи між Землею і Сонцем, Меркурій або Венера проектуються на сонячний диск, то їх тоді видно на ньому як маленькі чорні кружечки. Такі проходження по диску Сонця

під час нижнього сполучення Мер­курія і особливо Венери бувають порівняно рідко, не частіше ніж через 7—8 років.

Освітлену Сонцем півкулю внутрішньої планети при різних положеннях її відносно Землі ми бачимо неоднаково (мал. 2). Тому для земних спостерігачів внутрішні планети змінюють свої фази подібно до Місяця. У ниж­ньому сполученні із Сонцем пла­нети повернуті до нас своїм неосвітленим боком і залишаються невидимими. Трохи осторонь від цього положення вони мають ви­гляд серпа. Із збільшенням кутотовий діаметр її зменшується, а ширина серпа стає дедалі більшою. Коли кут при планеті між напрямами на Сонце і на Землю становить 90 °, ми бачи­мо рівно половину освітленої півкулі планети. Повністю така планета звернута до нас своєю денною півкулею під час верх­нього сполучення. Але тоді вона губиться в сонячному промінні і стає невидимою.

Мал.1. Конфігурація планет

Зовнішні планети можуть знаходитися відносно Землі за Сонцем (у сполученні з ним),як Меркурій і Венера, і тоді вони теж губляться в сонячному про­мінні. Але вони можуть пере­бувати й на продовженні прямої лінії Сонце —- Земля, так що Земля при цьому опиняється між планетою і Сонцем. Така конфігурація називається про­тистоянням. Вона найзручніша для спостережень планети, бо планета в цей час, по-перше, найближче до Землі, по-друге, повернута до неї своєю освітленою півкулею і, по-третє, знаходя­чись на небі в протилежному Сонцю місці, планета буває у верх­ній кульмінації близько півночі, тому її довго видно й до, і після півночі.

Моменти конфігурацій планет, умови їх видимості в даному році подано в «Шкільному астрономічному календарі».

2. Синодичні періоди обертання планет і їх зв'язок із сидеричними періодами. Ми спостерігаємо планети із Землі, яка також обертається навколо Сонця. Цей рух Землі слід вра­ховувати, щоб визначити періоди обертання планет у необертовій інерціальній системі відліку, або, як часто говорять, відносно зір.

Період обертання планет навколо Сонця відносно зір назива­ється зоряним, або сидеричним періодом.

Чим ближче планета до Сонця, тим більші її лінійна та куто­ва швидкості й тим коротший зоряний період обертання навколо Сонця.

Однак на основі безпосередніх спостережень визначають не сидеричний період обертання планети, а проміжок часу між двома П послідовними однойменними конфігураціями, наприклад між Двома послідовними сполученнями (протистояннями). Цей період називається синодичним періодом обертання. Визначивши на основі спостережень синодичні періоди S, обчислюємо зоряні періоди обертання планет T.

Розглянемо, як же пов'язані синодичний і зоряний періоди обертання планет на прикладі Марса.

Швидкість руху планет тим більша, чим ближче вони до Сонця. Тому після протистояння Марса Земля починає випереджати його. З кожним днем вона відходитиме від нього все далі. Коли Земля випередить Марс на повний оберт, то знову відбудеться протистояння.

Синодичний період зовнішньої планети — це проміжок часу, за який Земля випереджає планету на 360 ° у їхньому русі навколо Сонця.

Кутова швидкість Землі (кут, який вона описує за добу) становить , кутова швидкість Марса , де — кількість діб у році, Т — зоряний період обертання планети в добах.

Отже, за добу Земля випереджає планету на – . Якщо S — синодичний період планети в добах, то через S діб Земля випередить планету на 360°, тобто

( – ) S = 3600, або

Для внутрішніх планет, які обертаються швидше за Землю, ТÅ>Т (планета випереджає Землю), треба писати:

( – ) S = 3600, або

Для Венери синодичний період становить 584 доби, для Марса 780 діб.