Перейти к содержанию

Подборка

Подборки хранятся в этом браузере без учётной записи. Для них нужен включённый JavaScript.

Задача 6

АстрономияРегиональный10 класс2011Есть решение редакция rv_22665aaf9cc4311e ID p_7e1804742e247aa1

На небе около 6000 звезд, видимых невооруженным глазом. Считая, что они распределены по небу равномерно, оцените, сколько из них могут покрываться Луной при наблюдении с Земли.

Решение

Показать решение

Плоскость орбиты Луны образует сравнительно небольшой угол с плоскостью орбиты Земли (плоскостью эклиптики), поэтому при наблюдении с Земли Луна может закрывать собой звезды, находящиеся неподалеку от линии эклиптики на небесной сфере. Определим максимальное угловое расстояние между эклиптикой и звездой, покрываемой Луной.

Пусть линия, связывающая центры Земли и Луны, образует угол i с плоскостью эклиптики, а расстояние между Землей и Луной равно L. На рисунке показаны условия покрытия звезды с максимальным удалением от эклиптики β \beta . Это покрытие будет видно из одной точки Земли. Из рисунка видно, что

β = i + ρ , \beta = i + \rho,

причем

ρ L = R + r . \rho L = R + r.

Здесь R и r – радиусы Земли и Луны. В итоге,

β = i + ( R + r ) / L \beta = i + (R + r)/L

Нас интересует максимальное значение угла β \beta . Поэтому в данную формулу нужно поставить максимальную величину угла i, равную наклонению лунной орбиты к плоскости эклиптики (5.15°) и минимальное значение расстояния L, соответствующее перигею орбиты Луны (356 тыс. км). Значение угла β \beta составляет 6.45° или 0.113 радиан.

Как известно, лунная орбита прецессирует вокруг полюса эклиптики с периодом 18.6 лет, вращается и ее линия апсид. Поэтому за определенный период времени может произойти покрытие Луной любой звезды, находящейся к эклиптике ближе, чем на угол β \beta . Иными словами, звезды, покрываемые Луной, занимают на небесной сфере пояс вокруг линии эклиптики толщиной в 2 β 2\beta (см. рисунок).

По нашему предположению, звезды заполняют небесную сферу равномерно. Тогда нам нужно вычислить площадь указанного пояса. Так как угол β \beta невелик, пояс можно считать цилиндрическим, и его площадь составит

S 1 = 4 π β . S_1 = 4\pi\beta.

Радиус небесной сферы здесь принят за единицу. Из всех звезд небесной сферы, видимых невооруженным глазом (их число N) в данный пояс попадает часть, соответствующая доле площади небесной сферы S, попадающей в пояс. Число звезд, у которых мы можем наблюдать покрытия Луной, равно

N 1 = N ⋅ S 1 S = N ⋅ 2 π ⋅ 2 β 4 π = N ⋅ β ≈ 680. N_1 = N \cdot \frac{S_1}{S} = N \cdot \frac{2\pi \cdot 2\beta}{4\pi} = N \cdot \beta \approx 680.