Почему некоторые планеты «идут назад»: что такое ретроградное движение

Если вы будете наблюдать за небом несколько недель подряд, то заметите странный эффект: планета сначала движется по небу в одном направлении, затем замедляется, «останавливается» и начинает смещаться в противоположную сторону. Через некоторое время она возвращается в прежнее направление. Это явление называется ретроградным движением. Подробнее о нем читайте в статье «».

Однако наблюдение — это всегда проекция трехмерного движения на двумерную поверхность. При изменении взаимного положения Земли и планеты меняется и эта проекция. В результате получается эффект, при котором траектория в небе изгибается, образуя петлю. Это подтверждают планетарные эфемериды – таблицы их координат во времени, имеющиеся, например, в базе данных NASA JPL Horizons System – это система, с помощью которой можно:

Выберите планету (например, Марс или Венера);

Установите период наблюдения;

Получить таблицу координат (RA/Dec) по дням;

Увидеть изменение направления движения (в том числе ретроградные петли).

Важно, чтобы сама планета в этот момент не меняла направление движения. Она продолжает двигаться по своей орбите вокруг Солнца, а «обратное движение» — это эффект наблюдения со стороны движущейся системы.

Основной принцип: относительное движение

Ключевым фактором является то, что все тела в Солнечной системе движутся одновременно. Земля обращается вокруг Солнца примерно за 365 дней, а, например, Марс за 687 дней. При этом скорость движения по орбите различается: Земля движется быстрее, потому что она ближе к Солнцу.

Могла ли наша Вселенная быть создана в «лаборатории»

Мы видим не абсолютное движение планеты, а разницу в скоростях и направлениях. Этот эффект подробно описан в научных работах по небесной механике, включая классические уравнения, выведенные Исааком Ньютоном, и современные модели движения планет, используемые при расчете эфемерид, такие как DE430/DE431, разработанные в Лаборатории реактивного движения НАСА.

С точки зрения физики, это задача относительного движения: координаты планеты пересчитываются в систему отсчета, связанную с Землей. В этой системе траектория может менять направление, даже если в инерциальной системе оно остается неизменным.

Внешние планеты

Для планет, находящихся дальше от Солнца, чем Земля, таких как Марс или Юпитер, ретроградное движение происходит, когда Земля их догоняет.

По мере приближения Земли к планете угол обзора постепенно меняется. Видимое движение замедляется, потому что проекция скорости уменьшается. В точке, близкой к противостоянию (когда Земля находится между Солнцем и планетой), изменение угла становится таким, что проекция движения меняет знак – планета начинает двигаться «назад».

Этот процесс детально смоделирован и подтвержден наблюдениями. После того, как Земля проходит точку наибольшего сближения и начинает удаляться, проекция скорости снова меняется – и движение возвращается к прямолинейному.

Внутренние планеты

Для планет, расположенных ближе к Солнцу, чем Земля, — Меркурия и Венеры — механизм другой, но результат тот же. Эти планеты движутся быстрее Земли по внутренним орбитам. Когда они проходят между Землей и Солнцем (нижнее соединение), их видимый путь также меняет направление.

Поскольку наблюдение происходит под острым углом к ​​их орбите, движение проецируется на небольшой участок неба вблизи Солнца. Поэтому их ретроградные петли короче и встречаются чаще.

Ранее мы писали, чем пахнет космос, если в нем есть вакуум.