Вращение планет и календарь

[Nixer]

Расскажите, пожалуйста, как календарь планеты зависит от параметров ее движения? Какие бывают типы календарей?

Как движение планеты сказывается на продолжительности светового дня и времён года?

Интересуют в том числе основные возможные варианты:

1. Планета обращена к светилу одной стороной, орбита круговая
2. То же самое, орбита вытянутая
3. Собственное вращение совпадает с орбитальным
4. То же самое, но орбита вытянутая и есть резонанс
5. Собственное вращение противоположено орбитальному вращению.
Период вращения больше.
6. Собственное вращение противоположено орбитальному вращению.
Период вращения меньше.
7. Планета вращается лежа на боку. Тоже два варианта - период собств. вращения больше или меньше орбитального.
8. Планета - спутник большей планеты, тоже разные ваприанты
9. Планета - в системе двойной звезды.

Ничего не забыл?

Как на календарь повлияет расположение наблюдателя (полюс или экватор)?

Также интересуют варианты сложных, спиральных орбит, как у некоторых астероидов. Может ли планета "покачиваться" на круговой орбите, не совершая полного оборота?

[carlos]

1. Планета обращена к светилу одной стороной, орбита круговая

Если считать ось вращения такой планеты перпендикулярным эклиптике - то на неосвещенной стороне вечный мрааак. На освещенной - максимум температуры на экваторе в подсолнечной точке, от нее концентрическими кругами расходятся зоны одинаковой освещенности. Если планета близко к светилу - оптимальные условия ближе к терминатору, если далеко - в подсолнечной точке. Если же ось вращения не перпендикулярна к эклиптике, то подсолнечная точка гуляет по широте от +i  до -i, где i - это угол отклонения оси вращения планеты от нормали к эклиптике. Соответственно, зона вечного мрааака тоже уменьшается.

2. То же самое, орбита вытянутая

То же самое, только накладывается эффект увеличения/уменьшения освещенности в зависимости от орбитального движения планеты от апоцентра к перицентру. Кроме того, подсолнечная точка начинает гулять еще и по долготе (из-за разницы скоростей орбитального движения в апоцентре и в перицентре).

3. Собственное вращение совпадает с орбитальным

Случай Земли, как я понимаю?

4. То же самое, но орбита вытянутая и есть резонанс

Резонанс чего с чем?

7. Планета вращается лежа на боку. Тоже два варианта - период собств. вращения больше или меньше орбитального.

Да без разницы, ИМХО. Отсутствуют ярковыраженные арктические области т.к. рано или поздно в любой точке поверхности солнце оказывается в зените...  На полюсах бывает полярный день и полярная ночь...

8. Планета - спутник большей планеты, тоже разные ваприанты
9. Планета - в системе двойной звезды.

Ну-у, что тут скажешь... Хол Клемент в "Экспедиции "Тяготение"" описал нечто подобное... А так - вариантов очень много. По-моему, это называется задачей трех тел?

Может ли планета "покачиваться" на круговой орбите, не совершая полного оборота

На круговой наверное нет. на эллиптической - да. За счет этого явления земной наблюдатель видит не ровно 50 проц. лунной поверхности, а несколько больше. Называется "либрация", обусловлена 2-м законом Кеплера. Тот же случай номер 2 (см. выше)

ЗЫ: Если где наврал - сильно не бейте...
 :roll:

[Nixer]

На круговой наверное нет. на эллиптической - да. За счет этого явления земной наблюдатель видит не ровно 50 проц. лунной поверхности, а несколько больше. Называется "либрация", обусловлена 2-м законом Кеплера. Тот же случай номер 2 (см. выше)

Либрация - это да, связано с эллиптичностью орбиты, когда планета уже "успокоилась", но представим себе, что планета вращалась-вращалась, но на очередной оборот уже нету сил. Что тогда? Вроде, планета долна вместо вращения начать "качаться".

Да без разницы, ИМХО. Отсутствуют ярковыраженные арктические области т.к. рано или поздно в любой точке поверхности солнце оказывается в зените... На полюсах бывает полярный день и полярная ночь...

Вот как раз этот случай самый интересный. Как будет выглядеть календарь планеты? Что будет, если "день" длинее года? Как будут меняться сезоны?

[sleo]

Вот как раз этот случай самый интересный. Как будет выглядеть календарь планеты? Что будет, если "день" длинее года? Как будут меняться сезоны?

Из БСЭ:
"Меркурий, самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы, астрономический знак . Среди больших планет имеет наименьшие размеры: её диаметр 4865 км (0,38 диаметра Земли), масса 3,304

[carlos]

Либрация - это да, связано с эллиптичностью орбиты, когда планета уже "успокоилась", но представим себе, что планета вращалась-вращалась, но на очередной оборот уже нету сил. Что тогда? Вроде, планета долна вместо вращения начать "качаться".

А... Э-э... Как это? Так не получится! Нарушение законов физики. Не будет здесь колебаний. Хотя бы потому, что колебательный процесс должен происходить около устойчивого положения равновесия, а где оно в нашем случае?

Цитата:
Да без разницы, ИМХО. Отсутствуют ярковыраженные арктические области т.к. рано или поздно в любой точке поверхности солнце оказывается в зените... На полюсах бывает полярный день и полярная ночь...


Вот как раз этот случай самый интересный. Как будет выглядеть календарь планеты? Что будет, если "день" длинее года? Как будут меняться сезоны?

ОК, для наглядности завалим на бок планету Земля. Ось вращения северным концом нацелим на Регул (он как раз лежит в плоскости эклиптики). Если сделать это в конце февраля, то получится, что южный конец земной оси при этом нацелен на Солнце. (Очень надеюсь, что не накосячил с датой И что мы видим? В Антарктиде полярный день, Солнце круглосуточно в зените. Ледники тают, пингвины потеют. Вообще, во всем южном полушарии - полярный день, только чем ближе к экватору - тем прохладнее. Северное полушарие мерзнет, там Солнце не восходит. Кстати, такой контраст температур вызовет ураганы невиданной силы. Через три месяца - на экваторе нормальное тропическое лето, привычная смена дня и ночи. На полюсах - смена сезонов, тоже наблюдается чередование дня и ночи. Еще через три месяца - ледники и полярная ночь уже в южном полушарии, в северном - жара, белые медведи вешаются... И так далее... Это если период собственного вращения несчастной планеты намного меньше орбитального. Конечно, вся эта картина очень и очень приблизительна... (Опять же если я нигде не наврал)

[Nixer]

А... Э-э... Как это? Так не получится! Нарушение законов физики. Не будет здесь колебаний. Хотя бы потому, что колебательный процесс должен происходить около устойчивого положения равновесия, а где оно в нашем случае?

Устойчивое положение как раз будет - вытянутое более тяжелой стороной к планете.

Конечно, вся эта картина очень и очень приблизительна...

+ Временя года (в перигелии ближе к солнцу, чем в афелии) + либрация.

"...период вращения (звездные сутки) Меркурия - он оказался на треть короче его года. Так что смена дня и ночи на этой планете все-таки происходит, но сутки там вдвое длиннее года: на Меркурии наблюдатель смог бы увидеть восход Солнца лишь раз в два года."

Прикол в том, что в некоторых точкак солнце петляет - движется туда-сюда и можно видеть восход несколько раз в день. Или это не про меркурий?.. Вроде про него говорили.

[sleo]

"...период вращения (звездные сутки) Меркурия - он оказался на треть короче его года. Так что смена дня и ночи на этой планете все-таки происходит, но сутки там вдвое длиннее года: на Меркурии наблюдатель смог бы увидеть восход Солнца лишь раз в два года."

Прикол в том, что в некоторых точкак солнце петляет - движется туда-сюда и можно видеть восход несколько раз в день. Или это не про меркурий?.. Вроде про него говорили.

Про Меркурий. Его орбита крепко отличается от почти круглой земной орбиты, что и вызывает такой эффект. Неплохо это описано здесь:
http://astrogalaxy1.narod.ru/astro025.html

"Солнечные сутки длятся на Меркурии 176 земных дней. Но перемещение Солнца по меркурианскому небу было бы непривычно для нас. Движение планеты по сильно вытянутой орбите в сочетании с медленным вращением вокруг оси приводит к тому, что Солнце может остановиться в своем видимом перемещении по меркурианскому небу и даже вернуться назад. В некоторых зонах планеты восходы и заходы Солнца наблюдаются дважды в сутки, причем подняться и опуститься Солнце может как на востоке, так и на западе. Все это светопредставление (иначе и не скажешь!) длится регулярно по две недели — «утром» и «вечером», если здесь годятся наши привычные понятия. Очень долгие—по одному меркурианскому году—день и ночь почти не подвержены сезонным изменениям, ибо полярная ось Меркурия слабо наклонена к плоскости орбиты. "

В каком-то смысле этот эффект подобен "либрациям" орбит типа "Молния", когда высокоширотный наблюдатель может видеть западно-восточные колебания спутника вблизи апогея.

[carlos]

Устойчивое положение как раз будет - вытянутое более тяжелой стороной к планете.

Ну, тогда получается нечто похожее на ИСЗ с гравитационной системой стабилизации. Разыскать где-нибудь мат. модель движения такого КА и применить к этой странной планете. Уж не знаю, насколько это будет корректно, но общую картину получим.

+ Временя года (в перигелии ближе к солнцу, чем в афелии) + либрация.

ИМХО, явления не столь определяющие. В конце-концов, когда Земля проходит через перигелий, в сев. полушарии как раз зима. Конечно, если имеем планету с очень вытянутой орбитой, тогда да...