Тест по астрономии: Законы Кеплера (10-11 класс)
Тест по астрономии «Законы Кеплера» для 10-11 классов — это проверочная работа, предназначенная для оценки уровня усвоения материала по небесной механике. Вопросы охватывают историю открытия законов движения планет, их математическую формулировку и физический смысл, а также роль великих астрономов прошлого в становлении современной научной картины мира.
1
Чьи многолетние и высокоточные наблюдения положений Марса использовал Иоганн Кеплер для вывода своих законов?
Правильный ответ:
Наблюдения Тихо БрагеПояснение:
Фундаментом для открытий Кеплера послужили уникальные по точности для дотелескопической эпохи наблюдения датского астронома Тихо Браге. В течение многих лет Браге скрупулезно фиксировал положения планет, особенно Марса, в своей обсерватории Ураниборг. Кеплер, работавший помощником Браге, унаследовал эти архивы и доверял их точности больше, чем существующим теориям.2
Какую форму имеет орбита каждой планеты согласно первому закону Кеплера?
Правильный ответ:
Эллипса, в одном из фокусов которого находится СолнцеПояснение:
Первый закон Кеплера утверждает, что орбита каждой планеты есть эллипс, а не идеальный круг, как считалось ранее. Принципиально важным дополнением является то, что Солнце располагается не в центре этого эллипса, а в одном из его фокусов, что приводит к периодическому изменению расстояния между планетой и светилом.3
О чем гласит второй закон Кеплера (закон площадей)?
Правильный ответ:
Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площадиПояснение:
Второй закон Кеплера формулируется так: радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. Физическим следствием этого закона является неравномерность движения планеты: её скорость максимальна в перигелии (ближайшей к Солнцу точке) и минимальна в афелии.4
Какое соотношение устанавливает третий закон Кеплера?
Правильный ответ:
Квадраты периодов обращения относятся как кубы больших полуосей орбитПояснение:
Третий закон Кеплера, часто называемый гармоническим законом, связывает периоды обращения планет и их средние расстояния от Солнца. Правильная формулировка: квадраты сидерических периодов обращения двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит (T2∼a3T^2 sim a^3T2∼a3).5
Как называется параметр, характеризующий степень вытянутости (сплюснутости) эллиптической орбиты?
Правильный ответ:
ЭксцентриситетПояснение:
Степень отличия эллипса от окружности характеризуется эксцентриситетом (обозначается буквой eee). Для окружности эксцентриситет равен 0. Чем ближе значение к 1, тем более вытянутой является орбита. Для параболы эксцентриситет равен 1, а для гиперболы — больше 1.6
В какой точке своей орбиты Земля движется с максимальной скоростью?
Правильный ответ:
В перигелии (в начале января)Пояснение:
Согласно второму закону Кеплера, скорость планеты тем больше, чем она ближе к Солнцу. Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием. Земля проходит перигелий в начале января, и именно в этот момент её орбитальная скорость достигает максимального значения.7
Почему Кеплер отказался от идеи круговых орбит при изучении движения Марса?
Правильный ответ:
Расчетное положение Марса на круговой орбите расходилось с наблюдениями на 8 минут дугиПояснение:
Кеплер был честным ученым и не мог игнорировать факты. При попытке описать движение Марса окружностью он обнаружил расхождение между теорией и наблюдениями Тихо Браге, достигавшее 8 угловых минут. Кеплер понимал, что Браге не мог допустить такой грубой ошибки, и сделал вывод, что ошибочна сама теория кругового движения.8
Что находится во втором фокусе орбиты любой планеты Солнечной системы?