Ciekawostka na dziś. Retrogradacja - czyli czy wiecie, że oraz dlaczego planety zawracają w trakcie ruchu po orbicie?

Jeżeli będziecie prowadzić codzienną obserwację jakiejś planety z Układu Słonecznego dostatecznie długo, to dojdzie do sytuacji, że w odniesieniu do gwiazd i konstelacji, które znajdują się w tle, planeta najpierw zwolni swój ruch, po czym zacznie się cofać po swojej orbicie. Na przykład dla Marsa okres ten wynosi około dwóch lat, w którego trakcie planeta cofa się przez około 2-3 miesiące. Tweet zawiera animację, jak to będzie wyglądać (a w zasadzie już wygląda, bo Mars 6 grudnia br. wszedł w etap retrogradacji) z Ziemi na tle gwiazdozbiorów Raka i Bliźniąt. Czy to oznacza, że planety nie poruszają się cały czas w jednym kierunku? Oczywiście planeta nie zmienia nagle swojego kierunku ruchu, a cofanie się wynika z nieinercyjnego układu odniesienia i jest ruchem pozornym. Do retrogradacji dochodzi na chwilę przed oraz chwilę po tym, gdy dwa ciała niebieskie znajdą się w opozycji względem obserwatora, czyli mówiąc krótko, ich długości ekliptyczne dla obserwatora różnią się o 180 stopni. Ujmując to w naszym przykładzie Słońce, Ziemia oraz Mars znajdą się na jednej prostej, z Ziemią pośrodku. W wyniku różnych prędkości i długości orbit Ziemia zaczyna wyprzedzać w ruchu obiegowym Marsa, co powoduje wrażenie jego cofania się. Planeta wyprzedzana z punktu obserwatora wykonuje też pętlę, co wynika z krzywizny toru ruchu. Tak wygląda to, gdybyśmy spojrzeli na układ w sposób absolutny, w rzucie "z góry" (na przykładzie roku 2020):

Choć efekt ten łatwo jest dziś zrozumieć i wytłumaczyć, to był nie lada wyzwaniem dla astronomii przedkopernikańskiej. Do retrogradacji ruchu planet bowiem nie będzie dochodzić dla teoretycznego obserwatora, który stoi na Słońcu, więc "nieruchoma" Ziemia, nastręczała wielu problemów. W starożytności oraz średniowieczu próbowano tłumaczyć takie zachowanie deferentami, oraz epicyklami. Według ówczesnej astronomii trzeba było wprowadzić pojęcie deferentu, który jest pokonywany w ciągu 24h przez każde ciało niebieskie (skoro Ziemia się nie obraca), a dodatkowo dla niektórych ciał potrzebne były też epicykle, które miały wyjaśniać ich cofanie się w ruchu orbitalnym. Planeta wykonywała w tym ujęciu dodatkowy ruch okrężny wokół środka, który to krążył po deferencie, w efekcie prowadząc do ruchu składanego, tworzącego pętle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Epicycle_et_deferent.png/300px-Epicycle_et_deferent.png

Taki model był bardzo skomplikowany, bo dla każdego ciała niebieskiego wyglądał on zupełnie inaczej, przez co nie dało się uniwersalnie ustalić zasady rządzącej ruchem planet, a obliczenia często zostawiały wiele do życzenia w kwestii dokładności. Całość uprościła się za sprawą najpierw Mikołaja Kopernika, dzięki "ruszeniu" Ziemi, jednak nawet wtedy pewne zjawiska nie mogły być dokładnie wyjaśnione, przez co teoria heliocentryczna też była poddawana krytyce. Dopiero genialna praca Johannesa Keplera, który wprowadził eliptyczne orbity ze Słońcem znajdującym się w jednym z ognisk tej elipsy oraz sformułował trzy prawa rządzące ruchem planet, pozwoliły na pełne zrozumienie tego, jak to wszystko faktycznie działa, a wszelkie obliczenia mogły zostać sprowadzone do kilku uniwersalnych równań, niezależnych od ciała niebieskiego.

Mars, jak już wspominałem, rozpoczął retrogradację 6 grudnia br. i będzie w niej trwał do 23 lutego.

@escarabajo @macio_944 @Kidd @baster82 @VamosB @Safrani @Seneka @AssisMoreira