Видимое годовое движение солнца на небесной сфере
Истинное движение Земли — Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере — Небесный экватор и плоскость эклиптики — Экваториальные координаты Солнца в течение года
Истинное движение Земли
Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.
Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты
Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.
При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое взаимное расположение.
Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.
А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые находятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светилами участвует в суточном движении и одновременно имеет собственное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.
Представьте себе картину — Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом
Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере
Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого рисунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных созвездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.
Что представляет собой эклиптика
Большой круг на небесной сфере, по которому происходит видимое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны происходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.
Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плоскостью орбиты Земли.
Видимое годовое движение Солнца по эклиптике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эклиптике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.
Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклонена к плоскости орбиты Земли на 23°27 ‘ , плоскость небесного экватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.
Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоянным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных решено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.
Небесный экватор и плоскость эклиптики
Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке востока и заходит в точке запада.
Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики
Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклиптике, в которой Солнце занимает самое высокое положение относительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое положение, называется точкой зимнего солнцестояния.
В точке летнего солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое название. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая короткая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — наоборот.
В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на горизонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.
Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному изменению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.
Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период изменяется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.
Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом
Экваториальные координаты Солнца в течение года
Экваториальные координаты Солнца в течение года изменяются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годового пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентября, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.
Неравномерность движения Солнца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с одинаковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллиптической орбиты Земли.
движение Земли по орбите
Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.
Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зимние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследствие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.
Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхождения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эклиптики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не изменяется.
Знание характера изменения экваториальных координат Солнца позволяет производить приближенный расчет прямого восхождения и склонения Солнца.
Для выполнения такого расчета берут ближайшую дату с известными экваториальными координатами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в течение месяца до и после прохождения точек равноденствия изменяется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных месяцев между указанными — на 0,3°.
Источник
Что такое полярный день и полярная ночь?
Что такое полярный день и полярная ночь? Чем вызваны эти явления? Какое влияние они оказывают на организм людей и чего следует опасаться, если Солнце не спешит заходить за линию горизонта? Мы попытались ответить на ключевые вопросы.
Можете представить себе световой день, который длится больше суток? А полгода беспрерывного солнцестояния? Это явление называется полярным днем и возникает вследствие определенного наклона земной оси — плоскость экватора наклоняется к плоскости эклиптики (кругу небесной сферы, по которому совершается видимое годичное движение Солнца) на 23°26′.
Самый короткий полярный день длится почти двое суток, его можно увидеть в городах, расположенных южнее полярного круга — например, в Новом Уренгое. В самый долгий полярный день Солнце не заходит около шести месяцев. На Северном полюсе этот феномен можно застать примерно с 18 марта по 26 сентября, на Южном — с 21 сентября по 23 марта. В этот период светило не заходит за горизонт, а описывает круги по его линии.
Чтобы наблюдать полярный день воочию, вы можете остаться в России и поехать в Мурманск или же отправиться в Норвегию, Канаду, Финляндию, Швецию, Гренландию или Исландию. Там тоже можно наблюдать это явление в населенных пунктах. Однако, попадая под воздействие полярного дня на длительное время, будьте осторожны — ваш организм к такому не привык. В период с 0:00 до 5:00 в крови человека вырабатывается мелатонин — вещество, отвечающего за регуляцию суточных ритмов или так называемых биологических часов. Если мы проводим это время не в темноте, организм может быть подвержен преждевременному старению и износу. Мелатонин также принимают в виде лекарственного препарата, чтобы нормализировать переход из одного часового пояса в другой.
Когда все наоборот, и Солнце никак не может появиться из-за горизонта, начинается полярная ночь. Она происходит по той же причине, как и полярный день — меняется угол наклона Земли по отношению к Солнцу. Однако продолжительность этих явлений не одинакова — светило находится над нижней линией горизонта дольше, чем под ней. Соответственно, ночь окутывает населенные пункты на более короткие периоды времени, да и полная темнота, как правило, длится только несколько часов.
В зависимости от освещенности определенной зоны полярные ночи делятся на астрономические, гражданские, навигационные и полные. Астрономическая полярная ночь — это когда солнце и звезды едва различимы. В гражданскую полярную ночь Солнце не все время находится за пределами видимости, в полдень происходит небольшое просветление. На время навигационной электрическое освещение работает круглые сутки, но опять же, в полдень наблюдаются слабые проблески. В полную полярную ночь не видно, что называется, ни зги. Дольше всего такая темень длится в южной части полушария. На Северном полюсе можно застать полярную ночь, которая длится 178 суток. Чуть более реалистичной будет охота за природным феноменом в городе Дудинка Красноярского края — там длительность полярной ночи сокращается до двух с лишним месяцев.
Дефицит солнечных лучей приводит к дефициту серотонина — гормона радости. Вследствие этого у людей, живущих в зонах полярной ночи часто наблюдается депрессия, повышенная раздражительность и нарушения сна. Врачи рекомендуют не жить в таких условиях больше 15 лет, иначе ослабление иммунитета может привести к фатальным последствиям. Если вы планируете провести зимний отдых в Мурманске, запаситесь витаминами, приготовьтесь активно заниматься спортом и спать не меньше восьми часов.
Источник
Весеннее равноденствие, астрономическая Весна и не только
По всей России, кроме Калининградской области, днем весеннего равноденствия является 21 марта, астрономический момент весеннего раваноденствия наступает 21 марта 2019 00:58 по московскому времени, соответственно в Калининграде, Центральной, Южной и Западной Европе День Весеннего Равноденствия приходится на 20 марта.
Рис.1 Движение Солнца в День Весеннего равноденствия в местности севернее тропика Рака. Восход близ востока, заход — запада
День Весеннего Равноденствия — это день, когда наступает весна , считает большинство жителей планеты Земля.
Действительно, во всем мире принято читать, что в день весеннего равноденствия в Северном полушарии Земли наступает астрономическая весна, в южном — осень, ну, а большая часть человечества живет все-таки в Северном полушарии.
Именно поэтому северяне с нетерпением ждут весеннего равноденствия, ведь вместе с ним приходит весна и начинает теплеть!
С Днем Равноденствия связано широко распространенное заблуждение, что «в этот день продолжительность дня равна продолжительности ночи». На самом деле в северном полушарии продолжительность дня выравнивается с продолжительностью ночи за несколько дней до весеннего равноденствия. Например, на широте Москвы обычно продолжительность дня начинает превышать продолжительность ночи с 18 марта.
Этот вопрос детально рассмотрен в статье Равноденствие. Осень 2019 , где в итоге наглядно показано, что в Равноденствие продолжительность дня выравнивается в наибольшей степени по всему Земному шар у.
Именно этот признак был взят как основополагающий для названия события: Равный день по всей Земле = Равноденствие — это звучит объединяюще и по сути более верно, в отличие от сумеречного Западного: «Equinox » (буквально от латинского » равный ночи » — вот, где корни всеобщего многовекового заблуждения! ).
Как «назначается» День Весеннего Равноденствия и что такое равноденствие?
В рамках современной астрономической науки принято наиболее очевидное для земного наблюдателя определение: Точная дата пересечения центра Солнца с небесным экватором 2 называется моментом равноденствия. С точки же зрения космического наблюдателя в момент равноденствия наклон земной оси совпадает с направлением ее орбитального движения (плоскость земной оси перпендикулярна линии соединяющей центры масс Земли и Солнца — Схема 1).
Таким образом точка пересечения небесного экватора с эклиптикой 3 через которую Солнце проходит двигаясь с юга на север называется точкой весеннего равноденствия (эклиптические координаты 0°, 0°; экваториальные 00ч00м00с , 0°; в настоящее время находится в созвездии Рыбы )
— Точка орбиты в которой находится Земля в момент весеннего равноденствия называется орбитальной точкой весеннего равноденствия .
— Днем Весеннего Равноденствия называется тот день, на дату которого приходится момент весеннего равноденствия.
В 2019 году на территории России День Весеннего Равноденствия справляют 20 марта только в Калининградской области вся страна отмечает день весеннего равноденствия 21 марта, поскольку по московскому времени солнце пройдет точку весеннего равноденствия 21.03.2019 00:58 msk.
Схема 1. Планета Земля в орбитальной точке весеннего равноденствия, плоскость эклиптики и наклон земной оси
Главный признак орбитальной точки весеннего равноденствия заключается в том, что в этой точке плоскость земной оси перпендикулярная эклиптике, так же образует прямой угол с направлением на Солнце и, следовательно, угол между направлением на центр Солнца и линией земной оси составляет ровно 90° ( Земля повернута так, что со стороны Солнца видны оба полюса ).
События, связанные с весенним равноденствием
Согласно основам небесной механики, а так же Закону РФ «Об Исчислении Времени» датой Дня весеннего равноденствия в Центральной России в високосный и два следующих за ним года является обычно 20 марта, в год предшествуюший високосному — 21 марта.
Год Дата весеннего равноденствия (МСК)
2016 год — 20.03.2016 07:30
2017 год — 20.03.2017 13:28
2018 год — 20.03.2018 19:15
2019 год — 21.03.2019 00:58
2020 год — 20.03.2020 06:50
2021 год — 20.03.2021 12:37
2022 год — 20.03.2022 18:33
2023 год — 21.03.2023 00:24
В 2019 году Земля окажется в точке весеннего равноденствия 21 марта 2019 00:58 MSK (20.03.2019 21:58 UTC — Солнце: вхождения в знаки зодиака, солнцестояния, равноденствия — точные даты ).
При этом произойдут следующие события:
1. Наступит астрономическая весна .
2. Согласно зодиакальному положению Солнце перейдет в знак зодиака Овен .
3. Продолжительность дня на всей планете Земля станет максимально возможно равной и составит в среднем 12 часов 8 минут.
4. На экваторе в полдень Солнце окажется в зените .
5. Солнце взойдет почти точно на востоке , а зайдет почти точно на западе ( Рис.1 ).
6. Измерив угол максимального возвышения Солнца hsun (Рис.1), можно определить широту местности φ = 90° — hsun , в Москве, например, φ = 90° — 34,460° =55,54° .
7. По всей Земле день будет длиннее ночи .
8. В Северном полушарии за несколько дней до равноденствия день сравняется с ночью ( в Германии, например, такой день отмечен особо, как Equilux ), а за полярным кругом наступит полярный день
А еще в этом году День Весеннего Равнодендствия совпадает с Днем Полнолуния в знаке Весов ( 21.03.2019 04:42 — дата астрономического Полнолуния ) .
Утром этого дня, при чистом рассвете, в Стоунхендже луч солнца коснется каменной метки весеннего равноденствия, точно так же как и в других древних сооружениях, предназначенных для обеспечения календарного исчисления времени.
Обычаи и традиции, связанные с днем весеннего равноденствия
В дореволюционной России 18-19 веков День весеннего равноденствия приходился на 9 марта (по старому стилю), в этот день отмечали Сорок Сороков (Сороки), пекли жаворонки — это была вторая встреча весны, первая, как правило, приходилась на Масленицу.
А вот в Японии День Весеннего Равноденствия — это государственный праздник (яп. 春分の日 Сюмбун-но хи ) и официальный выходной.
В Иране и Индии, странах, где зороастризм принимал статус официальный статус, в день весеннего равноденствия празднуют Новый Год. А на тех территориях на которых расселились потомки народов населявших древнюю Персию празднуют «Новруз» — бережно сохраняемый народом праздник уже не одно тысячелетие.
В Европе к этому дню приурочивают всевозможные весенние ярмарки и фестивали, но устойчивые традиции пока еще не сложились.
К сожалению, о древнеславянских празднованиях в канун весеннего равноденствия достоверно ничего сказать нельзя — от языческой мифологии Руси практически ничего до наших дней не дошло.
Правда, не нужно иметь 100 пядей во лбу чтобы догадаться, что «праздник Солнца» — наша русская Масленица, которая сейчас привязана к Сыропустной Неделе, до «крещения огнем и мечем» праздновалась в День Весеннего Равноденствия.
Пословицы и поговорки связанные с весенним равноденствием
«На Сороки день с ночью мерится».
«Равноденствие весною свет кажет, осенью — сумерки».
Орбитальная точка весеннего равноденствия Земли
По определению, равноденствие — это момент, который довольно сложно практически установить с большой точностью (и как следствие — дорого), поэтому его определяют расчетным путем, а непосредственно в равноденствие проводят уточняющие измерения.
При расчетах можно использовать следующие признаки весеннего равноденствия:
— угол между направлением на центр Солнца (SвеснаO) и линией земной оси (SвеснаN) составляет ровно 90° ( схема 1 );
— плоскость, проходящая через центр Солнца и ось Земли, имеет наклон к плоскости эклиптики 90° — ε= 90° — 23,44° = 66,56° ,
— линия пересечения плоскости экватора с плоскостью эклиптики совпадает с линией, соединяющей центр Солнца и центр Земли (направлению на Солнце — B2O, схема 1 );
— линия, соединяющая центр Солнца и центр Земли, проходит через экватор.
На рисунке схемы 1 совсем не случайно полуось орбиты Земли — линия А1О изображена заметно меньшей, чем полуось ОА2. Это действительно так — орбита Земли в настоящее время вытянута в сторону точки летнего солнцестояния.
Вследствие этого, промежуток времени от момента весеннего равноденствия до осеннего, больше чем от осеннего равноденствия до весеннего на 7 дней 13 часов 21 минуту (март 2019 — сентябрь 2019 интервал 186,4 дня и сентябрь 2018 — март 2019 интервал 178,84 дня). Средняя за это столетие разница интервалов равноденствия 7 дн. 13 ч. 37 м.
Источник