Что такое эклиптика луны

Лекції по астрономії

Эклиптика. Видимое движение Луны и Солнца. Лунные и солнечные затмения.

§4. Эклиптика. Видимое движение Луны и Солнца. Лунные и солнечные затмения.

Определяя высоту Солнца в верхней кульминации (в полдень), можно заметить, что она меняется с каждым днем примерно на 15′. Если бы была возможность видеть, в окружении каких звезд на небесной сфере находится Солнце, то мы заметили бы, что оно в течение года постоянно меняет местоположение. Причиной видимого движения Солнца среди звезд есть действительное движение Земли вокруг Солнца. За год наша планета совершает полный оборот вокруг Солнца, а оно, соответственно, за это время проходит через ряд созвездий небесной сферы.

Воображаемая линия, которую описывает Солнце на небесной сфере за год, называется эклиптикой (с греческого — затемнение). Двенадцать созвездий: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, которые пересекает эклиптика, называют зодиаком (с греческого zodiakos — круг животных). Эклиптика также проходит через созвездие Змееносца (между Весами и Скорпионом), которое почему-то не считают зодиакальным.

Продолжительность пребывания Солнца в зодиакальных созвездиях разная. (По карте сравните длину дуги эклиптики в созвездиях Овен и Стрелец). Поэтому эклиптику условно поделили на 12 равных частей по 30°, которые и соответствуют знакам зодиака, и в каждой из которых Солнце находится около месяца.

Созвездия, в которых находится Солнце, на небосклоне не видно, ибо свет от них теряется в солнечном. В это время в полночь кульминируют диаметрально противоположные зодиакальные созвездия. Например, в мае-июне созвездия Тельца сходит вместе с Солнцем и находится на небосклоне днем. Полночь в это время кульминирует Скорпион, поэтому за ним лучше всего наблюдать в мае.

Плоскость эклиптики пересекает плоскость небесного экватора под углом 23°27′≈23,5°. Дважды в год — 20-21 марта и 2-23 сентября — Солнце находится на небесном экваторе в точках весеннего (обозначается знаком ♈ , потому что лежит в созвездии Овна) и осеннего равноденствий (обозначается Ω ). 22 июня Солнце больше удаляется от небесного экватора (в сторону северного полюса мира). В северном полушарии это самый длинный день в году — день летнего солнцестояния (обозначается ? ). В этот день наше Солнеце 23°27′ выше небесного экватора. Аналогично, 22 декабря — самый короткий день года (это для северного полушария, для южного, наоборот, длинный) — день зимнего солнцестояния (обозначается ? ). Тогда солнце ниже небесного экватора на 23°27′.

Еще в древности заметили, что Луна, как и Солнце, движется среди звезд. Лунный путь (траектория Луны на небесной сфере) проходит через 12 зодиакальных созвездий. Причиной этого является действительное вращения Луны вокруг Земли в плоскости, почти совпадающей с плоскостью орбиты нашей планеты. Согласно небольшой угол между плоскостями эклиптики и месячного пути всего 5°9′.

Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля вокруг своей оси. Время полного оборота (период вращения) Луны вокруг Земли относительно звезд называется сидерическим (звездным) месяцем (от латинского сидус — звезда ). Он составляет 27,32 суток.

Вращение Луны вокруг Земли является причиной постоянного изменения видимости ее освещенной части. Видимую с Земли освещенную часть диска Луны называют фазой Луны . Есть четыре фазы: новолуние (молодая Луна), первая четверть, полнолуние и третья четверть.

На рис.2 изображена смена лунных фаз. Линию, на диске Луны (или другого небесного тела), которая отделяет его освещенную часть от неосвещенной, называют терминатором (от латинського термино – ограничиваю ).

Синодическим месяцем, или лунацией (от греческого синодос – соединение ) называют промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны. Он равен 29,53 суток. Синодический месяц длиннее за звездный. Причиной этого является вращение Земли (вместе с Луной) вокруг Солнца. За 27,3 суток Луна совершает полный оборот вокруг Земли, а она за это время проходит дугу примерно 27° по орбите. Более двух суток нужно для того, чтобы Луна снова занял соответствующее место относительно Солнца и Земли, т.е. чтобы снова наступила данная фаза.

Луна вращается вокруг своей оси с периодом равным сидерическому месяцу. То-есть день, как и ночь на Луне длится почти два земных недели. Равенство периодов вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли приводит к тому, что она повернута к нашей планете всегда одним и тем же полушарием. Но благодаря либрации (от латинского libration — покачивание, колебание ) Луны земным наблюдателям видно около 59% площади его поверхности.

Следствием прямолинейного распространения света происходят такие явления, в частности, как солнечное затмение Луной и лунное затмение Землей. Земля и Луна освещаясь Солнцем, образуют конусообразные тени. Затмение Солнца происходит тогда, когда лунная тень проходит по поверхности Земли. Вследствие того что видимые радиусы Солнца и Луны почти одинаковые, наблюдаются полные, кольцеобразные и частные затмения Солнца. Это зависит от размещения в данный момент Солнца, Луны и наблюдателя на Земле. Еще в давние времена заметили, что затмение Солнца происходят тогда, когда Луна заходит на эклиптику и это дало название эклиптике.

Затмения Солнца происходят только в новолуние, то есть тогда, когда Луна находится между Землей и Солнцем. Но не в каждое новолуние видно хотя бы частичное затмение. Причиной этого является то, что эклиптика и лунный путь не лежат в одной плоскости. Эти два круга пересекаются в точках, называемых узлами. Затмение могут происходить только тогда, когда Луна находится возле узла или в нем. Лунные узлы, расстояние между которыми 180°, движутся по эклиптике на запад со скоростью около 1,5° за месяц, поэтому Луна находится в узле через каждые 13,6 суток. Если новолуние наступило в месячном узле, то на определенной части земной поверхности наблюдаться полное (кольцеобразное) или частичное затмение Солнца.

Рис. 5 . Схема полного солнечного затмения.

Во время фазы полного затмения все окутывает полумрак, на небе появляются яркие звезды. На месте Солнца виден черный лунный диск, окруженный серебристо-жемчужным сиянием — солнечной короной. Лунная тень со скоростью 1 км/с скользит по поверхности Земли. Ширина полосы полного затмения, как правило, от 40 до 100 км, а время полной фазы затмения (когда диск Солнца полностью закрыт диском Луны — для полного, или диск Луны содержится на диске Солнца — для кольцеобразного) — 2-3 мин. В редких случаях полоса достигает максимально возможной ширины – 270 км, полная фаза длится 7 мин. 31 с (а кольцевидная — до 12 мин). Последний раз такое затмение произошло в VII веке, а следующее будет наблюдаться в начале XXIII века. В прошлом веке рекордным было затмение 30 июня 1973. В Африке оно длилось 7 мин. 10 с. На территориях, которые граничат с полосой полного затмения (иногда их ширина достигает 3500 км) наблюдается частичное затмение Солнца. При благоприятных обстоятельствах частичная фаза может длиться до 3,5 часов.

В течение года происходит 2-3 солнечных затмения, причем одно из них, как правило, полное или кольцеобразное. Иногда за год бывает четыре, а очень редко — пять затмений (в 1935, 2206 г.) однако наблюдать их можно в разных районах земной поверхности и поэтому для данной точки на планете полное затмение Солнца является явлением редким. На территории Украины частичное затмение Солнца наблюдалось 11 августа 1999. Фаза затмения лежала в пределах 77,7%-96,8%. Помните, что наблюдать затмение следует через затемненное стекло, чтобы не повредить зрение.

Затмение Луны – явление прохождения Луны через конус земной тени. Оно происходит при условии, что центры солнца, Земли и Луны лежат на одной прямой (или вблизи одной прямой), причем Земля находится между Солнцем и Луной (см. рис.7).

Различают полные и частичные затмения Луны. Продолжительность фазы полного лунного затмения составляет иногда около 2 часов. Во время полного затмения диск Луны приобретает темно-красную окраску. Причиной этого явления является преломление солнечного света земной атмосферой. Красная часть спектра меньше рассеивается в атмосфере, поэтому именно красные лучи попадают на Луну и придают ей такой зловещий цвет. В древности, не зная истинных причин, утверждали, что Луна «наливается кровью» и видели в затмениях Луны знак, предсказывающий несчастье.

В течение года может произойти максимум три затмения Луны, а бывают годы, когда нет ни одного. Каждое такое затмение видно почти со всего ночного полушария Земли. Поэтому затмение Луны можно наблюдать значительно чаще, чем затмение Солнца (хотя последних бывает и больше).

Древние египтяне определили, что примерно через 6 585,3 суток (примерно 18 лет 11 дней) солнечные и лунные затмения повторяются в той же последовательности. Этот период называется саросом и его существование объясняется повторением взаимного расположения Солнца, Луны и узлов лунной орбиты на небесной сфере. В течение одного сароса бывает 43 затмения Солнца и 28 — Луны. С помощью сароса можно приближенно предсказать солнечное затмение, но трудно точно назвать время и место, где оно будет видно.

Разработанная теория затмений обеспечивает определение моментов и условия наблюдений этих явлений на тысячи лет вперед и в прошлом с точностью до одной секунды. Она базируется на аналитическом методе, который предложил немецкий математик и астроном Ф. Бессель (1784-1846г). Суть этого метода заключается в том, что по координатам центра Солнца и Луны и их радиусами составляют уравнения круговых конических поверхностей, касающихся солнечной и лунной поверхностей. Решив эти уравнения вместе с уравнением земной поверхности, определяют время наступления, продолжительность затмений, регионы Земли, где они будут наблюдаться и в каком виде это будет происходить.

При большой разнице в видимых угловых размерах затемняющие и затменной тел, говорят не об затмении, а о прохождении по диску (например, прохождение Меркурия и Венеры по диску Солнца).

Затмение Солнца, особенно полные, очень интересны для науки. В течение нескольких минут полной фазы предоставляется возможность исследовать внешние разреженные оболочки Солнца, которые невозможно непосредственно увидеть при других условиях.

Источник

Эклиптика

Экли́птика (от лат. (linea) ecliptica , от др.-греч. ἔκλειψις — затмение), большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Современное, более точное определение эклиптики — сечение небесной сферы плоскостью орбиты барицентра системы Земля—Луна. Проще говоря, эклиптика — плоскость вращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).

Содержание

Описание

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна-Земля, плюс к тому же благодаря пертурбациям орбиты Земли от других планет, истинное Солнце [1] не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца».

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом: ε = 23°26′21,448″ — 46,8150″ t — 0,00059″ t² + 0,001813″ t³, где t — число юлианских столетий, протёкших от начала 2000. Эта формула справедлива для ближайших столетий. В более продолжительных отрезках времени наклон эклиптики к экватору колеблется относительно среднего значения с периодом приблизительно 40 000 лет. Кроме того, наклон эклиптики к экватору подвержен короткопериодическим колебаниям с периодом 18,6 лет и амплитудой 18,42″, а также более мелким (см. Нутация).

В отличие от относительно быстро меняющей свой наклон плоскости небесного экватора, плоскость эклиптики более стабильна относительно удалённых звёзд и квазаров, хотя и она подвержена небольшим изменениями из-за пертурбаций от планет солнечной системы.

Название «эклиптика» связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, цикл их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется Саросом, или Драконическим периодом. Эклиптика проходит по зодиакальным созвездиям и созвездию Змееносца.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Эклиптика в астрологии

Также эклиптика имеет фундаментальное значение в астрологии, большинство школ этой оккультной дисциплины включает в себя интерпретацию положений небесных светил в знаках зодиака, то есть рассматривает их положения именно на эклиптике [2] . Также важные для большинства школ астрологии угловые расстояния между светилами в подавляющем большинстве случаев определяются в астрологии с учётом только их эклиптической долготы, и в этом смысле аспекты являются «резонансами» не столько между реальными положениями светил на небесной сфере, сколько фактически между их эклиптическими проекциями, то есть между точками эклиптики – их эклиптическими долготами.

Эклиптика в литературе

У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (цикл «Рассказов о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.

Источник

Эклиптика

Эклиптика — воображаемая линия (большой круг небесной сферы), по которой Солнце в течение года перемещается среди звезд.

Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака и созвездию Змееносца. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Название «эклиптика» (греч. εικλειπτική — «затменная» линия) связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом, или драконическим периодом.

Большинство планет Солнечной системы движется вблизи плоскости эклиптики, в одном направлении с вращением Солнца.

Солнце и планеты находятся почти на одном уровне не случайно. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна — Земля, а также вследствие возмущений орбиты Земли от других планет, истинное Солнце не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца».

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат.

Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости.

Слово «экватор» означает «линия равенства». Он называется так потому, что звёзды, находящиеся в этой области, проводят над горизонтом столько же времени, сколько и ниже его. То же происходит с Солнцем два раза в год во время равноденствий.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Что такое «плоскость эклиптики»

Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит.

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Постоянство угла наклона устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости – эклиптике.

Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

• склонение +66,64°;
• прямое восхождение – 18 ч. 00 мин.

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона. Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики, благодаря чему на планете есть смена времён года.

Зодиак

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными созвездиями. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха — в результате постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий, то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой навстречу видимому годичному движению Солнца, эти точки ныне находятся в других созвездиях:

• весеннего равноденствия под знаком Овна;
• осеннего равноденствия — под знаком Весов;
• зимнего солнцестояния — под знаком Козерога;
• летнего солнцестояния – под знаком Рака.

Зодиак – это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики.

Эклиптика планет Солнечной системы

В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости. Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета – Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца – в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно. А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее.

Так, например, карликовая планета, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту. Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е.

(а. е. – астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца – 150 миллионов километров),

чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой.

Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым, чтобы четко определить линию эклиптики в следующей последовательности:

1. На западе, прямо над заходящим Солнцем, будет видна блестящая планета Венера.
2. Луна находится низко на востоке, чуть выше горизонта.
3. Ещё выше можно увидеть Марс, который даст третью точку.
4. Примерно через 2 часа поднимется Сатурн на востоке, определив ещё одну точку.

Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Эклиптика в литературе

У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.

Видео

Источник