Годовой круг для солнце

Тема 2.2. Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика. Движение и фазы Луны.

2.2.1. Видимое годичное движение Солнца. Эклиптика.

Еще в глубокой древности, наблюдая за Солнцем, люди обнаружили, что его полуденная высота в течение года меняется, как меняется и вид звездного неба: в полночь над южной частью горизонта в различное время года видны звезды разных созвездий — те, которые видны летом, не видны зимой, и наоборот. На основе этих наблюдений был сделан вывод о том, что Солнце перемещается по небу, переходя из одного созвездия в другое, и завершает полный оборот в течение года. Круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, назвали эклиптикой.

Эклиптика (др.-греч. ἔκλειψις — ‘затмение’) — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца.

Созвездия, по которым проходит эклиптика, получили название зодиакальных (от греческого слова «зоон» — животное). Каждое зодиакальное созвездие Солнце пересекает примерно за месяц. В XX в. к их числу добавилось еще одно — Змееносец.

Как вы уже знаете, перемещение Солнца на фоне звезд — явление кажущееся. Происходит оно вследствие годичного обращения Земли вокруг Солнца.

Поэтому эклиптика представляет собой тот круг небесной сферы, по которому она пересекается с плоскостью земной орбиты. За сутки Земля проходит примерно 1/365 часть своей орбиты. Вследствие этого Солнце перемещается на небе примерно на 1° за каждые сутки. Промежуток времени, в течение которого оно обходит полный круг по небесной сфере, назвали годом.

Из курса географии вам известно, что ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты под углом 66°30′. Следовательно, земной экватор имеет по отношению к плоскости орбиты наклон, равный 23°30′. Таков наклон эклиптики к небесному экватору, который она пересекает в двух точках: весеннего и осеннего равноденствий.

В эти дни (обычно — 21 марта и 23 сентября) Солнце находится на небесном экваторе и имеет склонение 0°. Оба полушария Земли освещаются Солнцем одинаково: граница дня и ночи проходит точно через полюса, и день равен ночи во всех пунктах Земли. В день летнего солнцестояния (22 июня) Земля повернута к Солнцу своим Северным полушарием. Здесь стоит лето, на Северном полюсе — полярный день, а на остальной территории полушария дни длиннее ночи. В день летнего солнцестояния Солнце поднимается над плоскостью земного (и небесного) экватора на 23°30′. В день зимнего солнцестояния (22 декабря), когда Северное полушарие освещается хуже всего, Солнце находится ниже небесного экватора на такой же угол 23°30′.

♈- точка весеннего равноденствия. 21 марта (день равняется ночи ).
Координаты Солнца: α ¤=0ч, δ ¤=0о
Обозначения сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии ОВНА → сейчас находится в созвездии РЫБ, В 2602г перейдет в созвездие ВОДОЛЕЯ.

♋ — день летнего солнцестояния. 22 июня (самый длинный день и самая короткая ночь).
Координаты Солнца: α¤=6ч, ¤=+23о26′
Обозначение созвездия Рака сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии Близнецов, затем была в созвездии Рака, а с 1988г перешла в созвездие Тельца.

♎ — день осеннего равноденствия. 23 сентября (день равен ночи).
Координаты Солнца: α ¤=12ч, δ t size=»2″ ¤=0о
Обозначение созвездия Весы сохранилось как обозначение символа правосудия при императоре Августе (63г до НЭ — 14г НЭ), сейчас в созвездии Девы, а в 2442г перейдет в созвездие Льва.

♑ — день зимнего солнцестояния. 22 декабря (самый короткий день и самая длинная ночь).
Координаты Солнца: α¤=18ч, δ¤=-23о26′
Обозначение созвездия Козерог сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии Козерога, сейчас в созвездии Стрельца, а в 2272г перейдет в созвездие Змееносца.

В зависимости от положения Солнца на эклиптике меняется его высота над горизонтом в полдень — момент верхней кульминации. Измерив полуденную высоту Солнца и зная его склонение в этот день, можно вычислить географическую широту места наблюдения. Этот способ издавна использовался для определения местоположения наблюдателя на суше и на море.

Суточные пути Солнца в дни равноденствий и солнцестояний на полюсе Земли, на ее экваторе и в средних широтах показаны на рисунке.

Источник

Движение Солнца

Движение Солнца, а также планет по сфере неба отражает только их видимое перемещение, кажущееся земному наблюдателю. При всём этом любые колебания не имеют никакого отношения к суточному вращению нашей планеты. Ведь оно, в свою очередь, воспроизводится вращением небесной сферы.

Особенности протекания процесса

Движение Солнца является практически равномерным, но не полностью, в связи с эксцентриситетом земной орбиты. Оно перемещается по большому кругу сферы (эклиптике) и делает полноценный оборот за отрезок времени, равный одному сидерическому году. Если измерять его в днях, он составит 365,2564 суток. Основное отличие от классического года, в рамках которого происходит смена сезонов, заключается в прецессии земной оси.

Смена экваториального нахождения

Когда звезда располагается в зоне весеннего равноденствия, восхождение приравнивается к нулю. С каждым днём этот показатель увеличивается, и, в конце концов, равняется 90 градусов, в то время как склонение достигает своего максимального уровня, равного +23 градуса 26 минут.
После этого наблюдается заметное увеличение прямого восхождения и полное уменьшение склонения. В итоге в области осеннего равноденствия значение равняется 180 градусов соответственно. После этого происходит увеличение прямого восхождения, а на пике зимнего солнцестояния показатель равняется 270 градусов. Склонение, в свою очередь, начинает равняться 23 градуса 26 минут. Затем оно идёт на возрастание.

Видимое годовое перемещение Солнца

Годовое движение Солнца имеет вполне разумное и логичное объяснение. Действует специальная схема, позволяющая описать этот феном более подробно. На ней отображено, что исходя из положения Земли, можно наблюдать Солнце на фоне неодинаковых созвездий. Он будет понимать, что оно постоянно перемещается. Данное движение – своего рода отражение обращения Земли вокруг нашей звезды. За год произойдёт её полный оборот.

Большой круг в области небесной сферы, где осуществляется видимое годовое движение звезды, получил название эклиптики. Это греческое слово. Если перевести его на русский язык, можно получить «затмение». Круг получил именно такое название в связи с тем, что явление происходит исключительно при нахождении обоих светил на одном этом круге. Стоит также принять во внимание тот факт, что плоскость эклиптики полностью совпадает с плоскостью земной орбиты.

Наряду с этим постоянное движение Солнца по эклиптике наблюдается в аналогичной направленности, в которой происходит постоянное перемещение планеты по орбите (то есть движение по направлению к востоку). На протяжении года звезда последовательно проходит к эклиптике 12 созвездий, за счёт которых и формируется зодиакальный пояс (все известные знаки зодиака).

По той простой причине, что экваториальная плоскость наклонена к земной орбите на отметку в 23 градуса 27 минут, небесный экватор также располагается под углом по отношению к эклиптике. Значение его является таким же. Однако этот параметр не является постоянным. Ведь на планету Земля постоянно действуют силы притяжения Луны и Солнца.

Так в 1896 году в процессе утверждения астрономических постоянных единиц было принято решение о том, что наклон стоит считать по значении, 23 градуса 27 минут 8 секунд.

Небесный экватор и эклиптическая плоскость

Чтобы объяснить движение Солнца более логично и детально, необходимо рассмотреть процессы, протекающие на небесном экваторе. Эклиптика пересекается с ним в двух зонах. Их официальные названия – точки равноденствия. В них наша звезда находится в марте (21) и сентябре (23). Именно в эти дни на планете Земля день и ночь равны.

Эклиптические точки, которые отстоят от точек равноденствий на 90 градусов, именуются точками солнцестояний. Именно в них звезда находится в максимально высоком и низком положении по отношению к экватору неба. В первом случае, где Солнце располагается высоко, речь идёт о летнем солнцестоянии, которое приходится на 22 июня. Во втором, где Солнце низко – о зимнем (22 декабря).

Экваториальные координаты

Движение Солнца подразумевает неравномерное изменение на протяжении года координат. Происходит это из-за того, что Солнце немного хаотично перемещается по эклиптике, которая к тому же наклонена к экватору. Около ½ части своего видимого годового пути звезда проходит за отрезок времени в 186 суток – в период с 21 марта по 23 сентября. Что касается ещё ½ части, на неё остаётся 179 суток в оставшуюся часть года.

Такая неравномерность вызвана тем, что земля в течение всего периода обращения вокруг звезды перемещается по орбите с неодинаковой скоростью. Солнце располагается в одном из фокусов эклиптики. Второй закон Кеплера гласит, что линия, которая соединяет эти небесные объекты, за равные отрезки времени описывает одинаковые площади. Поэтому получается, что в зимнее время года наблюдается быстрое движение планеты, а в летнее – медленное.

Таким образом, в областях, где Солнце перемещается, происходят разные события, и некоторые из них до сих пор непонятны учёным. Они зависят от степени отдалённости звезды от нашей планеты, а также от ряда других событий, происходящих в космическом пространстве. Учёные до сих пор изучают данный феномен, поэтому окончательного ответа на вопрос, связанный с перемещением Солнца, пока не имеется.

Источник

Видимое годовое движение солнца и его годовые периоды.

Движение светил солнечной системы (планеты и Луна) подчиняются закону всемирного тяготения Ньютона: две материальные частицы взаимно притягиваются с силой F, прямо пропорциональной произведению их масс (М и m) и обратно пропорциональной квадрату расстояния (r) между ними, т. е.

, (29)

где f – постоянная тяготения.

Движение планет и Луны происходит по эллиптическим орбитам и в первом приближении (учитывается только сила тяготения двух тел) характеризуется законами Кеплера (рис. 11).

Первый закон. Орбиты планет и спутников есть эллипсы, в одном из фокусов которых находится центральное тело (Солнце, Земля).

Из закона следует, что расстояние r обращающего тела в точке П наименьшее, а точке А – наибольшее. Положение обращающего тела на орбите задается радиус-вектором r.

Второй закон. Площади, описываемые радиус-вектором в равные промежутки времени, равны рис. 11.

Из закона следует, что скорость движения планеты на орбите неравномерная, ближе к Солнцу – быстрее, дальше – медленнее.

Третий закон. Квадраты звездных периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Из закона следует, что планеты расположенные ближе к Солнцу имеют большую среднюю скорость на орбите: например для Меркурия – υ=48 км/cек, Земли – υ=30 км/cек, Венеры – υ=35 км/cек.

Движение Земли по орбите и видимое годовое движение Солнца

На рис. 12 построена геоцентрическая небесная сфера (центр сферы находится в центре Солнца – знак ). Внутри сферы эллиптическая орбита Земли. Движение Земли по орбите происходит в направлении ее суточного вращения, а ось Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66°33¢.

В соответствии 1-ым и 2-ым законами Кеплера с наибольшей скоростью υ =30,3 км/сек Земля движется в точке П¢– перигелии, который она проходит около 4 января. В противоположной точке А¢ – афелии скорость наименьшая υ = =29,2 км/сек, которую она проходит около 4 июля.

Рассмотрим как изменяется место Солнца на сфере в течении года (оборот Земли вокруг Солнца) и связанные с этим явления на Земле.

Проекцию орбиты Земли на небесную сферу (видимое с Земли положение Солнца на сфере) называют видимым годовым движением Солнца.

Годовые периоды в движении Солнца. Различают два периода: тропический и звездный год.

Тропическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку Овна. Его продолжительность равна 365,2422 д . Он является основой календарного года, продолжительность которого равна 365,25 д .

Точка Овна, как будет показано далее (см. разд. 2.4.), за год смещается навстречу движения Солнца около 1¢.

Звездным годом называется полный оборот (360°) Солнца по эклиптике относительно звезды. Звездный год приблизительно на 20 м больше тропического.

7. Эклиптическая система координат. (рис. 12).

Эклиптикой называется большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца.

Диаметр сферы, перпендикулярный плоскости эклиптики, является осью эклиптики с полюсами: северный Р_эк и южный Р’_эк. Угол между осью мира и осью эклиптики приближенно остается постоянным и его называют углом наклона эклиптики (ε). На 2007 г. ε = 23°26‘ ≈ 23,5°.

Из характерных точек I, II, III и IV на орбите Земли Солнце наблюдается на сфере в точках I¢, II¢, III¢ и IV¢ с координатами (d,a) в определенные даты, приведенных в табл.1.

В дни равноденствий d  =0° на всей Земле (кроме полюсов) день равен ночи. В дни солнцестояний d  =23,5°N или S полуденная высота почти не меняется и как бы стоит, причем суточные параллели называются тропиками: северный – тропиком Рака, южный – тропиком Козерога. В соответствии с этим земные параллели, на которых Солнце проходит через зенит в дни солнцестояния, носят те же названия.

Эклиптическая система координат

Основным направлением является ось эклиптики.

Основными кругами являются: эклиптика и круг широты точки Овна.

Вспомогательным кругом является круг широт.

Кругом широт называется половина большого круга, проходящего через полюса эклиптики и светило.

Координаты – эклиптическая широта и эклиптическая долгота.

Эклиптической широтой (β) называется дуга круга широт от эклиптики до места светила в пределах от 0° до 90° со знаком «+» к северу и «–» к югу.

Эклиптической долготой (λ_э) называется дуга эклиптики от точки Овна до круга широты светила в пределах от 0° до 360° в сторону счета координаты прямого восхождения (a).

Долгота Солнца в характерные даты совпадает с его значениями прямого восхождения, т.е. 0°; 90°; 180°; 270°.

Источник