Изменение прямого восхождения солнца

Изменение прямого восхождения солнца

§ 16. Изменение экваториальных координат Солнца

Изменение экваториальных координат Солнца при его движении по эклиптике происходит следующим образом. Когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия ^ (см. § 15), его прямое восхождение и склонение равны нулю. Затем с каждым днем прямое восхождение и склонение Солнца увеличиваются, и когда Солнце придет в точку летнего солнцестояния, его прямое восхождение станет равным 90° или б h , а склонение достигает максимального значения + 23° 27‘ . После этого склонение Солнца начинает уменьшаться, а прямое восхождение по-прежнему растет. Когда Солнце придет в точку осеннего равноденствия, его прямое восхождение a = 180° или 12 h , а склонение d = 0°. Далее, прямое восхождение Солнца, продолжая увеличиваться, в точке зимнего солнцестояния становится равным 270° или 18 h , а склонение достигает своего минимального значения — 23° 27′. После этого склонение Солнца начинает расти, и когда Солнце придет в точку весеннего равноденствия, его склонение снова становится равным нулю, а прямое восхождение, достигнув значения 360° или 24 h , обращается в нуль.

Эти изменения экваториальных координат Солнца в течение года происходят неравномерно. Склонение изменяется быстрее всего при движении Солнца вблизи равноденственных точек и медленнее всего — вблизи точек солнцестояний. Прямое восхождение, наоборот, медленнее меняется вблизи равноденственных точек и быстрее — вблизи точек солнцестояний. При этом скорость изменения прямого восхождения Солнца вблизи точки летнего солнцестояния меньше, чем вблизи точки зимнего солнцестояния. Видимое движение Солнца по эклиптике есть следствие действительного движения Земли — обращения ее вокруг Солнца.

Движение Земли вокруг Солнца происходит в том же направлении, что и вращение Земли вокруг оси, и неравномерно (см. § 40). При этом ось вращения Земли всегда наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 66° 33‘. Поэтому нам и кажется, что Солнце так же неравномерно перемещается по небесному своду среди звезд, так же с запада на восток, но по окружности (эклиптике), плоскость которой наклонена к плоскости небесного (и земного) экватора под углом 23° 27‘ = 90° — 66°33‘.

Когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия ( d = 0), то оно на всех географических широтах земной поверхности восходит в точке востока Е и заходит в точке запада W (см. § 13). Половина его суточного пути находится над горизонтом, половина под горизонтом. Следовательно, на всем земном шаре, кроме полюсов, в этот день продолжительность дня равна продолжительности ночи. Этот день называется днем весеннего равноденствия (около 21 марта) и считается началом весны в северном полушарии Земли. (В южном полушарии этот момент соответствует началу осени.)

Полуденная высота Солнца в день весеннего равноденствия на данной северной широте j согласно формуле (1.7)

Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния ( d = +23° 27′), то оно восходит на данной северной широте j на северо-востоке, а заходит на северо-западе. Большая часть его суточного пути находится над горизонтом. Продолжительность дня в северном полушарии Земли максимальная, ночи — минимальная, в южном — наоборот. Этот день называется днем летнего солнцестояния (около 22 июня) и считается началом лета в северном полушарии Земли (в южном этот момент соответствует началу зимы).

В день летнего солнцестояния полуденная высота Солнца на данной северной широте j достигает максимального значения

h _max = 90° — j + 23° 27’

Когда Солнце находится в точке осеннего равноденствия ( d = 0), то оно снова на всей Земле восходит в точке востока и заходит в точке запада, и снова на всех широтах, кроме полюсов, продолжительность дня равна продолжительности ночи. Этот день называется днем осеннего равноденствия (около 23 сентября) и считается началом осени в северном полушарии Земли (началом весны — в южном полушарии).

Высота Солнца в полдень на данной широте j в день осеннего равноденствия снова равна 90° — j .

Наконец, когда Солнце находится в точке зимнего солнцестояния ( d = — 23° 27’), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Большая часть его суточного пути находится под горизонтом. На данной северной географической широте j продолжительность дня минимальна, ночи — максимальна (в южных широтах, наоборот, продолжительность дня максимальна, ночи — минимальна). Этот день называется днем зимнего солнцестояния (около 22 декабря) и считается началом зимы в северном полушарии Земли (началом лета — в южном полушарии).

Высота Солнца в день зимнего солнцестояния на данной северной широте j достигает минимального значения

В остальные дни года высота Солнца в полдень лежит между значениями h_max и h_min .

Источник

АСТРОНОМИЯ

Изменение экваториальных координат Солнца.

Изменение экваториальных координат Солнца при его движении по эклиптике

происходит следующим образом. Когда Солнце находится в точке весеннего

равноденствия ^ (см. ; 15), его прямое восхождение и склонение равны нулю. Затем

с каждым днем прямое восхождение и склонение Солнца увеличиваются, и когда

Солнце придет в точку летнего солнцестояния, его прямое восхождение станет

равным 90ё или бh, а склонение достигает максимального значения + 23ё 27′. После

этого склонение Солнца начинает уменьшаться, а прямое восхождение по-прежнему

растет. Когда Солнце придет в точку осеннего равноденствия, его прямое

восхождение a = 180ё или 12h, а склонение d = 0ё. Далее, прямое восхождение

Солнца, продолжая увеличиваться, в точке зимнего солнцестояния становится равным

270ё или 18h, а склонение достигает своего минимального значения — 23ё 27′.

После этого склонение Солнца начинает расти, и когда Солнце придет в точку

весеннего равноденствия, его склонение снова становится равным нулю, а прямое

восхождение, достигнув значения 360ё или 24h, обращается в нуль.

Эти изменения экваториальных координат Солнца в течение года происходят

неравномерно. Склонение изменяется быстрее всего при движении Солнца вблизи

равноденственных точек и медленнее всего — вблизи точек солнцестояний. Прямое

восхождение, наоборот, медленнее меняется вблизи равноденственных точек и

быстрее — вблизи точек солнцестояний. При этом скорость изменения прямого

восхождения Солнца вблизи точки летнего солнцестояния меньше, чем вблизи точки

зимнего солнцестояния. Видимое движение Солнца по эклиптике есть следствие

действительного движения Земли — обращения ее вокруг Солнца.

Движение Земли вокруг Солнца происходит в том же направлении, что и вращение

Земли вокруг оси, и неравномерно (см. ; 40). При этом ось вращения Земли всегда

наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 66ё 33′. Поэтому нам и кажется, что

Солнце так же неравномерно перемещается по небесному своду среди звезд, так же с

запада на восток, но по окружности (эклиптике), плоскость которой наклонена к

плоскости небесного (и земного) экватора под углом 23ё 27′ = 90ё — 66ё33′.

Когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия (d = 0), то оно на всех

географических широтах земной поверхности восходит в точке востока Е и заходит в

точке запада W (см. ; 13). Половина его суточного пути находится над горизонтом,

половина под горизонтом. Следовательно, на всем земном шаре, кроме полюсов, в

этот день продолжительность дня равна продолжительности ночи. Этот день

называется днем весеннего равноденствия (около 21 марта) и считается началом

весны в северном полушарии Земли. (В южном полушарии этот момент соответствует

Полуденная высота Солнца в день весеннего равноденствия на данной северной

широте j согласно формуле (1.7)

Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния (d = +23ё 27′), то оно

восходит на данной северной широте j на северо-востоке, а заходит на

северо-западе. Большая часть его суточного пути находится над горизонтом.

Продолжительность дня в северном полушарии Земли максимальная, ночи —

минимальная, в южном — наоборот. Этот день называется днем летнего солнцестояния

(около 22 июня) и считается началом лета в северном полушарии Земли (в южном

этот момент соответствует началу зимы).

В день летнего солнцестояния полуденная высота Солнца на данной северной широте

j достигает максимального значения

hmax = 90ё — j + 23ё 27’

Когда Солнце находится в точке осеннего равноденствия (d = 0), то оно снова на

всей Земле восходит в точке востока и заходит в точке запада, и снова на всех

широтах, кроме полюсов, продолжительность дня равна продолжительности ночи. Этот

день называется днем осеннего равноденствия (около 23 сентября) и считается

началом осени в северном полушарии Земли (началом весны — в южном полушарии).

Высота Солнца в полдень на данной широте j в день осеннего равноденствия снова

Наконец, когда Солнце находится в точке зимнего солнцестояния (d = — 23ё 27’),

то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Большая часть его

суточного пути находится под горизонтом. На данной северной географической

широте j продолжительность дня минимальна, ночи — максимальна (в южных широтах,

наоборот, продолжительность дня максимальна, ночи — минимальна). Этот день

называется днем зимнего солнцестояния (около 22 декабря) и считается началом

зимы в северном полушарии Земли (началом лета — в южном полушарии).

Высота Солнца в день зимнего солнцестояния на данной северной широте j

достигает минимального значения

hmin = 90ё — j — 23ё 27’

В остальные дни года высота Солнца в полдень лежит между значениями hmax и hmin.

Источник

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