Полюс мира при кажущемся вращении неба, отражающем вращение Земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на данной широте (рис. 12). Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).
В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней кульминации — минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен полсуткам.
Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями
У не заходящего на данной широте φ светила М (рис. 15) видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят, М1, и М2 нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. У светила М3, находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы.
Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации — истинной полночью.
В истинный полдень тень от вертикального стержня падает вдоль полуденной линии.
1. Как по виду звездного неба и его вращению установить, что вы прибыли на Северный полюс Земли?
2. Как суточные пути звезд расположены относительно горизонта для наблюдателя, находящегося на экваторе Земли? Чем они отличаются от суточных путей звезд, видимых в СССР, т. е. в средних географических широтах?
3. Измерьте географическую широту вашей местности по высоте Полярной звезды с помощью эклиметра и сравните ее с отсчетом широты по географической карте.
Источник
1 Годовое движение Солнца и эклиптическая система координат
Солнце наряду с суточным вращением медленно в течение года перемещается по небесной сфере в противоположном направлении по большому кругу, называется эклиптикой. Эклиптика наклонена к небесному экватору под углом Ƹ, Величина которого в настоящее время близка к 23 26´. Эклиптика пересекается с небесным экватором в точке весеннего ♈ (21 марта) и осеннего Ω (23 сентября) равноденствий. Точки эклиптики, отстоящие от равноденственных на 90 , есть точки летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояний. Экваториальные координаты центра солнечного диска непрерывно изменяются в течении года от 0h до 24 h (прямое восхождение) – эклиптическая долгота ϒm, отсчитывается от точки весеннего равноденствия до круга широты. И от 23 26´ до -23 26´ (склонение) – эклиптическая широта, отсчитывается от 0 до +90 к северному полюсу и 0 до -90 к южному полюсу. Зодиакальными созвездиями называются созвездия, которые находятся на линии эклиптики. Находится на линии эклиптики 13 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы и Змееносец. Но созвездие Змееносца не упоминается, хотя Солнце и находится в нём большую часть времени созвездий Стрельца и Скорпиона. Сделано это для удобства. При нахождении Солнца под горизонтом на высотах от 0 до -6 — длятся гражданские сумерки, а от -6 до -18 — астрономические сумерки.
2 Измерение времени
Измерение времени основано на наблюдениях суточного вращения свода и годичного движения Солнца, т.е. вращения Земли вокруг своей оси и на обращении Земли вокруг Солнца.
Продолжительность основной единицы времени, называемой сутками, зависит от избранной точки на небе. В астрономии за такие точки принимаются:
— Точка весеннего равноденствия ♈ (звёздное время);
— Центр видимого диска Солнца (истинное Солнце, истинное солнечное время);
— среднее Солнце – фиктивная точка, положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени (среднее солнечное время)
Для измерения длинных промежутков времени служит тропический год, основанный на движении Земли вокруг Солнца.
Тропический год – промежуток времени, между двумя последовательными прохождениями центра истинного центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Он содержит 365,2422 средних солнечных суток.
Из-за медленного движения точки весеннего равноденствия навстречу Солнцу, вызванного прецессией, относительно звёзд Солнце оказывается в той же точке неба через промежуток времени на 20 мин. 24 сек. больший, чем тропический год. Он называется звёздным годом и содержит 365,2564 средних солнечных суток.
3 Звёздное время
Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звёздными сутками.
Звёздное время измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия: S=t♈, и равно сумме прямого восхождения и часового угла любой звезды: S = α + t.
Звёздное время в любой момент равно прямому восхождению какого — либо светила плюс его часовой угол.
В момент верхней кульминации светила его часовой угол t=0, а S = α.
4 Истинное солнечное время
Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями Солнца (центра солнечного диска) на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками.
За начало истинных Солнечных суток на данном меридиане принимают момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь).
Время, протекающее от нижней кульминации Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток называется истинным солнечным временем Тʘ
Истинное солнечное время выражается через часовой угол Солнца, увеличенный на 12 часов: Тʘ = tʘ + 12 h
5 Среднее солнечное время
Для того, чтобы сутки имели постоянную продолжительность и при этом были связаны с движением Солнца, в астрономии введены понятия двух фиктивных точек:
— средне эклиптического и средне экваториального Солнца.
— Среднее эклиптическое Солнце (ср.эклип.С.) равномерно движется по эклиптике со средней скоростью.
— Среднее экваториальное Солнце движется по экватору с постоянной скоростью среднего эклиптического Солнца и одновременно с ним проходит точку весеннего равноденствия.
Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном и том же географическом меридиане, называется средними солнечными сутками.
Время, протекающее от нижней кульминации среднего экваториального Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях средних солнечных суток называется средним солнечным временемТm.
Средне солнечное время Тm на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу Солнца: Тm = tm + 12 h
6 Всемирное, поясное и декретное время
Местное среднее солнечное время гринвичского меридиана называется всемирным или мировым временем Т0.
Местное среднее солнечное время любого пункта на Земле определяется: Тm= Т0+ λ h
Счёт времени ведётся на 24 основных географических меридиана, расположенных друг от друга на долготе точно через 15 (или 1 час) приблизительно посредине каждого часового пояса. Основным нулевым меридианом считается гринвичский. Поясное время есть всемирное время плюс номер часового пояса: ТП= Т0+ n
В России в практической жизни до марта 2011 г. использовалось декретное время:
Декретное время второго часового пояса, в котором располагается Москва, называют московским временем. В летний период (апрель-октябрь) стрелки часов переводились на час вперёд, а в зимний возвращались на час назад.
7 Рефракция
Видимое положение светил над горизонтом отличается от вычисленного по формулам. Лучи от небесного объекта, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, проходят сквозь атмосферу Земли и преломляются в ней. И так ка плотность увеличивается к поверхности Земли, то луч света всё более отклоняется в одну и ту же сторону по кривой линии, так что направление ОМ1, по которому наблюдатель видит светило, оказывается отклонённым в сторону зенита и не совпадает с направлением ОМ2, по которому бы он видел светило при отсутствии атмосферы.
Явление преломления световых лучей при прохождении земной атмосферы называется астрономической рефракцией. Угол М1ОМ2 называют углом рефракции или рефракцией ρ.
Угол ZOM1 называется видимым зенитным расстоянием светила zʹ, а угол ZOM2 – истинным зенитным расстоянием z: z — zʹ = ρ, т.е. истинное расстояние светила больше видимого на величину ρ.
На линии горизонта рефракция в среднем равна 35ʹ.
Вследствие рефракции наблюдаются изменения формы дисков Солнца и Луны при их восходе или заходе.
Источник
Кульминация (астрономия)
В астрономии кульминация ( лат. Culmen , вершина) — это прохождение астрономического объекта через наивысшую ( верхнюю кульминацию ) или самую низкую ( нижнюю кульминацию ) дневную позицию на его очевидном круговом пути в небе . Такое же обозначение используется для времени такого прохода и для соответствующей высоты.
Для позиции, измеренной с углом места h, указывается время прохождения этой позиции. Угол возвышения отрицательный, если кульминация находится ниже горизонта и не видна. Обычно это относится к нижней кульминации.
Содержание
Угол возвышения на кульминации
Угол возвышения объекта задается ЧАС <\ displaystyle h>
склонение объекта (северная половина неба :; южной половине неба 🙂 и δ <\ displaystyle \ delta>0>»> δ > 0 <\ displaystyle \ delta>0>0″> δ 0 <\ displaystyle \ delta
по следующим формулам (они точны, только если точка кульминации находится на меридиане ):
Угол возвышения
верхняя кульминация
ЧАС О K знак равно + 90 ∘ — | δ — φ | <\ displaystyle h _ <\ mathrm > = + 90 ^ <\ circ>— | \ delta — \ varphi |>
нижняя кульминация
ЧАС U K знак равно — 90 ∘ + | δ + φ | <\ displaystyle h _ <\ mathrm > = — 90 ^ <\ circ>+ | \ delta + \ varphi |>
Кульминационная высота и видимость
В циркумполярные звезды никогда не заходило, их нижняя кульминация всегда над горизонтом: 0>»> ЧАС U K > 0 <\ displaystyle h _ <\ mathrm >> 0>0″>
И наоборот, звезды около противоположного полюса на небе никогда не будут видны с другой половины Земли; верхняя кульминация также имеет отрицательный угол возвышения: ЧАС О K 0 <\ Displaystyle ч _ <\ mathrm <ОК>>
Примерами являются звезды Южного Креста ( звезды в южном полушарии), которые можно наблюдать только примерно до 25 ° северной широты в верхней кульминации. δ ≈ — 35 год ∘ 0 → <\ displaystyle \ delta \ приблизительно -35 ^ <\ circ>
Для объектов со склонением между двумя указанными выше. Ценности, только верхняя кульминация лежит за горизонтом; эти объекты поднимаются и опускаются. δ <\ displaystyle \ delta>
Из этого следует:
Расположение наблюдателя
Видимость звезд, отвечающих следующему условию
приполярный: всегда
не всегда
никогда
Северный полюс φ знак равно + 90 ∘ <\ displaystyle \ varphi = + 90 ^ <\ circ>>
Верхняя кульминация звезды находится в северном полушарии Земли.
к югу от зенита, если его склонение меньше широты, и
к северу от зенита (между зенитом и северным полюсом), если его склонение больше широты;
нижняя кульминация, если она видна, всегда находится к северу от зенита (за северным полюсом).
Кульминация и меридиан
В случае астрономического объекта с постоянным склонением точки кульминации для конкретного места наблюдения лежат на соответствующем (астрономическом) меридиане , то есть точно в направлении южной или северной точки горизонта. Тогда время кульминации и прохождения меридиана идентично.
В случае небесных тел с собственным движением — например, Солнца , Луны , планет , планетоидов , спутников — точки кульминации обычно не находятся точно на меридиане, потому что их склонение меняется.
В случае с солнцем отклонение его кульминации от меридионального прохождения очень мало и почти равно нулю во время солнцестояний . Ежедневные кульминации происходят в течение полугода между зимним и летним солнцестоянием, немного позже , во втором полугодии, незадолго до прохождения меридиана. Разница во времени между верхней кульминацией и истинным полуднем обычно составляет всего несколько секунд. Угол возвышения Солнца в верхней кульминации и его полуденная высота во время прохождения меридиана примерно одинаковы.
С другой стороны, спутники и луна совершают относительно большие движения сами по себе, так что отклонения от меридиана могут быть значительными. С Луной разница во времени между кульминацией и прохождением меридиана составляет несколько минут и может быть рассчитана примерно следующим образом: Δ т <\ displaystyle \ Delta t>
Δ т ≈ ( загар φ — загар δ ) ⋅ d т d δ <\ displaystyle \ Delta t \ приблизительно (\ tan \ varphi - \ tan \ delta) \ cdot <\ frac <\ mathrm t> <\ mathrm \ delta>>>
Кульминация и звездное время
Верхняя кульминация небесного тела играет роль в измерении звездного времени его прямого угла восхождения , который задается в мере времени (угол) : моменту верхней кульминации весеннего равноденствия (точка отсчета для прямого угла восхождения) присваивается звездное время 00:00 . Если какое-либо небесное тело достигает своей кульминации, то с тех пор оно переместилось под прямым углом восхождения, которому соответствует действительное звездное время. Указание прямого восхождения как звездного времени зависит от места наблюдения, т.е. ЧАС. 00:00 звездного времени не везде одновременно, так как точка весеннего равноденствия достигает своей кульминации в разное время на каждой долготе на Земле.
Время между двумя кульминациями весеннего равноденствия — это звездный день , который так же, как и солнечный день , делится на (Sternzeit-) часы, минуты и секунды. Прямое восхождение неподвижных звезд и, следовательно, звездное время неизменны (значение слова fix ), прямое восхождение Солнца, с другой стороны, увеличивается ежедневно примерно на 1 °, угол орбиты Земли вокруг Солнца. Следовательно, звездные сутки примерно на 4 сидерических минуты короче солнечных суток (см. Также сидерический период , синодический период ). В этом отношении все звездные единицы времени меньше, чем единицы солнечного времени:
т s т е р п т s О п п е ≈ 0,997 27 1 <\ displaystyle <\ frac >> >>> \ приблизительно <\ frac <0 <,>99727> <1>>>
