Положение эклиптики и эклиптическая система координат
Из наблюдений нетрудно установить, что Солнце в течение года перемещается среди звёзд с запада к востоку по большому кругу небесной сферы, который называется эклиптикой. Название эклиптика связано с затмениями (от лат. eclipsis) Луны или Солнца, т.к. они происходят, когда Луна в день новолуния или полнолуния пересекает круг эклиптики. Плоскость эклиптики ξ’♈ξ♎ наклонена к плоскости небесного экватора под углом ε = 23°26′. Диаметр ПП’, перпендикулярный к плоскости эклиптики, называется осью эклиптики и пересекается с поверхностью небесной сферы в северном полюсе эклиптики П (в северном полушарии) и в южном полюсе эклиптики П’ (в южном полушарии). Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках: в точке весеннего равноденствия ♈ и в точке осеннего равноденствия ♎. Точки эклиптики, отстоящие от равноденственных на 90°, называются точкой летнего солнцестояния ξ (в северном полушарии) и точкой зимнего солнцестояния ξ’ (в южном полушарии). Большой полукруг небесной сферы ПМП’ называется кругом широты светила М.
2.4.2. Суточное и годовое движение Солнца
Годовое движение Солнца по небесной сфере
За сутки Солнце смещается по эклиптике примерно на 1° (360° за 365,25 сут), двигаясь против часовой стрелки, если смотреть из центра небесной сферы. Поскольку это движение Солнца накладывается на вращение небесной сферы, то траектория годового движения Солнца по небесной сфере может быть представлена в виде спирали, навитой на шар. В течение астрономических зимы и весны, т. е. в промежуток времени от дня зимнего солнцестояния до дня летнего, Солнце поднимается по этой спирали вверх. Верхнюю точку спирали – точку летнего солнцестояния ξ Солнце проходит примерно 21–22 июня. Затем в течение астрономических лета и осени Солнце опускаться вниз. В нижней точке спирали ξ’ Солнце оказывается в день зимнего солнцестояния. 20–21 марта Солнце находится в точке ♈, его склонение δ☉ = 0 и прямое восхождение α☉ = 0. В этот день (весеннего равноденствия) Солнце восходит точно в точке E и заходит в точке W. Максимальная высота центра Солнца над горизонтом в полдень этого дня (верхняя кульминация): h☉ = 90° – φ + δ☉ = 90° – φ. Затем Солнце сдвинется по эклиптике ближе к точке ξ, т.е. δ☉ > 0 и α☉ > 0. 21–22 июня Солнце находится в точке ξ, его склонение максимально δ☉ = 23°26′, а прямое восхождение α☉ = 6 h . В полдень этого дня (летнего солнцестояния) Солнце поднимается на максимальную высоту над горизонтом: h☉ = 90° – φ + 23°26′. Т.о., в средних широтах Солнце никогда не бывает в зените. Затем Солнце сдвинется по эклиптике ближе к точке ♎, т. е. δ☉ начнёт уменьшаться. Около 23 сентября Солнце придёт в точку ♎, его склонение δ☉ = 0, прямое восхождение α☉ = 12 h . Этот день (начало астрономической осени) называется днём осеннего равноденствия. 22–23 декабря Солнце окажется в точке ξ’, его склонение минимально (δ☉ = –23°26′), а прямое восхождение α☉ = 18 h . Максимальная высота Солнца над горизонтом равна: h☉ = 90° – φ – 23°26′. Изменение экваториальных координат Солнца в течение года происходит неравномерно. Склонение изменяется быстрее всего при движении Солнца вблизи точек равноденствий, и медленнее всего – вблизи точек солнцестояний. Прямое восхождение, наоборот, медленнее изменяется вблизи точек равноденствий, и быстрее – вблизи точек солнцестояний. Видимое движение Солнца по эклиптике связано с действительным движением Земли по своей орбите вокруг Солнца, а также с тем фактом, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости её орбиты, а составляет угол ε = 23°26′. Если бы этот угол был равен нулю, то на любой широте в любой день года день был бы равен ночи (без учёта рефракции и размера Солнца). С годовым движением Солнца связан феномен полярных дней, длящихся от 24 h до полугода и соответствующих ночей, которые наблюдаются за полярными кругами, широты которых определяются условиями: φ = ±(90° – ε) = ±66°34′.
2.4.3. Эклиптическая система координат
Эклиптика ξ’♈ξ♎ и ♈ лежат в основе эклиптической системы небесных координат. Одна координата – эклиптическая широта β светила М, которой называется дуга круга mM от эклиптики до светила, или центральный угол mOM. Эклиптические широты отсчитываются от 0° до +90° к П и от 0° до –90° к П’. Вторая координата – эклиптическая долгота λ, которая определяет положение самого круга широты на небесной сфере. Эклиптическая долгота λ светила М – дуга ♈m эклиптики от ♈ до круга широты светила, или центральный угол ♈Om в плоскости эклиптики. Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годичного движения Солнца по эклиптике, т.е. с запада на восток от 0° до 360°.
2.4.4. Изменение со временем положений небесного экватора, эклиптики и точек весеннего и осеннего равноденствий
Прецессионное движение северного полюса мира
Положение оси мира и, следовательно, плоскости небесного экватора, а также точек ♈ и ♎ не постоянно, а периодически изменяется. Это связано с явлением прецессии земной оси (прецессия – предварение [равноденствий], от лат. praecessio aequinoctiorum). Вследствие прецессии земной оси ось мира описывает конус вокруг оси эклиптики с углом раствора
23,5° за 26000 лет. Вследствие возмущающего действия планет кривые, описываемые полюсами мира, не замыкаются, а стягиваются в спираль. Поскольку и плоскость небесного экватора, и плоскость эклиптики медленно изменяют свое положение в пространстве, то точки их пересечения (♈ и ♎) медленно перемещаются к западу. Скорость перемещения (общая годовая прецессия в эклиптике) за год: l = 360°/26000 = 50,26». Общая годовая прецессия в экваторе: m = l cosε = 46,11». В начале нашей эры точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна, от которого и получила своё обозначение (♈), а точка осеннего равноденствия – в созвездии Весов (♎). С тех пор точка ♈ переместилась в созвездие Рыб, а точка ♎ – в созвездие Девы, но их обозначения остались прежними.
Источник
1.1.4. О годовом движении Солнца
Поставьте посреди комнаты стул и, повернувшись к нему лицом, сделайте вокруг него несколько кругов. И не важно, что стул неподвижен, — вам покажется, что он перемещается в пространстве, потому что будет виден на фоне разных предметов комнатной обстановки.
Точно также Земля обращается вокруг Солнца, а нам, жителям Земли, кажется, что Солнце перемещается на фоне звёзд, делая полный оборот по небу за один год. Такое движение Солнца называется годовым. Кроме того, Солнце, как и все прочие небесные тела, участвует в суточном движении неба.
Путь среди звёзд, по которому происходит годовое движение Солнца, называется эклиптикой.
Полный оборот по эклиптике Солнце совершает за год, т.е. примерно, за 365 суток, поэтому за сутки Солнце смещается на 360°/365≈1°.
Поскольку Солнце из года в год движется примерно по одному и тому же пути, т.е. положение эклиптики среди звёзд меняется со временем очень и очень медленно, эклиптику можно нанести на карту звёздного неба:
Здесь фиолетовая линия — небесный экватор. Выше него — прилегающая к экватору часть северного полушария неба, ниже — экваториальная часть южного полушария.
Жирная волнистая линия изображает годовой путь Солнца по небу, т.е. эклиптику. Наверху написано, какой сезон года начинается в северном полушарии Земли, когда Солнце находится в соответствующей области неба.
Изображение Солнца на карте перемещается вдоль эклиптики справа налево.
В течение года Солнце успевает побывать в 12-и зодиакальных созвездиях и ещё в одном, — в Змееносце (с 29 ноября по 17 декабря),
На эклиптике выделяются четыре особые точки.
ВР — точка весеннего равноденствия. Солнце, проходя через точку весеннего равноденствия, попадает из южного полушария неба в северное.
ЛС — точка летнего солнцестояния, — точка эклиптики, расположенная в северном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора.
ОР — точка осеннего равноденствия. Солнце, проходя через точку осеннего равноденствия, попадает из северного полушария неба в южное.
ЗС — точка зимнего солнцестояния, — точка эклиптики, расположенная в южном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора.
Точка эклиптики
Солнце бывает в данной точке эклиптики
Начало астрономического сезона
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.
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
Неравномерное движение Солнца среди звезд.
Видимое движение планет.
Наблюдая за движением планет в течение длительного времени, можно заметить, что планеты в основном перемещаются с запада на восток, не отходя далеко от эклиптики, постоянно находясь в пределах пояса зодиакальных созвездий. Это движение планет, похожее на движение Солнца и Луны среди звёзд, называют прямым движением.
В движении каждой планеты время от времени наступают остановки, получившие название стояний, после которых планета начинает двигаться среди звёзд в обратном направлении, т.е. с востока на запад. Это обратное, или попятное, движение длится несколько недель или месяцев, за тем следует новая остановка (новое состояние), после чего планета продолжает свое прямое движение к востоку. Таким образом, видимый путь планет на небе получается петлеобразным или зигзагообразным.
У Меркурия дуга попятного движения составляет около 13 0 , у Марса — около 15 0 , у Юпитера – немного более 10 0 .
Петлеобразные участки видимого пути планет могут находиться в разных зодиакальных созвездиях.
Весь пояс зодиакальных созвездий Марс обходит за 687 суток, Юпитер — за 12 лет, а Сатурн — за 29,5 лет.
Эти три планеты периодически бывают вблизи Солнца и тогда не видны; затем постепенно отступают от него к западу и в области неба, противоположной Солнцу, описывают очередную петлю. В зависимости от расположения относительно Солнца эти планеты видны в различные часы тёмного времени суток, в том числе и на протяжении всей ночи.
Меркурий и Венера всегда находятся вблизи Солнца, удаляясь от него попеременно к западу и к востоку не более чем на 28 0 (Меркурий) и 48 0 (Венера). Благодаря близости к Солнцу эти две планеты видны только в восточной области неба под утро, до восхода Солнца, либо в западной стороне по вечерам, вскоре после захода Солнца. Таким образом, видимое движение Меркурия и Венеры значительно отличается от видимого пути Марса, Юпитера и Сатурна. Перемещение же Солнца и Луны на фоне звёзд происходит по большим кругам всегда в прямом направлении.
Неравномерное движение Солнца среди звезд.
Кроме знакомого всем с детства суточного движения Солнца по небу, наблюдается и годичное перемещение нашего светила по небесной сфере вдоль некоторой линии, называемой эклиптикой.
Эклиптика — проекция земной орбиты на небесную сферу. Эта линия проходит через 12 зодиакальных созвездий: в мае Солнце движется по созвездию Тельца, в июне — Близнецов, в августе — Льва, в ноябре — Скорпиона и т. д.
Если проследить за движением Солнца по эклиптике в течение года, то обнаружится его неравномерность. Действительно, 21 марта, в день весеннего равноденствия, Солнце находится на эклиптике в точке Овен — точке весеннего равноденствия. Далее, перемещаясь по эклиптике, 22 июня Солнце проходит точку летнего солнцестояния — Рак. В этот день продолжительность дня в Северном полушарии максимальна.
Далее, пройдя дугу в 180 0 по эклиптике, 22 сентября Солнце пересекает точку осеннего равноденствия Весы.
22 декабря Солнце проходит точку зимнего солнцестояния Козерог; продолжительность этого дня минимальна.
Пройдя полную окружность по эклиптике, Солнце завершает своё годичное движение по зодиакальным созвездиям в точке весеннего равноденствия.
Измерения видимого углового диаметра Солнца в течение года показали, что в начале января он максимален и составляет около 32 0 5′. В начале июля он минимален и составляет 31 0 5′.
Так как движение Солнца по эклиптике отражает движение Земли вокруг Солнца, это означает, что зимой Солнце к нам ближе, чем летом. Правда, изменение расстояния до Солнца в течение года настолько мало, что не оказывает влияния на смену сезонов на Земле.
Путь Луны среди звёзд похож на солнечный, но значительно сложнее.
Точно также Земля обращается вокруг Солнца, а нам, жителям Земли, кажется, что Солнце перемещается на фоне звёзд, делая полный оборот по небу за один год. Такое движение Солнца называется годовым. Кроме того, Солнце, как и все прочие небесные тела, участвует в суточном движении неба.
