Видимое движение солнца что это

Видимое движение Солнца по эклиптике

1. Годичные изменения полуденной высоты Солнца и вида звездного неба. Каждому хорошо известно, что высота Солнца над горизонтом в полдень, то есть его высота в верхней кульминации, меняется в течение года. Летом Солнце поднимается очень высоко; самое высокое положение оно занимает 22 июня. Этот день (самый длинный) называют днем летнего солнцестояния. Каждый следующий день Солнце кульминирует все ниже и ниже. Всего ниже его верхняя кульминация происходит 22 декабря; это день зимнего солнцестояния. 22 декабря день бывает самым коротким, потому что в этот день путь Солнца над горизонтом всего короче; оно поздно восходит и рано заходит.

Около 21 марта и 23 сентября высота Солнца в верхней кульминации бывает средней между высотами его в летнем и зимнем солнцестоянии, а день по продолжительности становится равен ночи. Поэтому 21 марта называют днем весеннего равноденствия, а 23 сентября — днем осеннего равноденствия.

Если высота Солнца в кульминации меняется, значит, меняется и его положение на небесной сфере по отношению к полюсу мира и небесному экватору. «Действительно, звезды занимают неизменное положение относительно полюса мира и небесного экватора и кульминируют каждая на определенной, всегда одной и той же высоте над горизонтом. По этой же причине каждая звезда восходит и заходит в определенной, всегда одной и той же точке горизонта. Между тем Солнце заходит, например, летом на северо-западе, зимой — на юго-западе, а в дни равноденствий — в точке запада.

В дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В самом деле, в эти дни Солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада, а в этих точках и пересекается с горизонтом небесный экватор.

Поскольку летом Солнце в полдень имеет высоту, большую, чем 90°-ф, то есть чем высота, на которой небесный экватор пересекает меридиан, значит, Солнце находится в это время над экватором (в северном полушарии неба). Зимой же Солнце находится в южном полушарии неба (под небесным экватором). Измеряя угломерным инструментом полуденные высоты Солнца, мы увидим, что наибольшее удаление Солнца от небесного экватора к северу составляет 23°27′ (22 июня) и таково же наибольшее удаление его к югу от экватора (22 декабря). Иначе говоря, склонение Солнца изменяется от +23°27′ до -23°27′.

Однако Солнце перемещается по небесной сфере в течение года не только по отношению к небесному экватору, но и в направлении, обратном суточному вращению небесной сферы. Это его годичное движение, но очень медленное, не надо смешивать с суточным сравнительно быстрым. движением по часовой стрелке. Годичное движение Солнца происходит навстречу его суточному движению.

Убедиться в этом можно, замечая, какие звезды бывают в верхней кульминации в полночь, то есть какие созвездия находятся на небесной сфере в стороне, противоположной Солнцу. Эти созвездия все время меняются в течение года. Зимой в полночь кульминируют звезды одних созвездий, а летом — Других.

Кроме того, можно заметить, что если какое-либо созвездие кульминирует, скажем, через 6 часов после Солнца, то через месяц это же созвездие кульминирует уже через 4 часа, а еще позднее его совсем не будет видно, потому что оно скрывается в лучах Солнца. Значит, Солнце сместилось на небесной сфере к этому созвездию с запада на восток (против часовой стрелки). Через некоторое время указанное созвездие будет все раньше показываться из-за горизонта, предшествуя восходу Солнца.

2. Эклиптика и зодиак. Сопоставляя все наблюдения, описанные выше, мы приходим к выводу, что Солнце в течение года перемещается на небесной сфере по большому кругу, плоскость которого наклонена к плоскости небесного экватора на 23°27′.

Эклиптикой называется большой круг небесной сферы, по которому в течение года перемещается центр Солнца (Рисунок 44). В течение года Солнце совершает полный оборот по эклиптике, двигаясь против часовой стрелки. За сутки же Солнце смещается по эклиптике к востоку на 360°:365, то есть приблизительно на 1°.

Рисунок 44 — Эклиптика и экватор.

Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия, соответственно тому, когда в них бывает Солнце.

Точки солнцестояний на эклиптике отстоят от точек равноденствия на 90° и больше всего удалены от экватора.

Годичное движение Солнца по эклиптике — явление кажущееся, оно вызвано обращением Земли вокруг Солнца.

При вращении небесной сферы положение эклиптики относительно горизонта все время меняется, поэтому на чертеже небесной сферы с горизонтом и меридианом эклиптику обычно не изображают.

В настоящее время точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыб, осеннего — в созвездии Левы.

Двенадцать созвездий, через которые проходит эклиптика, образуют пояс зодиака и называются зодиакальными (зодиак — слово греческое, означающее «круг животных»). Вот эти созвездия: Рыба, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей. Вы можете их найти на карте звездного неба в конце книги.

Около полуночи в южной стороне неба всегда находится то зодиакальное созвездие, которое в данном месяце противоположно Солнцу. Например, в ноябре Солнце находится в созвездии Скорпиона и около полуночи кульминируют звезды противоположного ему созвездия Тельца. Около полудня кульминирует то зодиакальное созвездие, в котором в это время находится Солнце, но оно может быть видимо в это время лишь в случае полного солнечного затмения.

Упражнение 6.

1. Чему равна (в градусах) полуденная высота Солнца в вашей местности 22 июня, 23 сентября и 22 декабря?

2. Широта Ленинграда 60°, Еревана 40°. Определите (построением) полуденные высоты Солнца в этих городах в летнее и в зимнее солнцестояние и сравните их.

Источник

Видимое собственное движение Солнца

Эклиптика. Основные точки и линии на ней

Для нужд мореходной астрономии удобнее рассматривать движение всех светил на небесной сфере, а наблюдатель на земле принимается находящимся в центре небесной сферы. Данное удобство однако входит в противоречие с фактическим движением Земли относительно Солнца и звёзд. Мореходная астрономия это прикладная наука общей астрономии и она специально разработана астрономами для нужд моряков. Изучающим мореходную астрономию необходимо научиться ориентироваться на небесной сфере среди большого числа больших кругов, часовых углов, высот, склонений, полюсов и различных точек – точка Овна, точек равноденствий и солнцестояний, непривычных терминов и понятий и обозначений. Несомненно, что без заучивание определений и тщательного изучения и запоминания схем и рисунков не обойтись. Только усердное изучение теории поможет понять мореходную астрономию и успешно применять знания в процессе управления судном. Мореходная астрономия немыслима без знаний некоторых разделов математики, например, сферической тригонометрии, а изучение точной науки математики, всегда положительно сказывается на умственном развитии изучающего, а для специалиста, который практически постоянно должен находить и принимать решения, в ситуациях острого дефицита времени, это особенно необходимо. Так что изучение мореходной астрономии, хотя и кажется многим начинающим штурманам не нужным занятием, в действительности не утратило своей важности и актуальности.

Ежедневные наблюдения за Солнцем показывают, что азимут восхода и азимут захода ежедневно изменяются.

Изменяется время восхода и захода Солнца, изменяется меридиональная высота светила, всё это свидетельствует о том, что Солнце, помимо участия в видимом суточном движении имеет видимое кажущееся движение.

Если выбрать из Морского астрономического Ежегодника (МАЕ) на истинный полдень прямое восхождение и склонение Солнца за целый год с промежутком через 10 суток и нанести эти данные на небесную сферу, то получим большой круг, площадь которого не совпадает ни с площадью истинного горизонта, ни с плоскостью небесного экватора, а наклонена к последнему на угол ξ (кси). ξ = 23° 27′ .

Видимый кажущийся годовой путь Солнца по небесной сфере называется эклиптикой .

Эклиптика пересекается с плоскостью небесного экватора в точках равноденствия.

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Южного ( Зюйдовое – S ) на Северное ( Нордовое – N ), называется точкой весеннего равноденствия , это происходит 21 марта, в День весеннего равноденствия .

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Северного ( Нордового – N ) на Южное ( Зюйдовое – S ), называется точкой осеннего равноденствия , и Солнце приходит в эту точку 23 сентября, в День осеннего равноденствия .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки равноденствия есть линия равноденствия .

Эклиптика пересекает меридиан наблюдателя в двух точках, точках солнцестояния, обозначенных на небесной сфере В и В1.

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ N является точкой летнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 июня, в День летнего Солнцестояния .

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ S является точкой зимнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 декабря, в День зимнего Солнцестояния .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки солнцестояний называется линией солнцестояний .

Прямая на небесной сфере TN TS перпендикулярная плоскости эклиптики и проходящая через её центр, есть ось эклиптики .

Ось эклиптики пересекает небесную сферу в полюсах TS – северном полюсе эклиптики и TS – южном полюсе эклиптики.

Большой круг проходящий через полюса эклиптики есть колюр .

Солнце в своём движении по эклиптике 21 марта приходит в точку весеннего равноденствия, которая участвует в видимом суточном движении светил. Эта точка вместе с Солнцем начнёт движение. Через сутки точка весеннего равноденствия возвратится на своё место, то есть произойдёт её кульминация, а Солнце опоздает к моменту кульминации на 4 минуты, так как имеет видимое собственное движение, направленное в противоположную сторону видимого суточного движения светил и движется со скоростью 1° в сутки.

С 21 марта Солнце начнёт удаляться от небесного экватора по спиралеобразной кривой и 22 июня придёт в точку В. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ N , прямое восхождение α = 90° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Рака .

С 22 июня Солнце по спиралеобразной кривой начнёт приближаться к плоскости небесного экватора и 23 сентября придёт в точку осеннего равноденствия . Солнце будет иметь склонение δ = 0, прямое восхождение α = 180°.

С 23 сентября Солнце по спиралеобразной кривой начнёт удаляться от небесного экватора к Южному полюсу и 22 декабря придёт в точку В1. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ S , прямое восхождение α = 270° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Козерога .

С 22 декабря Солнце по спиралеобразной кривой вновь начнёт движение в сторону точки весеннего равноденствия .

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия есть тропический год . Его продолжительность 365,2422 суток.

Промежуток времени, в течение которого Солнце сделает полный оборот относительно звёзд есть звёздный год . Его продолжительность 365,2564 суток.

Очевидно, что фактически не Солнце движется вокруг Земли, а Земля движется вокруг Солнца, в ту же самую сторону, в которую она вращается вокруг своей оси.

Путь, по которому движется Земля вокруг Солнца, называется земной орбитой, которая представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце и плоскость эллипса наклонена на 23° 27′. Точка на орбите, ближайшая к Солнцу, называется перигелий , а точка, наиболее удалённая от Солнца, называется афелий .

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