Движение светил
Наблюдая в течение нескольких часов за звездным небом, можно заметить, что весь небесный свод вместе со светилами вращается вокруг некоторой оси в направлении с востока на запад. А при наблюдении за Солнцем в течении года возникает фигура похожая на восьмёрку.
Суточное движение звёзд
Как уже было сказано, что во время наблюдения за звездным небом возникает эффект, когда светила начинают двигаться вокруг воображаемой оси. Причиной этому на самом деле служит вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток. Поэтому наблюдаемое движение светил в направлении с востока на запад является видимым, т.е. кажущимся. Но в сферической астрономии принято, рассматривать все явления так, как они представляются наблюдателю, поэтому для удобства будем считать Землю неподвижной, а звёзды – вращающимися. Видимое суточное движение светил происходит по небесным параллелям в направлении по часовой стрелке, если смотреть на сферу со стороны северного полюса мира (P).
Рассмотрим, какими будут видимые движения-небесных светил в районе полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.
На средних географических широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 1, а).
На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным математическому (истинному) горизонту (рис. 1, б). Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.
На земном экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть все звезды (рис. 1, в).
Рассмотрим, какими будут видимые движения-небесных светил в районе полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.
На средних географических широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 1, а).
На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным математическому (истинному) горизонту (рис. 1, б). Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.
На земном экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть все звезды (рис. 1, в).
Рис. 1.
Суточное движение светил: а - на средних широтах, б - на полюсе, в - на экваторе.
Суточное движение светил: а - на средних широтах, б - на полюсе, в - на экваторе.
Кульминации
Кульминации - это явление прохождения светил через небесный меридиан относительно горизонта.
В верхней кульминации высота светила максимальна, нижней кульминации — минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток. По расположению кульминаций на небесном меридиане относительно математического горизонта светила подразделяться на незаходящие, невосходящие и восходящие (заходящие). Для вычисления высоты верхней и нижней кульминаций существуют формулы: h = 90° - φ + δ - для верхней кульминации и h = φ + δ - 90° - для нижней кульминации. Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации - истинной полночью.
Рис. 2.
Движение Солнца
Каждая звезда кульминирует всегда на одной и той же высоте над горизонтом, а Солнце же меняет высоту, на которой оно кульминируют. Отсюда можно сделать вывод, что его положение относительно звезд (склонение) изменяется. Если по точным часам замечать промежутки времени между верхними кульминациями звезд и Солнца, то можно убедиться, что промежутки между кульминациями звезд равны 23 часам 56 минутам 4 секундам, а солнца - 24 часам. Объяснить это можно тем, что за время одного оборота вокруг оси (за одни звёздные сутки) Земля проходит примерно 1/365 часть своего пути вокруг Солнца. Это положение Земли показано на рис. 3 под номером 2. При этом наблюдателю кажется, что Солнце сдвигается на фоне звезд на 1° к востоку - в сторону, противоположную суточному вращению неба. Чтобы повернуться на такой угол, небесной сфере нужно еще 3 минуты 56 секунд, на которые и отстаёт кульминация Солнца. Таким образом, в результате движения Земли по орбите Солнце за год описывает на небе относительно звезд большой круг, называемый эклиптикой. На рис. 4 изображено положение эклиптики на небесной сфере. Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам (рис. 18). Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи.
Рис. 3.
Таким образом, в результате движения Земли по орбите Солнце за год описывает на небе относительно звезд большой круг, называемый эклиптикой. На рис. 4 изображено положение эклиптики на небесной сфере. Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам (рис. 4). Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи.
Рис. 4.
Двигаясь по эклиптике, Солнце 22 июня отходит дальше всего от небесного экватора в сторону северного полюса мира. В полдень для северного полушария Земли оно выше всего над горизонтом. Этот день самый длинный, он называется днем летнего солнцестояния, а 22 декабря день самый короткий, он называется днем зимнего солнцестояния.
Рис. 5.
Так же при наблюдении за положением Солнца в течение года часто составляют аналеммы.
Рис. 6.
Аналемма
Аналемма
