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
День весеннего равноденствия
Как бы не свирепствовал на планете Земля коронавирус, он не может оказать никакого негативного влияние ни на ее вращение вокруг своей оси, ни на движение по своей орбите, ни на прецессию земной оси, а потому не может изменить видимое собственное движение небесных светил на небесной сфере. И это хорошо, а то среди сводок о понесенных потерях в различных странах мира, похожих на сводки военного времени, можно совсем позабыть, что наступила не только погодная весна, но что более существенно – весна астрономическая. Сегодня, 20 марта, в 09:36 утра по гринвичскому времени, наше Солнышко завершило свое путешествие по Эклиптике в Южном полушарии и пройдя через точку Весеннего равноденствия или, как ее еще называют, Точку Овна, пожаловало к нам в Северное полушарие.
Всех штурманов и любителей мореходной астрономии с первым весенним астрономическим праздником, Днём весеннего равноденствия ! Завтра, 21 марта, условно, продолжительность дня и ночи будут равны равны, а уже завтра, продолжительность дня, пусть не на много, но будет дольше, чем ночь, и будет увеличиваться аж до Дня летнего Солнцестояния . Так что Солнышко пожаловало к нам в Северное полушарие надолго, будем надеяться, что оно не оставило тепло в Южном полушарии, а захватило его с собой, потому что оно очень пригодится людям в борьбе с коронавирусом и для отдыха от зимних холодов.
Вирус, вирусом, а нас мореходов, День весеннего равноденствия, разумеется, больше интересует с точки зрения мореходной астрономии, и праздник то этот, всё-таки штурманский. Так что, не откладывая дела в ящик штурманского стола, освежим свои теоретические знания в области мореходной астрономии. Освежающий эффект, знаете ли, в большинстве случаев хорошо помогает от затяжной зимней хандры.
В День весеннего равноденствия, 21 марта, Солнце, в своём видимом годовом движении по своей орбите, которую в мореходной астрономии называют эклиптикой, пересекает плоскость небесного экватора в точке Овна 
или, как её ещё называют, точке весеннего равноденствия. С 23 сентября, то есть с Дня осеннего равноденствия и до 20 марта, Солнце находилось к югу от плоскости небесного экватора и имело южное склонение, а в точке Овна, в День весеннего равноденствия склонение Солнца равняется 0 (нулю). Разумеется, всего несколько мгновений, потому что движение Солнца непрерывно и в точке Овна оно не замирает для дружеского рукопожатия и восторженной встречи с ней, а всё также, равнодушно, продолжает своё движение по эклиптике, только уже в северном полушарии.
Фактически, Солнце изменило склонение с южного на северное 20 марта между 09:00 и 10:00 гринвичского времени, однако так уж принято считать, что весеннее равноденствие наступает 21 марта. Хотя, 21 марта в 12:00 гринвичского времени, Солнце будет уже иметь склонение d = 0°26′,1 N .
С 21 марта, в течении месяца, склонение Солнца будет изменяться в среднем со скоростью 0,4° в сутки, собственно, в течении месяца до Дня весеннего равноденствия , суточное изменение склонения Солнце составляло в среднем также 0,4°. Только до Дня весеннего равноденствия оно уменьшалось , а с 20 марта оно растёт и имеет Северное наименование и будет продолжать расти до 20 июня, то есть, до Дня летнего солнцестояния, когда оно достигнет максимального значения d = 23°26′,2 N .
Как мы уже упомянули ранее, в течении месяца после Дня весеннего равноденствия Солнце меняет склонение в среднем на 0,4° в сутки, то есть до 22 апреля, а затем в течении месяца склонение Солнца будет меняться в среднем на 0,3° в сутки, то есть до 23 мая, а в течении месяца до Дня летнего Солнцестояния склонение Солнца будет изменяться в среднем на 0,1° в сутки. Очевидно, что фактическое суточное изменение отличается от средних значений, однако для приближенных вычислений этой точности достаточно, особенно для тех штурманов, которые в ближайшие три месяца планируют дипломироваться в МАП, там любят задавать вопрос какое приблизительно сегодня склонение (сегодня, значит в день дипломирования). Таким образом, зная, что 20 марта склонение Солнца было равно 0 (нулю), вы сможете приблизительно вычислить его значение на любую дату, например, требуется приблизительно вычислить склонение Солнца на 8 мая.
1) В течение месяца после 21/03 суточное изменение 0,4° в сутки: 30 х 0,4°= 12,0°.
2) Далее, в течении 17 дней до 08/05 суточное изменение 0,3° в сутки: 17 х 0,3°= 5,1°.
3) Суммируем 12,0° + 5,1° и получаем склонение Солнца 8 мая d = 17,1° N .
Для проверки наших вычислений берём Морской Астрономический Альманах (МАА) на 2020 – 2021 года, у меня это The Nautical Almanac 2021 (Enno Rodegerdts), и на дату 08 мая на 12:00 гринвичского времени выбираем склонение Солнца равное d = 17° 13′,5 N , что в переводе в доли градуса даёт d = 17,2° N . Можно считать результат вычислений вполне себе удовлетворительным, даже с учетом некоторой разницы с МАА, так оно ведь и понятно, это ведь приблизительные вычисления.
Так как в день весеннего равноденствия, склонение Солнца равняется 0, условно конечно, то широта наблюдателя, определенная по измерению меридиональной высоты Солнца, находится довольно просто:
где, Н – исправленная поправками, измеренная меридиональная высота Солнца.
Напомним для тех, кто подзабыл или ещё не читал наших статей по мореходной астрономии, что меридиональная высота Солнца – это высота Солнца в момент верхней кульминации на меридиане наблюдателя. Условно, верхняя кульминация Солнца наблюдается на меридиане наблюдателя в местный полдень. Однако местный полдень редко совпадает с временем пояса, да и то может совпадать только на центральном меридиане пояса, а на границе часового пояса, разница будет ещё больше. А например, для Петрограда так разница совсем уж чудная получается, так как он находится на 30° восточной долготы, а тот в свою очередь является центральным меридианом второго восточного часового пояса, однако время в Петрограде установлено по третьему часовому поясу, на западной границе которого находится Москва (долгота 37°,65 В.Д.).
Правда вычислить время верхней кульминации не составляет никакой сложности, если под рукой имеется МАА.
Вот, собственно, и всё, что хотелось сказать о Дне весеннего равноденствия. Всех с наступившей весной, желаю вам хорошего весеннего настроения и успехов в освоении основ мореходной и обычной астрономии.
И разумеется, не подхватить коронавирус, но для этого необходимо строго соблюдать меры противоэпидемиологической профилактики.
Источник