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
Как ходит солнце по сторонам света. Где встает солнце в утренние часы, в какой стороне света?
Определение сторон света по восходу и заходу Солнца
Общая информация
Если спросить у людей: “С какой стороны встает Солнце?”, то большинство ответит на этот “глупый” по их мнению, вопрос так: “Солнце восходит на востоке”. На самом деле это утверждение неправильное.
Точнее они правильные, но только в отношении двух дней в году. Это 23 сентября и 21 марта, так называемые дни осеннего и весеннего равноденствия.
Как несложно догадаться из их названия, в эти дни сутки поделены поровну – 12 часов дня и 12 часов ночи. Именно поэтому Солнце встает четко на востоке и заходит четко на западе.
Также необходимо назвать еще 2 знаменательные даты – 22 декабря и 21 июня. Это дни зимнего и летнего солнцестояния соответственно.
Исходя из названия, нетрудно догадаться, что в эти дни солнце наиболее долго находится в небе. Только в день зимнего солнцестояния это действительно по отношению к Южному полушарию, а в случае с летним солнцестоянием относится к Северному полушарию.
Виды полушарий и различия между ними
То есть, когда в Западном полушарии день, то в Восточном ночь и наоборот. Это происходит из-за того, что Земля вращается вокруг своей оси.
В разное время суток Земля “подставляет” Солнцу разные свои части.
Но нас интересуют Северное и Южное полушария. Они отличаются по временам года. То есть, если в Северном зима, то в Южном лето и наоборот. Весна и осень соответственно тоже поменяны местами. Это происходит благодаря вращению Земли вокруг Солнца и ее неравномерному освещению.
Где заходит Солнце и где оно восходит?
Осенью и весной Солнце встает между северо-востоком и юго-востоком, а заходит между северо-западом и юго-западом. В дни осеннего и весеннего равноденствия, как уже было отмечено, оно восходит и заходит строго на востоке и западе соответственно.
В Южном полушарии все наоборот. Этим и объясняется отличие времен года.
Необходимо упомянуть о том, что контраст между ночью и днем тем выше, чем севернее располагается рассматриваемая местность в Северном полушарии, и чем южнее в Южном. То есть, если сформировать определенное правило, то оно будет звучать так: чем ближе территория к полюсу, тем сильнее будет проявляться разница ночи и дня.
И соответственно чем ближе территория к экватору, тем меньше проявляется разница дня и ночи.
Солнечный путь
Ежедневно утром ласковое солнышко призывает нас к пробуждению и новым открытиям в этом удивительном мире. А вечером оно, совершая свой медленный ход по небосводу, уходит за горизонт, давая возможность отдохнуть после насыщенного трудового дня. Откуда начинается это путешествие? Где заходит солнце в конце пути?
Восхождение главного светила начинается на востоке. Покидает солнышко нас в конце дня на западе.
После этого оно продолжает свой путь, но уже на другой стороне нашей удивительной планеты. А утром снова восходит на востоке.
В таком случае, где заходит солнце на самом деле, и как оно появляется вновь на небе?
Если не вникать в подробности мировоззрения жителей древности, то можно сказать, что они правы. Дело в том, что наша планета – часть Солнечной системы, где Солнце неподвижно и находится в центре.
Именно поэтому нам кажется, что места, где заходит солнце и куда утром вновь возвращается – неизменны.
Северный полюс и другие части света
Если бы человек мог изучать движение главного светила со стороны Северного полюса, то он увидел бы вращение Земли против часовой стрелки, а также место, где заходит солнце, и как оно восходит. Зрительно движение небесного тела представится как ход с востока на запад. На самом деле оно будет двигаться на восток, а Земля вращаться вокруг своей оси.
Интересно, что в разных частях света солнце восходит не в одно и то же время. К примеру, на восточном побережье США это происходит еще за 3 часа до тех областей, что находятся на побережье Запада. Соответственно, и закат солнца в разных частях света приходится на разное время.
Ориентирование: как определить стороны света без компаса на местности?
Если есть наручные часы со стрелками (не электронные), то в положении «горизонтально» их требуется повернуть часовой стрелкой на солнце. Проведя воображаемую биссектрису между цифрой 12 и направлением на небесное светило, получим линию «север-юг». Интересно и то, что до полудня, юг находится справа от солнца.
Понимая, как определить стороны света без компаса, человек сможет в любом месте сориентироваться и выйти в нужном направлении. Эти знания очень важны, особенно для туристов, работников лесного хозяйства, охотников, мореплавателей и людей, занятых другими видами деятельности.
Способ, описанный выше, может дать сравнительно верные результаты в северных широтах. В умеренных он работает лишь отчасти (особенно зимой). В южных регионах летнее солнце стоит высоко, поэтому могут возникнуть погрешности. Ко всему прочему, нужно учитывать переходы на летнее время и обратно (так как это влияет на определение полудня).
Еще важно запомнить, где восходит солнце и где оно заходит в средних широтах. В этих местах главное светило восходит в летнее время на северо-востоке, а на северо-западе заходит.
Это дни равноденствий – 21 марта и 23 сентября.
Тень и ориентирование на местности
Есть еще один способ ориентирования по тени. В незнакомых местах при возникновении данной необходимости нужно брать во внимание разные небесные светила. Ночью это может быть полярная звезда, а днем – солнце.
Понимая, с какой стороны заходит солнце, можно определить другие стороны света и выбрать правильное направление пути. К примеру, в северных широтах, когда наступает время летних ночей, зашедшее солнце находится близко к горизонту. Поэтому небо с северной стороны более светлое, чем на юге.
Известно, что наиболее высокое солнечное положение можно определить по самой короткой тени. Это соответствует полудню.
Это время, когда света достаточно для того, чтобы хорошо различать тени. Аналогично при полнолунии – самая короткая тень.
Это полночь. Направление тени укажет на север.
Каждый человек знает, что солнце является звездой, вокруг которой вращается Земля и другие планеты. Наверное, все слышали о том, что это небесное тело появляется на Востоке, а исчезает на Западе. Но не все знают, где садится солнце и почему именно там. Далее в статье попытаемся рассмотреть вопрос места появления и исчезновения небесного светила.
Как перемещается солнце
После того, как небесное светило появилось на горизонте, его движение продолжается непрерывно. В течение всего дня можно наблюдать, как солнце перемещается по небосводу. На самом деле это не солнце движется, а Земной шар делает оборот вокруг звезды. Причем длительность всего процесса составляет 24 часа.
Легко объясним тот факт, почему комната в квартире, расположенная окнами на юг, всегда значительно светлее, по сравнению с аналогичными помещениями с выходом на другие стороны света. Все дело в том, что в течение дня солнце движется по проекции юга горизонта и в конечном итоге достигает пиковой точки.
Весь этот процесс в научной терминологии называется как кульминирования небесного тела.
Движение точки заката солнца
Еще их называют днями равноденствия. Именно тогда, солнце садиться ровно на Западе.
При этом длительность дня равна двенадцати часам. Пожалуй, эти даты являются единственными, когда солнце действительно садиться в Западной части горизонта.
После того как пройдет весеннее равноденствие, солнце начинает смещаться выше к небосводу, именно поэтому день начинает становиться длиннее. Соответственно точки заката и восхода смещаются с каждым днем все ближе к северу. Весь этот процесс длится до 21 июня. Как раз в этот день происходит солнцестояние. Именно тогда точка захода максимально сдвинута к северу, а продолжительность дня дольше.
После 22 июня точка заката Солнца начинает постепенно смещаться в западную и восточную часть. То же самое происходит и с точкой восхода.
В связи с этим, продолжительность дня укорачивается. После 23 сентября точка, где встает солнце, начинает сближаться с точкой его заката, происходит это южнее горизонта.
Интересным фактом является то, что именно в эти сутки полярный день сменяется на полярную ночь. Небесное светило никак не показывается за горизонтом.
Точки заката и восхода начинают движение в обратном направлении, из-за этого можно наблюдать удлинение светового дня.
Особенности светового дня на южном полушарии
Как правило, на южном полушарии земного шара все происходит наоборот. В тот момент, когда на северном полушарии наблюдается длинный день в году, на противоположном ему, отмечаются короткие световые сутки.
Такая противоположность явлений сопровождается во всем. Когда у нас наблюдается осеннее равноденствие, то на южном полушарии оно весеннее.
Видео
Если бы наша планета не вращалась вокруг Солнца и была абсолютно плоской, небесное светило всегда находилось бы в зените и никуда не двигалось – не было бы ни заката, ни рассвета, ни жизни. К счастью, мы имеем возможность наблюдать за восходом и заходом Солнца – а потому жизнь на планете Земля продолжается.
Особенности возникновения рассвета и заката
Земля неутомимо движется вокруг Солнца и своей оси, и раз в сутки (за исключением полярных широт) солнечный диск появляется и исчезает за горизонтом, обозначая начало и конец светового дня. Поэтому в астрономии восходом и закатом Солнца называют время, когда над горизонтом показывается или исчезает верхняя точка солнечного диска.
В свою очередь, период перед восходом или заходом Солнца называется сумерками: солнечный диск находится недалеко от горизонта, а потому часть лучей, попадая в верхние слоя атмосферы, отражаются от неё на земную поверхность. Продолжительность сумерек перед восходом Солнца или его заходом прямо зависит от широты: на полюсах они длятся от 2 до 3 недель, в приполярных зонах – несколько часов, в умеренных широтах – около двух часов.
А вот на экваторе время перед восходом Солнца составляет от 20 до 25 минут.
Во время восхода и захода создаётся определённый оптический эффект, когда солнечные лучи освещают земную поверхность и небосвод, окрашивая их в разноцветные тона. Перед восходом Солнца, на рассвете, цвета имеют более нежные оттенки, тогда как закат озаряет планету лучами насыщенного красного, бордового, желтого, оранжевого и очень редко – зелёного цветов.
Такую интенсивность красок закат имеет вследствие того, что днём земная поверхность прогревается, влажность уменьшается, скорость воздушных потоков увеличивается, а пыль поднимается в воздух. Разница в цветовой гамме между восходом и закатом Солнца во многом зависит от местности, где находится человек и наблюдает за этими удивительными явлениями природы.
Внешние характеристики дивного явления природы
Поскольку о восходе и закате Солнца можно говорить как о двух тождественных явлениях, отличающихся друг от друга насыщенностью цветов, описание заката Солнца над горизонтом можно применить также ко времени перед восходом Солнца и его появлении, только в обратном порядке.
Чем ниже солнечный диск спускается к западной линии горизонта, тем он менее ярок и становится сначала жёлтым, затем – оранжевым и, наконец, красного цвета. Изменяет свою окраску и небосвод: сперва он золотистого цвета, затем, оранжевого, а у кромки – красного тона.
Когда солнечный диск вплотную приближается к линии горизонта, он приобретает тёмно-красный цвет, а по обе стороны от него можно увидеть яркую полосу зари, цвета которой сверху вниз переходят от голубовато-зелёного до ярко-оранжевого тонов. В это же время над зарёй образовывается бесцветное сияние.
Одновременно с этим явлением, с противоположной стороны на небосводе появляется полоса пепельно-голубоватого оттенка (тень Земли), над которой можно увидеть сегмент оранжево-розового цвета, Пояс Венеры – он возникает над уровнем горизонта на высоте от 10 до 20° и при ясном небе виден в любой точке нашей планеты.
Чем больше Солнце уходит за линию горизонта, тем пурпурнее становится небо, а когда оно опускается за горизонт на четыре-пять градусов, оттенок приобретает максимально насыщенные тона. После этого небо постепенно становится огненно-красного цвета (лучи Будды), а от того места, где зашёл солнечный диск, вверх, постепенно угасая, тянутся полосы светлых лучей, после исчезновения которых возле горизонта можно увидеть тускнеющую полосу тёмно-красного цвета.
После того как тень Земли постепенно заполняет небо, Пояс Венеры рассеивается, на небе появляется силуэт Луны, затем звёзды – и наступает ночь (сумерки заканчиваются, когда солнечный диск уходит за горизонт на шесть градусов). Чем больше времени проходит от ухода Солнца за линию горизонта, тем становится холоднее, а к утру, перед восходом Солнца наблюдается самая низкая температура. Но всё меняется, когда через несколько часов начинается восход красного Солнца: на востоке появляется солнечный диск, ночь уходит, а земная поверхность начинает прогреваться.
Как ориентироваться по солнцу:описание,фото
Ориентирование по солнцу позволяет определить три жизненно важных фактора: направление на стороны света, положение ориентирующегося относительно известных населенных пунктов и направление движения к знакомым объектам. Часто случается, что ни компаса, ни навигатора под рукой нет. В этом случае, определить стороны горизонта можно и по солнцу.
Что такое ориентирование
Самые разные ситуации могут произойти во время путешествий или прогулок за грибами. Заблудиться можно как в дремучем, густом лесу, так и в открытой степи. В любом случае, для того чтобы найти дорогу домой, нужно правильно ориентироваться в окружающем пространстве. Это значит — уметь определить стороны горизонта, свое положение по отношению к ближайшим населенным пунктам и выбрать направление движения к ним. Основы этих знаний заложены в школьной программе. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток.
За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток. За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените
Способы ориентирования по солнцу
Казалось бы, всем известно, как правильно и просто можно определить восток и запад: солнце поднимается и заходит в этих сторонах горизонта. Но, это не совсем точно. Чтобы правильно определять нужное направление, необходимо учитывать свое местонахождение – Южное полушарие или Северное, поскольку место восхода и захода солнца, по которому можно ориентироваться, различается.
Так, в Северном полушарии светило восходит на востоке и закатывается на западе только 21 марта и 23 сентября, – это дни весеннего и осеннего равноденствия. После 21 марта место восхода сдвигается ближе к северу, а в день летнего солнцестояния (21 июня) оно восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе, потому что в этот день северный полюс максимально приближен к планете Солнце. Когда близится зимний сезон, светило заходит уже ближе к югу, в день зимнего солнцестояния (22 декабря) восход происходит на юго-востоке, а закат – на юго-западе. Соответственно, касаемо Южного полушария, восход и заход происходит с точностью наоборот относительно Северного.Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат».
Ориентирование на местности по солнцу: солнечные часы
Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат». Способ заключается в определении сторон света по тени, отбрасываемой от линейного предмета. Если времени на ожидание солнечного перемещения нет, можно воспользоваться более быстрым вариантом этого метода: Для этого нужно вставить палку в землю, чтобы она отбрасывала четкую тень. Отметить первую метку на земле там, где заканчивается тень от палки. Приблизительно через 20 минут тень переместится на некоторое расстояние, это будет местом для второй метки. Необходимо соединить две получившиеся метки прямой линией, это получится ось восток-запад. Высокая палка более точно определяет направление. Необходимо встать таким образом, чтобы первая метка находилась слева, а вторая справа. Таким образом, вы встанете лицом точно на север, справа окажется восток, а слева западное направление. Это касается определения сторон северного полушария.
В южном полушарии тень будет указывать на юг, слева окажется запад, а по правую руку…
Источник