Время полного оборота земли вокруг солнца по эклиптике

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

Время и скорость вращения Земли вокруг Солнца и своей оси

Земля постоянно находится в движении, вращаясь вокруг собственной оси и вокруг Солнца. Это обуславливает происхождение разных явлений на ее поверхности: смена времен года, чередование дня и ночи. Благоприятные условия для жизни на Земле обусловлены этим движением и удачным расположением планеты относительно Солнца (примерно на удалении в 150 млн километров). Если бы планета была ближе, то с ее поверхности испарилась вода. Если дальше — все живое замерзло бы. Важную роль играет и атмосфера, защищающая от вредных космических лучей.

Остановимся подробнее на двух таких постоянных невидимых спутниках жизни, как движение Земли вокруг воображаемой линии (оси) и Солнца.

Скорость обращения Земли вокруг своей оси

Земля является третьей планетой от Солнца. Наряду со всеми остальными она вращается вокруг Солнца, а также имеет собственное вращение вокруг оси. Самыми быстрыми в Солнечной системе считаются планеты-гиганты:

Они завершают сутки за 10 часов.

Вращение Земли вокруг своей оси совершается за 23 часа 56 минут. Плюс дополнительные 4 минуты требуются на то, чтобы Солнце вернулось на исходную позицию. Скорость вращения на поверхности зависит от того, в какой точке наблюдается движение.

Если говорить об экваторе, то тут вращение Земли достигает 1670 километров в час или 465 метров в секунду. Расчеты проводятся с учетом того, что в районе экватора окружность планеты достигает свыше 40000 километров. Если планета резко перестанет двигаться, то люди и находящиеся предметы с такой же скоростью сорвутся с места и полетят вперед.

Ближе к 30-й широте вращение Земли вокруг оси снижается до 1440 километров в час, плавно опускаясь до 0 километров в час на полюсах (правило работает и в сторону Южного, и в сторону Северного полюсов). Это движение остается незаметным для людей из-за огромной массы планеты.

Из этого видео вы узнаете, почему мы не ощущаем вращения земли.

Значение для человечества

Различия в скорости движения имеют свое практическое значение. Страны предпочитают строить космодромы ближе к экватору. За счет скорости вращения планеты требуется меньшее количества топлива для выхода на орбиту, или же можно поднять большее количество полезного груза. При этом на старте у ракеты уже есть скорость в 1675 километров в час, так что ей проще разогнаться до орбитальной в 28 000 километров в час.

Луна своим воздействием постоянно стабилизирует наклон оси планеты. Из-за этого понемногу снижается скорость кручения планеты. Дважды в год, в ноябре и апреле, продолжительность суток увеличивается на 0,001 секунду.

Время полного оборота вокруг Солнца

Скорость вращения Земли вокруг Солнца составляет порядка 107 000 километров в час. Полный оборот планета делает за 365 суток, 5 часов 48 минут и 46 секунд, проходя за это время около миллиарда километров. Каждый год «набегают» лишние пять часов, которые астрономы складывают и раз в четыре года прибавляют 366 день — такой год называется високосным.

Если пересчитать, то окажется, что каждую секунду Земля пролетает в космическом пространстве около 30 километров. Даже скорость самого быстрого в мире гоночного автомобиля составляет всего около 300 километров в час — это в 350 раз меньше, чем скорость движения планеты по орбите. Человек не может адекватно представить себе таких огромных скоростей.

При вращении возникает сила, которая могла бы выбросить человека или предмет с поверхности Земли как объект, раскрученный на веревке. Но это вряд ли когда-то произойдет в обозримом будущем, поскольку эта сила практически полностью подавляется гравитацией и составляет всего лишь 0,03% от нее.

Как и вращение вокруг оси, это движение постепенно замедляется на незаметные обычным людям величины. Также ось по ходу движения понемногу отклоняется в течение года, так что попеременно меняются местами регионы, в которых:

Когда-то люди считали, что Земля является неподвижным телом, вокруг которого вращается Солнце и все прочие объекты. Многолетние наблюдения и совершенствование техники позволили постепенно разобраться в вопросе, и теперь почти все обитатели планеты знают, с какой скоростью вращается Земля, и что ей самой приходится немало трудиться, подставляя бока огромной звезде, чтобы обеспечить день/ночь и зиму/лето.

Видео

Из этого видео вы узнаете, как и с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца.

Источник

Эклиптика — Ecliptic

Эклиптики является плоскость на орбите Земли вокруг Солнца С точки зрения наблюдателя на Земле, движение Солнца вокруг небесной сферы в течение года отслеживает путь вдоль эклиптики на фоне звезд . Эклиптика — важная опорная плоскость и основа эклиптической системы координат .

СОДЕРЖАНИЕ

Видимое движение Солнца

Эклиптика — это видимый путь Солнца в течение года .

Поскольку Земле требуется один год для обращения вокруг Солнца, видимое положение Солнца занимает один год, чтобы совершить полный оборот вокруг эклиптики. С чуть более чем 365 днями в году Солнце каждый день перемещается чуть менее чем на 1 ° к востоку. Эта небольшая разница в положении Солнца по отношению к звездам заставляет любое конкретное пятно на поверхности Земли догонять (и стоять прямо к северу или югу от него) каждый день примерно на четыре минуты позже, чем если бы Земля не вращалась по орбите; Следовательно, сутки на Земле длится 24 часа, а не примерно 23 часа 56 минут звездных суток . Опять же, это упрощение, основанное на гипотетической Земле, которая вращается с одинаковой скоростью вокруг Солнца. Фактическая скорость, с которой Земля вращается вокруг Солнца, немного меняется в течение года, поэтому скорость, с которой кажется, что Солнце движется по эклиптике, также меняется. Например, Солнце находится к северу от небесного экватора около 185 дней в году и к югу от него около 180 дней. Изменение орбитальной скорости составляет часть уравнения времени .

Из-за движения Земли вокруг центра масс Земля – Луна видимый путь Солнца слегка колеблется с периодом около одного месяца . Из — за дальнейших возмущений со стороны других планет в Солнечной системе Земля-Луна барицентр качается слегка вокруг среднее положение в сложной форме.

Связь с небесным экватором

Поскольку ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости ее орбиты, плоскость экватора Земли не компланарна плоскости эклиптики, а наклонена к ней под углом примерно 23,4 °, который известен как наклон эклиптики . Если экватор проецируется наружу на небесную сферу , образуя небесный экватор , он пересекает эклиптику в двух точках, известных как точки равноденствия . Солнце в своем видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор в этих точках, одна с юга на север, другая с севера на юг. Переход с юга на север известен как весеннее равноденствие , также известное как первая точка Овна и восходящий узел эклиптики на небесном экваторе. Переход с севера на юг — это осеннее равноденствие или нисходящий узел .

Ориентация земной оси и экватора не фиксируется в пространстве, а вращается вокруг полюсов эклиптики с периодом около 26000 лет, процесс, известный как лунно-солнечная прецессия , поскольку он в основном связан с гравитационным эффектом Луны и Солнца. на экваториальной выпуклости Земли . Точно так же не фиксируется сама эклиптика. Гравитационные возмущения других тел Солнечной системы вызывают гораздо меньшее движение плоскости орбиты Земли и, следовательно, эклиптики, известное как планетарная прецессия . Совместное действие этих двух движений называется общей прецессией и меняет положение точек равноденствия примерно на 50 угловых секунд (примерно 0,014 °) в год.

Еще раз, это упрощение. Периодические движения Луны и кажущиеся периодические движения Солнца (фактически Земли на его орбите) вызывают кратковременные периодические колебания оси Земли и, следовательно, небесного экватора небольшой амплитуды, известные как нутация . Это добавляет периодическую составляющую к положению равноденствий; положения небесного экватора и (весеннего) равноденствия с полностью обновленными прецессией и нутацией называются истинным экватором и равноденствием ; позиции без нутации — средний экватор и равноденствие .

Наклон эклиптики

Наклонение эклиптики это термин , используемый астрономами для наклона Земли «с экватора относительно эклиптики, или оси вращения Земли к перпендикуляру к эклиптике. Она составляет около 23,4 ° и в настоящее время уменьшается на 0,013 градуса (47 угловых секунд) за сто лет из-за планетных возмущений .

Угловое значение наклона определяется путем наблюдения за движением Земли и других планет в течение многих лет. Астрономы производят новые фундаментальные эфемериды по мере повышения точности наблюдения и понимания динамики , и из этих эфемерид выводятся различные астрономические значения, включая наклон.

До 1983 года наклон для любой даты вычислялся из работы Ньюкомба , который анализировал положение планет примерно до 1895 года:

ε = 23 ° 27 ′ 08 ″ .26 — 46 ″ .845 T — 0 ″ .0059 T 2 + 0 ″ .00181 T 3

где ε — наклон, а T — тропические столетия от B1900.0 до рассматриваемой даты.

С 1984 года в серии Лаборатории реактивного движения в DE компьютерных сгенерированных эфемерид взял на себя в качестве фундаментальной эфемерид из астрономического альманаха . Угол наклона на основе DE200, который анализировал наблюдения с 1911 по 1979 год, был рассчитан:

ε = 23 ° 26 ′ 21 ″ .45 — 46 ″ .815 T — 0 ″ .0006 T 2 + 0 ″ .00181 T 3

Основные эфемериды JPL постоянно обновляются. В Астрономическом альманахе на 2010 год указывается:

ε = 23 ° 26 ′ 21 ″ .406 — 46 ″ .836769 T — 0 ″ .0001831 T 2 + 0 ″ .00200340 T 3 — 0 ″ .576 × 10 −6 T 4 — 4 ″ .34 × 10 −8 Т 5

Эти выражения для угла наклона предназначены для обеспечения высокой точности за относительно короткий промежуток времени, возможно, несколько столетий. Дж. Ласкар вычислил выражение порядка T 10 good до 0 ″ 0,04 / 1000 лет в течение 10 000 лет.

Все эти выражения предназначены для среднего угла наклона, то есть без учета нутации экватора. Истинное или мгновенное наклонение включает нутацию.

Самолет Солнечной системы

Большинство крупных тел Солнечной системы вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости. Вероятно, это связано с тем, как Солнечная система образовалась из протопланетного диска . Вероятно, наиболее близкое текущее представление диска известно как неизменная плоскость Солнечной системы . Орбита Земли, и , следовательно, эклиптики, наклонена чуть больше , чем на 1 ° по отношению к неизменной плоскости орбиты Юпитера находится немного больше , чем 1 / 2 ° от него, и другие крупные планеты находятся в пределах около 6 °. Из-за этого большинство тел Солнечной системы выглядят очень близко к эклиптике в небе.

Неизменная плоскость определяется угловым моментом всей Солнечной системы, по сути, векторной суммой всех орбитальных и вращательных угловых моментов всех тел системы; более 60% всего приходится на орбиту Юпитера. Эта сумма требует точного знания каждого объекта в системе, что делает ее несколько неопределенной величиной. Из-за неопределенности относительно точного местоположения неизменной плоскости и из-за того, что эклиптика хорошо определяется видимым движением Солнца , эклиптика используется в качестве базовой плоскости Солнечной системы как для точности, так и для удобства. Единственный недостаток использования эклиптики вместо неизменной плоскости состоит в том, что в геологических временных масштабах она будет двигаться против фиксированных контрольных точек на далеком фоне неба.

Небесная опорная плоскость

Эклиптика образует одну из двух фундаментальных плоскостей, используемых в качестве ориентира для позиций на небесной сфере , а другая — небесный экватор . Перпендикулярно эклиптике расположены полюса эклиптики , северный полюс эклиптики — это полюс к северу от экватора. Из двух фундаментальных плоскостей эклиптика ближе к неподвижности на фоне звезд, ее движение из-за прецессии планет составляет примерно 1/100 движения небесного экватора.

Сферические координаты , известные как эклиптическая долгота и широта или небесная долгота и широта, используются для определения положений тел на небесной сфере относительно эклиптики. Долгота измеряется положительно на восток от 0 ° до 360 ° по эклиптике от точки весеннего равноденствия, в том же направлении, в котором кажется, что движется Солнце . Широта измеряется перпендикулярно эклиптике, до + 90 ° к северу или -90 ° к югу до полюсов эклиптики, при этом сама эклиптика составляет 0 ° широты. Для полной сферической позиции также необходим параметр расстояния. Для разных объектов используются разные единицы измерения расстояния. В Солнечной системе используются астрономические единицы , а для объектов вблизи Земли используются радиусы Земли или километры . Соответствующая правая прямоугольная система координат также иногда используется; х Оу направлена в день весеннего равноденствия, то у оси х 90 ° на восток, а г ось в направлении север полюса эклиптики ; астрономическая единица является единицей измерения. Символы для эклиптических координат несколько стандартизированы; см. таблицу.

Эклиптические координаты удобны для определения положения объектов Солнечной системы , поскольку орбиты большинства планет имеют небольшие наклоны к эклиптике и поэтому всегда появляются относительно близко к ней на небе. Поскольку орбита Земли, а следовательно, и эклиптика, очень мало перемещаются, это относительно фиксированная точка отсчета по отношению к звездам.

Из-за прецессионного движения точки равноденствия эклиптические координаты объектов на небесной сфере непрерывно меняются. Указание положения в эклиптических координатах требует указания конкретного равноденствия, то есть равноденствия определенной даты, известной как эпоха ; координаты относятся к направлению равноденствия на эту дату. Например, в Астрономическом альманахе гелиоцентрическое положение Марса в 0 часов земного времени 4 января 2010 г. указано как: долгота 118 ° 09 ’15 «0,8, широта +1 ° 43′ 16» 0,7, истинное гелиоцентрическое расстояние 1,6302454 а. равноденствие и эклиптика даты. Это определяет среднее равноденствие 4 января 2010 г. в 0 ч TT, как указано выше , без добавления нутации.

Затмения

Поскольку орбита Луны наклонена к эклиптике всего на 5,145 °, а Солнце всегда очень близко к эклиптике, затмения всегда происходят на ней или рядом с ней. Из — за наклоном Луны «ю.ш. орбит , затмения не происходят на каждое соединении и оппозиции Солнца и Луны, но только тогда , когда Луна находится вблизи восходящего или нисходящего узла в то же время она находится в соединении ( новый ) или оппозиция ( полная ). Эклиптика названа так потому, что древние отмечали, что затмения происходят только тогда, когда Луна пересекает ее.

Равноденствия и солнцестояния

Точные моменты равноденствий и солнцестояний — это моменты, когда кажущаяся эклиптическая долгота (включая эффекты аберрации и нутации ) Солнца составляет 0 °, 90 °, 180 ° и 270 °. Из — за возмущения на орбите Земли и аномалии календаря , даты их не фиксированы.

В созвездиях

Эклиптика в настоящее время проходит через следующие созвездия :

Астрология

Эклиптика образует центр зодиака , небесный пояс шириной около 20 ° по широте, через который , кажется, всегда движутся Солнце , Луна и планеты . Традиционно этот регион делится на 12 знаков 30 ° долготы, каждый из которых соответствует движению Солнца за один месяц. В древние времена знаки соответствовали примерно 12 созвездиям, расположенным по обе стороны эклиптики. Эти знаки иногда все еще используются в современной терминологии. « Первая точка Овна » была названа, когда Солнце мартовского равноденствия фактически находилось в созвездии Овна ; с тех пор он переместился в Рыбы из-за прецессии равноденствий .

Источник