Эклиптика в астрономии – особенности движения и положения небесных тел в одной плоскости

Эклиптика

Эклиптика — воображаемая линия (большой круг небесной сферы), по которой Солнце в течение года перемещается среди звезд.

Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака и созвездию Змееносца. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Название «эклиптика» (греч. εικλειπτική — «затменная» линия) связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом, или драконическим периодом.

Большинство планет Солнечной системы движется вблизи плоскости эклиптики, в одном направлении с вращением Солнца.

Солнце и планеты находятся почти на одном уровне не случайно. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна — Земля, а также вследствие возмущений орбиты Земли от других планет, истинное Солнце не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца».

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат.

Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости.

Слово «экватор» означает «линия равенства». Он называется так потому, что звёзды, находящиеся в этой области, проводят над горизонтом столько же времени, сколько и ниже его. То же происходит с Солнцем два раза в год во время равноденствий.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Что такое «плоскость эклиптики»

Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит.

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Постоянство угла наклона устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости – эклиптике.

Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

• склонение +66,64°;
• прямое восхождение – 18 ч. 00 мин.

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона. Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики, благодаря чему на планете есть смена времён года.

Зодиак

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными созвездиями. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха — в результате постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий, то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой навстречу видимому годичному движению Солнца, эти точки ныне находятся в других созвездиях:

• весеннего равноденствия под знаком Овна;
• осеннего равноденствия — под знаком Весов;
• зимнего солнцестояния — под знаком Козерога;
• летнего солнцестояния – под знаком Рака.

Зодиак – это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики.

Эклиптика планет Солнечной системы

В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости. Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета – Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца – в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно. А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее.

Так, например, карликовая планета, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту. Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е.

(а. е. – астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца – 150 миллионов километров),

чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой.

Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым, чтобы четко определить линию эклиптики в следующей последовательности:

1. На западе, прямо над заходящим Солнцем, будет видна блестящая планета Венера.
2. Луна находится низко на востоке, чуть выше горизонта.
3. Ещё выше можно увидеть Марс, который даст третью точку.
4. Примерно через 2 часа поднимется Сатурн на востоке, определив ещё одну точку.

Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Эклиптика в литературе

У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.

Видео

Эклиптика в астрономии – особенности движения и положения небесных тел в одной плоскости

Люди в древности считали, что все звезды располагаются на небесной сфере, которая как единое целое вращается вокруг Земли. Уже более 2.000 лет тому назад астрономы стали применять способы, которые позволяли указать расположение любого светила на небесной сфере по отношению к другим космическим объектам или наземным ориентирам. Представлением о небесной сфере удобно пользоваться и теперь, хотя мы знаем, что этой сферы реально не существует.

Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, для различных расчетов, например вычисления времени восхода и захода светил.

Построим небесную сферу и проведем из ее центра луч по направлению к звезде А.

Там, где этот луч пересечет поверхность сферы, поместим точку А₁ изображающую эту звезду. Звезда В будет изображаться точкой В₁. Повторив подобную операцию для всех наблюдаемых звезд, мы получим на поверхности сферы изображение звездного неба – звездный глобус. Ясно, что если наблюдатель находится в центре этой воображаемой сферы, то для него направление на сами звезды и на их изображения на сфере будут совпадать.

• Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя)
• Каков радиус небесной сферы? (Произвольный)
• Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра).

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположение светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д, отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними. Расстояния между звездами на небесной сфере можно выражать только в угловой мере. Эти угловые расстояния измеряются величиной центрального угла между лучами, направленными на одну и другую звезду, или соответствующими им дугами на поверхности сферы.

Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно запомнить такие данные: угловое расстояние между двумя крайними звездами ковша Большой Медведицы (α и β) составляет около 5°, а от α Большой Медведицы до α Малой Медведицы (Полярной звезды) – в 5 раз больше – примерно 25°.

Простейшие глазомерные оценки угловых расстояний можно провести также с помощью пальцев вытянутой руки.

Только два светила – Солнце и Луну – мы видим как диски. Угловые диаметры этих дисков почти одинаковы – около 30′ или 0,5°. Угловые размеры планет и звезд значительно меньше, поэтому мы их видим просто как светящиеся точки. Для невооруженного глаза объект не выглядит точкой в том случае, если его угловые размеры превышают 2–3′. Это означает, в частности, что наш глаз различает каждую по отдельности светящуюся точку (звезду) в том случае, если угловое расстояние между ними больше этой величины. Иначе говоря, мы видим объект не точечным лишь в том случае, если расстояние до него превышает его размеры не более чем в 1700 раз.

Отвесная линия Z,Z’, проходящая через глаз наблюдателя (точка С), находящегося в центре небесной сферы, пересекает небесную сферу в точках Z — зенит, Z’ — надир.

Зенит – эта наивысшая точка над головой наблюдателя.

Надир – противоположная зениту точка небесной сферы.

Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется горизонтальной плоскостью (или плоскостью горизонта).

Математическим горизонтом называется линия пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр небесной сферы.

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Движутся ли звезды по небосводу? Оказывается, движутся все и притом одновременно. В этом легко убедиться, наблюдая звездное небо (ориентируясь по определенным предметам).

Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли.

На полученном снимке каждая звезда оставила свой след в виде дуги окружности . Но есть и такая звезда, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Эту звезду назвали Полярной. Она в течение суток описывает окружность малого радиуса и всегда видна почти на одной и той же высоте над горизонтом в северной стороне неба. Общий центр всех концентрических следов звезд находится на небе неподалеку от Полярной звезды. Эта точка, в которую направлена ось вращения Земли, получила название северный полюс мира. Дуга, которую описала Полярная звезда, имеет наименьший радиус. Но и эта дуга, и все остальные — независимо от их радиуса и кривизны — составляют одну и ту же часть окружности. Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности – 360°. Ведь сутки – это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса – 7,5°.

Звезды в течение суток описывают тем большие окружности, чем дальше от Полярной звезды они находятся.

Ось суточного вращения небесной сферы называют осью мира (РР’).

Точки пересечения небесной сферы с осью мира называют полюсами мира (точка Р — северный полюс мира, точка Р’ — южный полюс мира).

Полярная звезда расположена вблизи северного полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — северный полюс мира, направление нашего взгляда совпадает с осью мира. Южный полюс мира находится в южном полушарии небесной сферы.

Плоскость ЕАWQ, перпендикулярная оси мира РР’ и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора, а линия пересечения ее с небесной сферой — небесным экватором.

Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира.

Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Ось мира, полюса мира и небесный экватор аналогичны оси, полюсам и экватору Земли, так как перечисленные названия связаны с видимым вращением небесной сферы, а оно является следствием действительного вращения земного шара.

Плоскость, проходящая через точку зенита Z, центр С небесной сферы и полюс Р мира, называют плоскостью небесного меридиана, а линия пересечения ее с небесной сферой образует линию небесного меридиана.

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р’, надир Z’

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Полуденная линия NS — это линия пересечения плоскостей меридиана и горизонта. N – точка севера, S – точка юга

Она названа так потому, что в полдень тени от вертикальных предметов падают по этому направлению.

• Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).
• В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).
• Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).
• Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси, покоятся).

Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5°. Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения).

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией.

Один оборот земная ось совершает за 25 776 лет – этот период называется платоническим годом. Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α Малой Медведицы. Полярной называется та звезда, которая на сегодняшний день находится вблизи Северного полюса мира. В наше время, примерно с 1100 года, такой звездой является альфа Малой Медведицы – Киносура. Раньше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами.

На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад. В 2100 г полюс мира будет всего в 28′ от Полярной звезды – сейчас в 44′. В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).

Как найти в небе Полярную звезду?

Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды “ковша”) мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами “ковша” – это и есть Полярная звезда.

В созвездии, которое нередко называют Малый Ковш, Полярная звезда является самой яркой. Но так же, как и большинство звезд ковша Большой Медведицы, Полярная — звезда второй величины.

А вот так выглядит звездное небо на 15 сентября, 21 час.

Летний (летне-осенний) треугольник = звезда Вега (α Лиры, 25,3 св. лет), звезда Денеб (α Лебедя, 3230 св. лет), звезда Альтаир (α Орла, 16,8 св. лет)

Небесные координаты

Чтобы отыскать на небе светило, надо указать, в какой стороне горизонта и как высоко над ним оно находится. С этой целью используется система горизонтальных координат – азимут и высота. Для наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, нетрудно определить вертикальное и горизонтальное направления.

Первое из них определяется с помощью отвеса и изображается на чертеже отвесной линией ZZ’, проходящей через центр сферы (точку О).

Точка Z, расположенная прямо над головой наблюдателя, называется зенитом.

Плоскость, которая проходит через центр сферы перпендикулярно отвесной линии, образует при пересечении со сферой окружность – истинный, или математический, горизонт.

Высота светила отсчитывается по окружности, проходящей через зенит и светило, и выражается длиной дуги этой окружности от горизонта до светила. Эту дугу и соответствующий ей угол принято обозначать буквой h.

Высота светила, которое находится в зените, равна 90°, на горизонте – 0°.

Положение светила относительно сторон горизонта указывает его вторая координата – азимут, обозначаемый буквой А. Азимут отсчитывается от точки юга в направлении движения часовой стрелки, так что азимут точки юга равен 0°, точки запада – 90° и т. д.

Горизонтальные координаты светил измеряют для определения времени или географических координат различных пунктов на Земле. На практике, например в геодезии, высоту и азимут измеряют специальными угломерными оптическими приборами – теодолитами.

Чтобы создать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. Для этого нужно выбрать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, – систему экваториальных координат.

Система экваториальных координат сходна с системой географических координат на земном шаре. Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат – широты и долготы.

Географическая широта — это угловое расстояние пункта от земного экватора. Географическая широта (φ) отсчитывается по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Долгота — угол между плоскостью меридиана данного пункта и плоскостью начального меридиана. Географическая долгота (λ) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30′ восточной долготы и 55°45′ северной широты.

Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга.

Склонение – угловое расстояние светил от небесного экватора. Склонение обозначают буквой δ. В северном полушарии склонения считают положительными, в южном — отрицательными.

Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением. Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия γ, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Оно отсчитывается от точки весеннего равноденствия γ против часовой стрелки, т. е. навстречу суточному вращению неба. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения.

Прямое восхождение — угол между плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через светило (круга склонения), и плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через лежащую на экваторе точку весеннего равноденствия (начального круга склонений). Прямое восхождение обозначается буквой α

Склонение и прямое восхождение (δ, α) называют экваториальными координатами.

Склонение и прямое восхождение удобно выражать не в градусах, а в единицах времени. Учитывая, что Земля делает один оборот за 24 ч, получаем:

360° — 24 ч, 1 ° — 4 мин;

15° — 1 ч, 15′ —1 мин, 15″ — 1 с.

Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°.

Если не нужна особая точность, то небесные координаты для звезд можно считать неизменными. При суточном вращении звездного неба вращается и точка весеннего равноденствия. Поэтому положения звезд относительно экватора и точки весеннего равноденствия не зависят ни от времени суток, ни от положения наблюдателя на Земле.

Экваториальная система координат изображена на подвижной карте звездного неба.

Астрономия

Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке

Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера

. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке

Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке

План урока:

Виды движения планет

Первое представление о расположении планет на небосводе высказал Птолемей в трактате «Великое математическое построение по астрономии». Ученый предположил, что небесные тела движутся по кругу. Птолемей утверждал, что движение планет, как Солнца и Луны, происходит вокруг Земли. Даная теория просуществовала до работ Коперника и была принята, как в западном, так и в арабском мире.

Коперником была создана гелиоцентрическая система. Он объяснил, что Земля – это не центр Вселенной, а движение планет происходит вокруг Солнца по орбитам. Все свои утверждения он высказал в работе «О вращении небесных сфер», которую издали в 1543 году.

Последователем Коперника стал астроном Тихо Браге. На собственном острове он установил огромные бронзовые круги, на которых отмечал свои результаты наблюдения за движением небесных тел. Его результаты попали в руки математику Иоганну Кеплеру, который и установил 3 закона движения планет.

Первый закон движения планет. Кеплер работал с тем, что планеты движутся по круглой орбите. Однако его расчеты имели множество расхождений с реальными наблюдениями. И тогда ученый предположил, что орбиты имеют форму эллипса. У каждой эллипсовидной орбиты есть два фокусы, представляющие собой заданные точки. Следовательно, 1-й закон Кеплера гласит:

Второй закон движения планет. Чтобы понять закон, необходимо от Солнца провести радиус-вектор к планете. Небесное Светило при этом должно находиться в одном из фокусов орбиты. За одно и тоже время этот радиус-вектор будет описывать равные площади на плоскости, в которой происходит движение планеты вокруг Солнца.

Второй закон Кеплера:

Третий закон движения планет. Абсолютно все орбиты планет имеют точку максимально приближенную к Солнцу (перигелий) и точку максимально отдаленную от Солнца (афелий). Отрезок между этими двумя точками именуют большой осью орбиты. Разделив данный отрезок пополам получают большую полуось, которая как раз и используется в астрономии.

Этот закон используется для того, чтобы вычислить продолжительность года – периода, за который планета совершает полный оборот вокруг Солнца (Т). Для того чтобы получить это значение, достаточно знать расстояние между Солнцем и планетой (а).

В современной астрономии существует несколько видов движения планет:

• петлеобразное;
• попятное;
• прямое.

Перед тем как познакомиться с каждым видом движения планет в Солнечной системе более подробно, важно отметить, что все планеты условно делят на верхние и нижние, либо же внутренние и внешние. К числу нижних (внутренних) относят Меркурий и Венеру, к числу верхних (внешних) – все остальные (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Данная классификация производится по отношению к земной орбите.

У нижних планет во время видимого движения, как и у Луны, происходит смена фаз. Во время своего движения Меркурий и Венера периодически располагаться между Землей и Солнцем или за Солнцем. В этот момент планеты не видны, так как они теряются в солнечных лучах. Период, когда внутренняя планета максимально приближена к Земному шару называют нижним соединением. Соответственно, верхнее соединение – это период максимального отдаления планеты. При разных положениях освещенного Солнцем полушария внутренней планеты с Земли его будет видно по-разному. Во время нижнего соединения планета поворачивается к Земному шару своей неосвещенной стороной, поэтому наблюдатель ее не видит. Отклоняясь немного в сторону от этого положения, она начинает приобретать вид серпа. Чем больше угловое расстояние между планетой и Солнцем, тем больше размер видимого серпа. В тот момент, когда угол при планете между направлениями на Землю и на Светило достигает отметки 90 0 , наблюдателю видна ровно половина освещенной стороны внутренней планеты. Полностью освещенной стороной планета поворачивается при верхнем соединении, но из-за солнечных лучей ее не видно. Это совершенно нехарактерно для верхних планет, так как к наблюдателю с Земли они всегда будут повернуты освещенной Солнцем стороной. Предположим, что наблюдатель с Земного шара переместился в точку, которая расположена за орбитой Сатурна, то смену фаз он уже будет наблюдать и на Земле, и на Марсе, и на Юпитере, и на Сатурне. Эти планеты уже будут обращены к нему частично видимой, а частично невидимой стороной. Увидеть фазы планет с Земли в бинокль просто невозможно, для этого потребуется другое оборудование, например телескоп.

Попятное, прямое и петлеобразное движение планет

Прямым движением планет называют движение небесных тел с запада на восток, то есть по направлению движения Солнца.

Попятное, или как его еще называют ретроградное движение планет – представляет собой перемещение небесных сфер по отношению к звездам по небосводу с востока на запад. Другими словами данное направление является противоположным движению Солнца и Луны.

Видимое движение солнечных планет всегда изучается с учетом движения планеты, за которой наблюдаем, и самим Земным шаром по своим орбитам вокруг Светила. Исходя из закона Ньютона о всемирном тяготении, чем дальше планета расположена от Солнца, тем меньше скорость ее обращения. Из-за разной скорости движения в момент «противостояния», планета, расположившаяся ближе к Солнцу, начинает «обгонять» ту, которая находится на более удаленном расстоянии. Кроме этого, во время попятного движения, человек фиксирует, что планеты движутся по петлям, возникающим в результате наклона планетарных орбит относительно плоскости эклиптики. Другими словами, попятное движение внешних планет возникает не потому что они начинают двигаться в обратном направлении, а потому что в определенные моменты Земля обгоняет другие небесные сферы из-за своей приближенности к Солнцу и более высокой скорости вращения по своей орбите.

Эклиптика. Движение Солнца по эклиптике

Еще древние астрономы, наблюдая за небесными светилами,зафиксировали, что в полдень, на протяжении года Солнце находится на разной высоте. Также, если в полночь летом или зимой, весной или осенью посмотреть на горизонт с южной его стороны, то отчетливо можно увидеть разные созвездия. Например: те, которые просматриваются летом, совсем не увидеть зимой. И кардинально наоборот: летние звезды в созвездиях совсем не просматриваются в зимнее время. Исходя из этих наблюдений, было установлено годичное движение Солнца относительно звезд. В науке появился термин эклиптика.

Мы уже знаем, что движение Солнца понятие условное. Кажущееся движение звезды происходит в связи с движением Земли вокруг Солнца. Суточное движение Земли, то есть полный оборот вокруг своей оси,происходит за 23 часа 56 минут 4 секунды. Соответственно Солнце за сутки смещается на небе на 1°. А время, в течение которого оно проходит весь круг по небесной сфере, называется годом. Он равен 365 суткам и 6 часам. Каждый четвертый год принято считать високосным, так как за это время накапливаются лишние сутки. Поэтому в високосном году на одни сутки больше, их 366.

Зодиакальные созвездия

Двигаясь по своей орбите, Земля в течение года делает один круг. Солнце, двигаясь по линии эклиптики, в течение года проходит через 13 созвездий, которые принято называть зодиакальными.

Источник

Другими словами: созвездия, которые находятся вдоль эклиптики, и называются зодиакальными.

В современной астрономии выделяют 13, а не 12, как было раньше, зодиакальных созвездий. Еще древние астрономы каждому из них дали свое имя, которое закрепилось за созвездием на многие годы. Как правило, при выборе названия, учитывалось сходство с определенным предметом, животным, образом. Сегодня каждый знает их названия. Зодиакальными созвездиями являются:

1. Овен.
2. Телец.
3. Близнецы.
4. Рак.
5. Лев.
6. Дева.
7. Весы.
8. Скорпион.
9. Змееносец.
10. Стрелец.
11. Козерог.
12. Водолей.
13. Рыбы.

Если начать отчет движения Солнца с Овна (19 апреля – 3 мая), то ровно через год звезда снова окажется в этом же созвездии. Луна пройдет через все зодиакальные созвездия за меньший промежуток времени, всего за месяц. Ведь для полного оборота вокруг Земли ей нужно всего 27 дней. С разной скоростью будут перемещаться по созвездиям и планеты. Все зависит от их удаленности от Земли и Солнца. Точкой отсчета для зодиакальных созвездий стала точка весеннего равноденствия – 20 марта.

Большое количество ярких звезд входит в состав каждого зодиакального созвездия. Именно эти звезды помогли поделить небо на определенные участки, и каждое зодиакальное созвездие обрело свои границы. Вот лишь некоторые из самых ярких звезд. В созвездии Близнецов сияет звезда Поллукс, Альхена и Кастор, Скорпион имеет Саргас и Антарес, Стрелец – Нунки и Каус Аустралис, Лев – Альгиеба и др.

Напомним, что современные границы созвездий были официально определены в 1928 году Международным астрономическим союзом.

Овен

Относится к древним созвездиям. Его знали еще в Древней Греции. Расположено в Северном полушарии. Созвездие отлично видно на всей территории России. Лето, осень, зима – это лучшее время для наблюдения. По легенде Овен – это волшебный баран, который имел скрученные рога (золотое руно). Именно за золотым руно отправились аргонавты (в древнегреческой мифологии участники похода в Колхиду (побережье Чёрного моря) на корабле «Арго»).

Состоит созвездие из 57 видимых невооруженным глазом звезд. По своим размерам Овен занимает 39 место среди 88 зарегистрированных современных созвездий. Имеет яркие звезды: Хамаль, Шератан, Мезартим, Ботейн.

Телец

Созвездие относится к древним. У многих народов это животное было священным и почитаемым. Хорошо виден Телец на всей территории страны. Без всяких приборов можно рассмотреть 216 звезд, которые входят в состав Тельца. Находится в Северном полушарии. Лучшее время для наблюдения ноябрь – январь. Среди ярких звезд выделяют: Альдебаран, Нат, Альциона. Находится на 17 месте по занимаемой площади на небе.

Близнецы

Созвездие находится в Северном полушарии, имеет две достаточно яркие звезды (Кастор и Поллукс), расположенные недалеко друг от друга. Они изображают головы братьев-близнецов. Их ноги находятся на Млечном Пути и направлены на юго-запад. Лучше всего видно Близнецов в декабре-январе. Можно рассмотреть невооруженным взглядом 70 звезд, занимает 30 место по площади.

Рак

Созвездие Северного полушария, находится по занимаемой площади на 31 месте. Относится к самым древним и неприметным. Лучшее время для наблюдения январь-февраль. Очень интересна история этого зодиакального созвездия.Когда Геракл вел борьбу с Лернейской Гидрой, на него напал морской Рак. Храбрый воин победил злодея. Но богиня Гера, которая невзлюбила Геракла, увековечила Рака, поместив на небо.60 звезд Рака можно рассмотреть без приборов только в довольно ясную ночь при отсутствии каких-либо помех. Альтарф и Акубенс – это яркие звезды созвездия.

Лев

Созвездие Северного полушария, стоит по занимаемой площади на 12 месте. Невооруженным взглядом можно увидеть 70 звезд. Лучшие месяцы для наблюдения февраль – март. Туловище Льва представлено трапецией из 4 ярких звезд. Голова – дугой из звезд. Самая яркая звезда созвездия – Регул, бело-голубого цвета.

Дева

На первом месте по величине среди зодиакальных и второе место среди всех 88 зарегистрированных созвездий занимает Дева. Находится в Южном полушарии. Созвездие имеет форму пятиугольника. В Деве расположилась точка осеннего равноденствия. Лучше наблюдать за созвездием в марте и апреле.95 звезд Девы можно увидеть без каких-либо приборов. Примечательными в созвездии являются звезды Поррима, Спика и квазар №3С 273, который относится к самым ярким.

Весы

Созвездие находится в Южном полушарии, занимает 29 место по площади. Одно из достаточно узнаваемых на небосводе. Без приборов можно рассмотреть 83 звезды. Апрель и май – это лучшие месяцы для наблюдения за Весами. Полностью можно увидеть созвездие только в центре и на юге России. Интересна история происхождения Весов. Этот предмет брала с собой дочь Зевса и богини Фемиды Астрея, когда посещала Землю. Завязав глаза, она с весами в руках пыталась справедливо оценить земную жизнь и выявить лжецов, обманщиков и нарушителей законов. За это Зевс и решил увековечить этот предмет в знак памяти о своей дочери.

Скорпион

Созвездие расположилось в Южном полушарии, на Млечном Пути и имеет отчетливый рисунок, в котором просматривается Скорпион. Настоящей жемчужиной зодиакального созвездия считается красный сверхгигант Антарес. Диаметр и светимость этой звезды в сотни раз превышают показатели Солнца. Также в составе Скорпиона несколько звездных систем. 100 звезд можно наблюдать невооруженным глазом. Лучшее время для наблюдения – конец лета. Занимает 33 место по площади.

Змееносец

Находится в Южном полушарии, на 11 месте по площади. Характеризуется большим скоплением звезд, 100 из которых видно без оптических приборов. Свое название зодиакальное созвездие приобрело еще в древности. В образе Змееносца изображен целитель Асклепий, который имел дар исцелять людей. Среди ярких звезд выделяют Рас Альхаге, Сабик.

Стрелец

Находится в Южном полушарии. Занимает 15 место по площади. 115 звезд этого созвездия видны невооруженным взглядом. Главными звездами Стрельца являются Каус Аустралис, Нунки, Дзета Асцелла. Хорошо видно созвездие на юге Росси, идеальные месяцы для наблюдения июль-август.

Козерог

Расположилось созвездие в Южном полушарии, по площади оно занимает 40 место. Всего 50 звезд созвездия можно рассмотреть без оптических приборов. Хорошо видно на юге и в центре России. Наилучшие месяцы для наблюдения июль – август. Козерог – это фантастическое существо, которое имеет козлиное тело с рыбьим хвостом. Примечательным в Козероге есть шаровое скопление М30.

Водолей

Относится к довольно древним и большим зодиакальным созвездиям. Находится на 10 месте по площади. 90 звезд можно наблюдать невооруженным глазом. К самым ярким относят Садальсууд и Садальмелик, Скат. Лучшее время для наблюдения – август и сентябрь. Лучшее место – центр и юг страны. У греков в образе Водолея видим нескольких персонажей Ганимеда, Девкалиона, Кекропа. Древние народы считали Водолея довольно важным созвездием, олицетворяющим божественного существа Ан. Именно он поил землю живительной влагой.

Рыбы

Созвездие находится в Северном полушарии, занимает 14 место по площади. Без оптических приборов можно увидеть 75 звезд. Благоприятное время для наблюдения – начало осени. Само созвездие неброское, относится к категории тусклых. Оно состоит из Северной (три звезды) и Западной рыбы(семь звезд), которые соединяются воображаемой полосой.

Астрологи, в отличие от астрономов, выделяют только 12 зодиакальных знаков.Для каждого из них они составляют гороскопы, которыми люди успешно пользуются как ежедневно, так и на протяжении всего года. Временные границы астрологических созвездий условные и совсем не совпадают с астрономическими. Астрологи поделили всю эклиптическую окружность на 30 градусные дуги и получили 12 знаков Зодиака, которые соответствуют определенному месяцу в году. Змееносца в списке нет. Согласно астрономии Солнце в созвездии Скорпиона находится 7 дней, в астрологии это время увеличено до одного месяца.

Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика

Урок 7. Астрономия 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика”

Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере. Находясь в средних широтах, мы можем каждое утро наблюдать за тем, как оно появляется из-за горизонта в восточной части неба. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. После этого Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Ещё в глубокой древности люди, наблюдавшие за перемещением Солнца по небу, обнаружили, что его полуденная высота меняется с течением года, как меняется и вид звёздного неба.

Если в течение года ежедневно отмечать положение Солнце на небесной сфере в момент его кульминации (то есть указывать его склонение и прямое восхождение), то мы получим большой круг, представляющий проекцию видимого пути центра солнечного диска в течение года. Этот круг древними греками был назван эклиптикой, что переводится, как ‘затмение’.

Конечно же, перемещение Солнца на фоне звёзд — это кажущееся явление. И вызвано оно вращением Земли вокруг Солнца. То есть, по сути, в плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца — её орбита.

Мы уже с вами говорили о том, что эклиптика пересекает небесный экватор в двух точках: в точке весеннего равноденствия (точка овна) и в точке осеннего равноденствия (точка весов).

Кроме точек равноденствия, на эклиптике выделяют ещё две промежуточные точки, в которых склонение Солнца бывает наибольшим и наименьшим. Эти точки получили название точек солнцестояния. В точке летнего солнцестояния (она ещё называется точкой рака) Солнце имеет максимальное склонение — +23 о 26’. В точке зимнего солнцестояния (точка козерога) склонение Солнца минимально и составляет –23 о 26’.

Созвездия, по которым проходит эклиптика получили названия эклиптические.

Ещё в Древней Месопота́мии было замечено, что Солнце, при своём видимом годовом движении проходит через 12 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы.

Позже, древние греки назвали этот пояс Поясом Зодиака. Дословно это переводится, как «круг из животных». И действительно, если посмотреть на названия зодиакальных созвездий, то несложно увидеть, что их половина в классическом греческом зодиаке представлена в виде животных (помимо мифологических существ).

Изначально эклиптические знаки зодиака совпадали с зодиакальными, так как ещё не было чёткого разделения созвездий. Начало отсчёта знаков зодиака было установлено от точки весеннего равноденствия. А зодиакальные созвездия делили эклиптику на 12 равных частей.

Сейчас же зодиакальные и эклиптические созвездия не совпадают: зодиакальных созвездий 12, а эклиптических — 13 (в них добавлено созвездие Змееносца, в котором Солнце находится с 30 ноября по 17 декабря. Помимо этого, из-за прецессии земной оси, точки весеннего и осеннего равноденствий постоянно смещается.

Прецессия (или предварение равноденствий) — это явление, возникающее из-за медленного раскачивания оси вращения земного шара. В этом цикле созвездия идут в обратную сторону, по сравнение с обычным годичным циклом. При этом получается, что точка весеннего равноденствия примерно каждые 2150 лет смещается на один знак зодиака по ходу часовой стрелки. Так с 4300 года по 2150 год до нашей эры эта точка располагалась в созвездии Тельца (эра Тельца), с 2150 года до нашей эры по 1 год нашей эры — в созвездии овна. Соответственно, сейчас, точка весеннего равноденствия находится в Рыбах.

Как мы уже упоминали, за начало движение Солнца по эклиптике принимается день весеннего равноденствия (около 21 марта). Суточная параллель Солнца под влиянием его годового движения непрерывно смещается на шаг склонения. Поэтому общее движение Солнца на небе происходит как бы по спирали, которая является результатом сложения суточного и годового движения. Итак, двигаясь по спирали, Солнце увеличивает своё склонение примерно на 15 минут в сутки. При этом продолжительность светового дня в Северном полушарии растёт, а в Южном — убывает. Это увеличение будет происходить до тех пор, пока склонение Солнца не достигнет +23 о 26’, что произойдёт примерно 22 июня, в день летнего солнцестояния. Название «солнцестояние» связано с тем, что в это время (примерно 4 дня) Солнце практически не изменяет своего склонения (то есть как бы «стоит»).

После солнцестояния следует уменьшение склонения Солнца и длинный день начинает постепенно убывать до тех пор, пока день и ночь не сравняются (то есть примерно до 23 сентября).

После прохождения точки осеннего равноденствия, Солнце меняет своё склонение на южное. В Северном полушарии день продолжает убывать, а в Южном, наоборот, возрастает. И это будет продолжаться до тех пор, пока Солнце не достигнет точки зимнего солнцестояния (примерно до 22 декабря). Здесь Солнце опять примерно 4 дня практически не будет изменять своего склонения. В это время в Северном полушарии наблюдаются самые короткие дни и самые длинные ночи. В Южном наоборот, в разгаре лето и самый длинный день.

Через 4 дня, для наблюдателя в Северном полушарии, склонение Солнца начнёт постепенно увеличиваться и, примерно, через три месяца светило опять придёт в точку весеннего равноденствия.

Теперь давайте переместимся на Северный полюс. Здесь суточное движение Солнца практически параллельно горизонту. Поэтому в течение полугода Солнце не заходит, описывая круги над горизонтом — наблюдается полярный день.

Через полгода склонение Солнца поменяет свой знак на минус, на Северном полюсе начнётся полярная ночь. Она также будет длиться около полугода.

Переместимся на экватор. Здесь наше Солнце, как и все другие светила, восходит и заходит перпендикулярно плоскости истинного горизонта. Поэтому на экваторе день всегда равен ночи.

Теперь давайте обратимся к карте звёздного неба и немного поработаем с ней. Итак, мы уже знаем, что карта звёздного неба представляет собой проекцию небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в экваториальной системе координат. Напомним, что в центре карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от нуля до двадцати трёх часов).

Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов.

Для того, чтобы по карте звёздного неба определять вид неба в любое время суток выбранной даты года, к ней прилагается накладной круг, внутри которого начерчены оцифрованные пересекающиеся овалы, а по наружному краю круга нанесена шкала с делениями, которые соответствуют часам суток.

В накладном круге делается вырез по тому овалу, который является наиболее близким к широте места наблюдения. Полученный контур выреза будет представлять собой горизонт с основными его точками: севера, юга, запада и востока.

Для определения вида звёздного неба в конкретный момент времени на интересующую нас дату, необходимо совместить накладной круг и карту так, чтобы штрих момента времени совпал со штрихом этой даты. Тогда в отверстие накладного круга вы увидите звёздное небо на нужный вам день и час.

На контуре выреза, между его точками Ю, В и С, расположатся звезды, которые восходят в этот момент, а между точками Ю, 3 и С — звезды, которые заходят. Те звёзды, которые закрыл накладной круг, будут не видны.

Однако с помощью подвижной карты можно определять не только моменты восхода и захода звёзд, но и других светил, в том числе, и Солнца.

Как мы говорили, видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. На карте она представлена овалом, который несколько смещён относительно Северного полюса мира. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия (они обозначены символами овна и весов). Две другие точки — точки летнего и зимнего солнцестояний — на нашей карте обозначены кружочком и ромбиком соответственно.

Чтобы можно было определять время восхода и захода Солнца или планет, необходимо предварительно нанести их положение на карту. Для Солнца это не составляет большого труда: достаточно приложить линейку к Северному полюсу мира и штриху заданной даты. Точка пересечения линейки с эклиптикой покажет положение Солнца на эту дату.

Теперь давайте с помощью подвижной карты звёздного неба определим экваториальные координаты Солнца, например, на 18 октября. А также найдём примерное время его восхода и захода на эту дату.

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°.

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 является важной опорной плоскостью и основой эклиптической системы координат .

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Видимое движение Солнца
• 2 Связь с небесным экватором
• 3 Наклон эклиптики
• 4 Самолет Солнечной системы
• 5 Небесная опорная плоскость
• 6 затмений
• 7 Равноденствия и солнцестояния
• 8 В созвездиях
• 9 Астрология
• 10 См. Также
• 11 Примечания и ссылки
• 12 Внешние ссылки

Видимое движение Солнца

Эклиптика – это видимый путь Солнца в течение года .

Поскольку Земле требуется один год, чтобы вращаться 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 изменяет 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

Наклон эклиптики – это термин, используемый астрономами для обозначения наклона экватора Земли по отношению к эклиптике 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 рассчитывался из работы Ньюкомба , который примерно до 1895 года анализировал положение планет:

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 серия компьютерных эфемерид DE Лаборатории реактивного движения стала основной эфемеридой 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

где и далее T – это юлианские века от J2000.0 .

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 ″ T 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 0,04 дюйма / 1000 лет на протяжении 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

Вид сверху и сбоку на плоскость эклиптики с планетами Меркурий , Венеру , Землю и Марс . Большинство планет вращается вокруг Солнца почти в той же плоскости, в которой вращается Земля, – эклиптике.		Четыре планеты выстроились вдоль эклиптики в июле 2010 года, показывая, как планеты вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости. Фотография сделана на закате, глядя на запад над Суракартой, Ява, Индонезия.

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 к северному полюсу эклиптики; астрономическая единица – это единица измерения. Символы для эклиптических координат несколько стандартизированы; см. таблицу.

Краткое изложение обозначений эклиптических координат

Сферический			Прямоугольный
Долгота	Широта	Расстояние
Геоцентрический	λ	β	Δ
Гелиоцентрический	л	б	р	х , у , г

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 постоянно 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, астрономический альманах перечисляет гелиоцентрическое положение Марса в 0h земного время , 4 января 2010 года , как: долгота 118 ° 09’15.8 “, широта +-° 43’16.7”, истинное гелиоцентрическое расстояние 1,6302454 AU, среднее равноденствия и эклиптика Дата. 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 находится очень близко к эклиптике, затмения всегда происходят на ней или рядом с ней. Из-за наклона орбиты Луны затмения происходят не при каждом соединении и противостоянии Солнца и Луны, а только тогда, когда Луна находится рядом с восходящим или нисходящим узлом, в то же время она находится в соединении ( новое ) или оппозиции ( полный ). Эклиптика названа так потому, что древние отмечали, что затмения происходят только тогда, когда Луна пересекает ее.

Равноденствия и солнцестояния

Позиции равноденствий и солнцестояний

эклиптика	экваториальный
долгота	прямое восхождение
Мартовское равноденствие	0 °	0ч
Июньское солнцестояние	90 °	6ч
Сентябрьское равноденствие	180 °	12ч
Декабрьское солнцестояние	270 °	18ч

Точные моменты равноденствий и солнцестояний – это времена, 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 :

• Рыбы
• Овен
• Телец
• Близнецы
• Рак
• Лео
• Дева
• Весы
• Скорпион
• Змееносец
• Стрелец
• Козерог
• Водолей

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 .

Что такое эклиптика? Все о космосе

Наблюдение за звездным небом во все века служило людям для получения нужной информации. Мы находим астрономические таблицы у египтян, шумеров, майя. По ним древние люди определяли время начала сельскохозяйственных работ, разлива рек, солнечные и лунные затмения, создавали календари. Во времена Великих географических открытий звезды служили единственным ориентиром для кораблей в океане. Поэтому астрономические знания были жизненно важны. Все, кто когда-либо интересовался астрономией, слышал название “эклиптика”. Это понятие встречается при описании движения небесных тел, определении звездных координат. Рассмотрим, что такое эклиптика.

История

В древности, когда люди считали Землю плоской и покрытой небесной чашей, движение солнца объясняли по-разному. Это бог Ра у египтян проплывал на своей лодке, или Гелиос у греков правил колесницей. Но путь этих богов по небу повторялся год от года.

В геоцентрической системе мира Птолемея Солнце вращалось вокруг Земли вместе с другими планетами, и путь его в течение года был назван эклиптикой солнца. Эта воображаемая линия служила важным ориентиром для определения координат и была одним из основных элементов армиллярной сферы. С помощью армиллярной сферы определялись звездные координаты, и эклиптика на ней обычно представляла широкое кольцо с изображением знаков зодиака. Что такое эклиптика в современной науке?

Определение

После открытия Коперника стало ясно, что видимое с Земли движение Солнца по эклиптике объясняется движением Земли вокруг центрального светила. Но это понятие не перестало существовать. Слово “эклиптика” произошло от древнегреческого “эклипсис”, что значит “затмение”. Только на этой линии наблюдаются солнечные и лунные затмения. Современная астрономия определяет эклиптику как круг, по которому солнце движется в течение года. Если быть точнее, то это линия сечения сферы плоскостью орбиты геометрического центра пары Земля-Луна.

Плоскость

Плоскость эклиптики образует орбита системы Земля-Луна при вращении вокруг Солнца. Угол наклона плоскости к небесному экватору составляет примерно 23 о . С течением времени он изменяется. Для расчета этих изменений существует специальная формула. Колебания угла наклона происходят периодически – каждые 18,6 лет. Диапазон изменения равен примерно 18,42″. Происходят колебания наклона каждые 40 000 лет. Все планеты Солнечной системы имеют свой угол эклиптики.

Зодиак

В астрономии пояс небосвода примерно по 9 о по обе стороны от эклиптики называется зодиакальным поясом. В нем Солнце проходит тринадцать созвездий. Это двенадцать всем хорошо известных созвездий эклиптики, принятых в астрологии, и Змееносец.

Впервые зодиакальный круг встречается в Вавилоне (Месопотамия) в V веке до н. э. Там была принята шестидесятиричная система исчисления, где полный круг равен 360 о . Изначально вавилоняне разделили небосвод на 36 секторов, потом на 18 и на 12. В каждом секторе группа звезд образовывала созвездия. Каждому созвездию приписывались особенные свойства. В зодиаке были определены особенные точки.

Это весеннее равноденствие 21 марта (созвездие Рыб), летнее солнцестояние 22 июня (созвездие Рака), осеннее равноденствие 22 сентября (созвездие Весы) и зимнее солнцестояние 22 декабря (Козерог).

Змееносец

Созвездие Змееносца утвердилось на эклиптике в первой половине XX века, когда были уточнены границы и координаты созвездий. Оно расположено между Скорпионом и Стрельцом. Причем в Змееносце Солнце проводит даже больше времени, чем в Стрельце. В созвездии Змееносца вспыхнула в 1604 году последняя в нашей Галактике сверхновая звезда. Ее наблюдал еще Иоганн Кеплер. В 1848 году была зафиксирована вспышка новой звезды. В созвездии Змееносца много интересных астрономических объектов. Это красный карлик – звезда Барнарда, множество шаровых скоплений и около 2500 переменных звезд. Ученые открыли около 9 звезд в этом созвездии.

Эклиптическая система координат

На основе эклиптики существует система эклиптических звездных координат. Плоскость эклиптики была принята за основу. Координаты определяются между плоскостью и полюсом эклиптики. Основными координатами является эклиптическая широта и эклиптическая долгота. Широта – это угол между плоскостью эклиптики и объектом. Долгота – это угол между точкой весеннего равноденствия и плоскостью широты.

Типы координат

Существует два типа эклиптических координат. В первом типе за центральную точку принимается центр Земли. Такая геоцентрическая система используется в основном для расчетов лунных орбит. Во втором типе координат центром считается середина Солнца, и эта система используется при расчете орбит планет Солнечной системы. Учитывая периодические колебания угла наклона эклиптики, надо иметь в виду эпоху, когда были определены те или иные координаты. Для этого постоянно определяются текущие координаты полюсов эклиптики и Солнца.

Зодиакальная система координат

Эта система координат применяется в астрологии. Основной координатой здесь является зодиакальная позиция, которая вычисляется на основе эклиптической долготы. Широта в этой системе в основном не используется. Но в особых случаях определяется так же, как и в астрономии. Годичное движение Солнца и эклиптика служат важными индикаторами для астрологии.

Астрология

Во все времена люди верили, что на человеческую жизнь оказывает влияние расположение небесных светил. Так же, как развитие химии было вызвано потребностями алхимии, так и бурному развитию астрономии в средние века частично способствовала астрология. Каждому созвездию в астрологии приписывают свое особое влияние на человечество в целом и на каждого конкретного человека. От сочетания расположения созвездий и планет, по мнению астрологов, зависит буквально все – от счастливого супружества до состояния финансовых рынков. Существуют две крупные астрологические системы – Западная и Ведическая. Каждая из них оперирует своими постулатами, и выводы из одних и тех же посылов не всегда совпадают. Современная наука астрологию не признает, считая ее лженаукой. Но каждый из нас иногда читает гороскопы. Что такое эклиптика, в астрологии знает практически каждый

Полеты в пространстве

Во многих фантастических романах описываются приключения космических кораблей, астероидов, попавших в пояс, который расположен между орбитами Марса и Юпитера. Такие эпизоды есть у Ефремова, Стругацких, Лема. Пояс астероидов, как и все планеты Солнечной системы, вращается в плоскости эклиптики. Может быть, стоит выйти за пределы этой плоскости и избежать всех возможных столкновений? К сожалению, по законам небесной механики, это требует очень больших затрат энергии и, соответственно, большого количества дополнительного топлива. Кроме того, стоит учитывать, что обратное возвращение потребует тоже больших энергозатрат. В перспективе рассматриваются космические корабли с солнечным парусом, которые используют солнечный ветер.

В одном из рассказов С. Лема о пилоте Пирксе полеты в этой зоне вообще запрещены, она объявлена закрытой. Потом выясняется, что там находится инопланетный космический корабль, который тщательно скрывают. Расчет межпланетных космических орбит – очень сложная задача. Приходится решать проблему минимум трех движущихся тел, учитывать гравитацию планет и особенности их вращения. Космические аппараты, запущенные к другим планетам, движутся по сложным траекториям. Сила тяготения планет используется иногда для их ускорения.

Так, первые, запущенные еще в 70-е годы, зонды “Пионер-10” и “Пионер-11” уже покинули пределы Солнечной системы под действием тяготения Юпитера и Сатурна. Во всех этих расчетах понятие эклиптики играет фундаментальную роль. Что такое эклиптика для межпланетных путешествий, уже объяснять не надо.