Небесный экватор

Солнцестояния и равноденствия

Когда Солнце движется по той части эклиптики, которая расположена в северном полушарии небесной сферы — это значит, что земная ось наклонена к Солнцу северным полюсом. В это время северное полушарие Земли будет больше освещено, а значит в нем дни будут длиннее, а ночи короче. В южном полушарии в это время будет все ровно наоборот — дни короче, а ночи длиннее.

Небесный экватор

21-22 июня Солнце достигает высшей точки эклиптики с широтой 23°26′14″, происходит летнее солнцестояние. Эту широту называют Северный тропик или Тропик рака.

Когда Солнце находится в южной части эклиптики (в той части, которая находится в южном полушарии небесной сферы), говорят, что оно идет по южному пути. В это время больше освещено южное полушарие, а значит в нем дни длиннее, а ночи короче. В северном полушарии в это время, наоборот, ночи длиннее, а дни короче. 

21-22 декабря Солнце достигает низшей точки эклиптики с широтой -23°26′14″, это время зимнего солнцестояния. Эту широту называют Южный тропик или Тропик козерога.

Весеннее и осеннее равноденствия легко увидеть на небесной сфере — это точки пересечения небесного экватора и эклиптики. Когда Солнце проходит эти точки, то оба полушария освещены одинаково, а значит день длится столько же, сколько и ночь.

Экваториальные созвездия

Вследствие прецессии земной оси с течением времени положение полюсов мира медленно изменяется. Соответствующим образом смещается и небесный экватор. Это явление приводит к накоплению ошибок в вычислении координат, поэтому в астрометрии введены эпохи – точные даты с шагом обычно в 50 лет, к которым привязываются звездные карты.

В современную астрономическую эпоху (J2000) экватор пересекает области нижеперечисленных созвездий в следующем порядке: Рыбы, Кит, Эридан, Телец, Орион, Единорог, Малый Пес, Гидра, Секстант, Лев, Дева, Весы, Змееносец, Змея, Орел, Водолей. С их помощью можно найти на небе линию экватора.

Небесный экватор

Например, Орион – настоящая россыпь драгоценностей на зимнем небе. Его характерный облик, образованный одними из самых ярких звезд, узнается очень легко. Линия небесного экватора пересекает это созвездие вблизи трех центральных светил, называемых Поясом Ориона. Летом поможет созвездие Орла: небесный экватор проходит немного ниже яркой Альфы Орла – Альтаира. Так что узнаваемые созвездия подскажут наблюдателю, где находится небесный экватор.

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.

Небесный экватор

Строение Солнца ( масштаб не соблюден.

Небесный экватор — большой круг, образуемый пересечением небесной сферы с плоскостью земного экватора.

Небесным экватором называется линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой. Эклиптика — линия пересечения плоскости земной орбиты ( линии, по которой Земля движется вокруг Солнца) с небесной сферой.

Небесным экватором назышстся линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой. Эклиптика — линия пересечения плоскости земной орСппы ( линии, по которой Земля движется вокруг Солнца) с небесной сферой.

Дуга небесного экватора а 0Е от точки весеннего равноденствия до его восходящей точки Е определяет также время восхода р соответствующей дуги эклиптики от точки весеннего равноденствия до ее восходящей точки.

Пересекается с небесным экватором в точках весеннего и осеннего равноденствий.

Солнца; пересекается с небесным экватором в точках весеннего и осеннего равноденствия.

Как известно, высота полюса небесного экватора над горизонтом в данном географическом пункте равна его географической широте.

Зная дугу 0Е, легко найти точку небесного экватора, пересекающую линию горизонта одновременно с данной звездой; ее прямое восхождение будет равно а 0Е, где а — прямое восхождение звезды.

Речь идет об эклиптике — наклонном к небесному экватору большом круге небесной сферы, вдоль которого совершается видимое движение Солнца. Возле нее пролегают также видимые пути Луны и планет.

Эклиптика, по которой движется Солнце, пересекает небесный экватор в двух точках. Когда Солнце достигает одной из них, она симметрична по отношению к земной оси. День и ночь равны для всех частей земного шара: наступает равноденствие. Прецессия — это медленное вращение всей небесной сферы, включая зодиак и Солнце, вокруг оси эклиптики, перпендикулярно ее плоскостп. Вся небесная сфера участвует в этом медленном вращении вокруг осп эклиптики. Это применимо, например, к звездам, находящимся вблизи оси, проходящей с севера на юг, которая скреплена с Землей и образует с осью эклиптики угол231 / 3; это движение увлекает Полярную звезду в сторону от оси, проходящей с севера на иг, и приносит с течением времени в этот участок неба другую звезду. Таким образом, в те-яенпе нескольких столетий в положении, соответствующем Полярной звезде, наблюдается яркая звезда, а в течение других столетий в этом месте в звездной картине будет пробел — звезда наблюдаться не будет. В течение сорока с лишним столетий, за период, прошедший от строительства пирамид до наших дней, накопился довольно значительный сдвиг. Исследуя туннели в пирамидах, построенные для наблюдения Сириуса в полночь в весеннее равноденствие, мы можем приближенно оценить, когда были построены сами пирамиды.

ВЕСЕННЕГО РАВНОДЕНСТВИЯ ТОЧКА — точка небесной сферы, в к-рой небесный экватор пересекается с эклиптикой.

Ориентация орбиты в пространстве. Плоскость ху экваториальная, ш измеряется в плоскости орбиты.

Прямое восхождение ее — угол, измеренный к востоку вдоль небесного экватора от направления на точку весеннего равноденствия до небесного круга, включающего звезду и небесный северный полюс.

Средним солнцем называется воображаемая точка, движущаяся равномерно по небесному экватору и возвращающаяся в точку весеннего равноденствия за то же время, что и истинное Солнце. Но и эти сутки оказались неудовлетворительными, так как выяснилось, что Земля неравномерно вращается вокруг своей оси.

Стороны света

И математический горизонт, и, конечно же, небесный экватор – это так называемые большие круги небесной сферы, поскольку плоскости их проходят через ее центр. Еще один такой круг – небесный меридиан. Если, в свою очередь, провести через него плоскость, то она пройдет через небесную сферу последовательно в точках, отмечающих местонахождение зенита, северного полюса мира, надира и южного полюса мира.

Теперь посмотрим, как большие круги соотносятся друг с другом. Небесный меридиан проходит через горизонт в точках N (севера) и S (юга). Соединив их, мы получим линию, именуемую полуденной. Названа она так потому, что в полдень принимает направление, совпадающее с тенью, отбрасываемой отвесно установленным стержнем.

Небесный экватор

Небесный экватор пересекается с горизонтом в точках E и W, обозначающих восток и запад, а с меридианом в своей наивысшей точке Q (она более близка к зениту и расположена над точкой юга) и в низшей – Q’ (ближе к надиру, находится под точкой севера).

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

Источники

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/Эклиптикаhttps://nauka.club/astronomiya/ekliptika.htmlhttp://ency.info/earth/solnce/23-chto-takoye-ekliptikahttps://fb.ru/article/357779/chto-takoe-ekliptika-eto-neslojno

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

Планета Наклон к эклиптике

град.

Меркурий 7,01°
Венера 3,39°
Земля
Марс 1,85°
Юпитер 1,31°
Сатурн 2,49°
Уран 0,77°
Нептун 1,77°

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.

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°.

Небесная сфера

Мы наблюдаем за планетами и звездами с Земли, поэтому нам нужна система координат, удобная для земного наблюдателя. Представьте, что  мы увеличиваем земной шар до размеров вселенной, как-будто надуваем воздушный шарик. Этот огромный воображаемый шар, который у нас получится, называется небесной сферой (celestal sphere). 

Небесный экватор

У небесной сферы есть свой северный и южный полюса. Чтобы их найти, нам нужно продолжить земную ось вверх от северного полюса земли и вниз от южного полюса, пока она не достигнет небесной сферы. В точках пересечения продолжения земной оси с небесной сферой находятся северный и южный полюс. 

Как и у Земли, у небесной сферы есть экватор, который разделяет ее на северное и южное полушария. Чтобы найти экватор небесной сферы, нам нужно продолжить плоскость экватора во все стороны. Линия пересечения этой плоскости с небесной сферой и будет небесным экватором.

Когда у нас есть экватор и полюса, мы можем нанести на небесную сферу параллели и меридианы, как на Земле. Так мы сможем измерить координаты любой звезды — определить широту и долготу ее проекции на небесную сферу.

Стороны света

И математический горизонт, и, конечно же, небесный экватор – это так называемые большие круги небесной сферы, поскольку плоскости их проходят через ее центр. Еще один такой круг – небесный меридиан. Если, в свою очередь, провести через него плоскость, то она пройдет через небесную сферу последовательно в точках, отмечающих местонахождение зенита, северного полюса мира, надира и южного полюса мира.

Теперь посмотрим, как большие круги соотносятся друг с другом. Небесный меридиан проходит через горизонт в точках N (севера) и S (юга). Соединив их, мы получим линию, именуемую полуденной. Названа она так потому, что в полдень принимает направление, совпадающее с тенью, отбрасываемой отвесно установленным стержнем.

Небесный экватор

Небесный экватор пересекается с горизонтом в точках E и W, обозначающих восток и запад, а с меридианом в своей наивысшей точке Q (она более близка к зениту и расположена над точкой юга) и в низшей – Q’ (ближе к надиру, находится под точкой севера).

Что такое небесный экватор

На схеме, изображающей небесную сферу, мы как наблюдатели будем помещаться в ее центре. Линия отвеса, проходящая через наблюдателя и небесную сферу, выделяет на ее поверхности две точки – зенит и надир. На плоскости, перпендикулярной к линии отвеса, располагается математический горизонт (не нужно путать его с земным). Он разделяет небесную сферу на доступное и недоступное для наблюдения полушария.

Небесный экватор

Через наблюдателя проходит также условная ось мира, вокруг которой вращается эта сфера. Они имеют две общие точки, ключевые для нас – полюсы мира (северный и южный). Перпендикулярно воображаемой оси мира мы можем представить себе плоскость, которой и принадлежит небесный экватор. Это окружность, являющаяся своего рода проекцией экватора земного на окружающую Землю небесную сферу. На нашей планете экватор разделяет поверхность на полушария, соответственно плоскость небесного экватора точно так же сечет небесную сферу.

1.4.4. Эклиптическая система координат.

Эклиптическая система координат – это система небесных координат, в основу которой положена эклиптика (см. рис.1.12.).

Главной плоскостью в эклиптической системе координат является проекция на небесную сферу плоскости земной орбиты, а главной осью – нормаль к ней (ЭЭ’). Координаты, задающие положение светила в эклиптической системе координат: эклиптическая долгота и широта.

Пересечение плоскости земной орбиты с небесной сферой – это большой круг, по которому Солнце перемещается в течение года (по отношению к центру тяжести системы Земля – Луна), что является отображением годичного обращения Земли вокруг Солнца. Этот круг получил названиие  эклиптики (^agd).

Перпендикуляр к плоскости эклиптики пересекает небесную сферу в двух точках – полюсах эклиптики. Северный полюс эклиптики (Э) имеет экваториальные координаты α = 18ч, δ = 90° -ε и расположен в созвездии Дракона. Южный полюс эклиптики (Э’) находится в созвездии Золотой Рыбы.

Поскольку небесный экватор является продолжением земного, а последний наклонен к плоскости земной орбиты на угол ε ~ 23°26′,5, то и эклиптика наклонена к небесному экватору на тот же угол ε и пересекает его в двух точках: точке весеннего равноденствия в созвездии Рыб (обозначается знаком созвездия Овна ^ ) (6*), при прохождении которой Солнце переходит из южного небесного полушария в северное, и точке осеннего равноденствия в созвездии Девы (обозначается знаком созвездия Весов d ).

Эклиптические координаты аналогичны соответствующим экваториальным координатам (второй экваториальной системы). Эклиптическая (астрономическая) широта светила Q – это его угловое расстояние от эклиптики, положительное к северу и отрицательное к югу (рис. 1.12.). Она обозначается буквой β. Большой круг, проведенный через светило Q и полюса эклиптики Э и Э’, называется кругом эклиптикальных (астрономических) широт (ЭQЭ’).

Точкой отсчета на эклиптике, как и в экваториальной системе, является точка весеннего равноденствия (^). Дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия ^  до точки пересечения с кругом широт светила Q, отсчитываемая в направлении, противоположном суточному вращению небесной сферы, т.е. к востоку, называется эклиптической (астрономической) долготой светила. Широта и долгота обычно выражаются в градусах.

Точка эклиптики с λ = 90° и для которой δ = +ε, называется точкой летнего солнцестояния и обозначается знаком созвездия Рака (a). В настоящее время она находится в созвездии Тельца. Противоположная ей точка с λ = 270° и δ = -ε, называется точкой зимнего солнцестояния и обозначается знаком созвездия Козерога (g). Она расположена в созвездии Стрельца.

Вопросы для проверки:

1. Какая система координат называется эклиптической? 2. Что служит точкой отсчёта для эклиптической системы координат? 3. Какие  координаты задают положение светила в эклиптической системе координат? 4. Что называют эклиптической долготой? Широтой?

1. Маленькая энциклопедия. «Физика космоса», Издательство «Советская энциклопедия», Москва, 1976 г.2. Маленькая энциклопедия. «Физика космоса», Издательство «Советская энциклопедия», Москва, 1986 г. 3. Марио Бунге, «Философия физики», издательство «Прогресс», Москва, 1975 г.4. А.Н.Бабушкин, «Современные концепции естествознания», Санкт-Петербург, 2002 г.5. С.И.Селешников, «История календаря и хронология», Издательство «Наука», Издание третье, Москва, 1977 г.6. Математическая энциклопедия, Издательство «Советская математическая энциклопедия», Москва, 1982 г.7. www.ipasoft.ru 8. www.hea.iki.rssi.ru  9. www.astrogalaxy1.narod.ru10. www.astronet.ru

Комментарии_________________

(1*) Иначе, незаходящие, те из них, угловое расстояние которых от небесного экватора (склонение) больше, чем 90° минус широта места наблюдения.(2*) Соблюдается тоже правило, что и для незаходящих светил, но с учётом, что их склонение отрицательное.(3*) Это справедливо для северного полушария.(4*) Таблицы Звёздного времени, Меридианов и Асцендентов.(5*) Астрологу надо хорошо знать этот факт, чтобы не запугивать людей предсказаниями о внезапном смещении полюсов. Следует отличать географический полюс от магнитного, и, тем более, от земной оси. К сожалению, иногда из-за недопонимания эти понятия путают.(6*) Созвездие – это действительное (астрономическое) положение на небе, согласно современной картине неба, а Знак Зодиака – символьное (теперь уже более астрологическое) обозначение.  В своё время созвездия и Знаки совпадали, теперь в результате прецессии, произошло расхождение, но символика (даже в астрономии) сохранена прежней. 

____________________________________ 

Продолжение следует…

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.

Небесный экватор

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

Звёзды и созвездия. Видимое суточное движение звёзд. Основные точки и линии небесной сферы.

а)
Небо над нами на открытом месте
простирается в виде купола. На нём в
ясную ночь сияют мириады звёзд. Чтобы
разобраться в этой звёздной картине
ещё в древности люди мысленно их
объединяли в различные фигуры. Группам
звёзд они присваивали названия животных,
птиц, различных предметов или имена
мифических героев. Так, древнегреческие
астрономы упоминали в своих трудах 48
созвездий. В настоящее время под
созвездием
понимают участок звёздного неба с
характерной наблюдаемой группировкой
звёзд, выделенный для удобства ориентировки
и обозначения звезд. Все небо разделено
на 88 созвездий.

Над
горизонтом на ясном звёздном небе
невооруженным глазом можно увидеть
около 3000 звёзд. Они различаются друг от
друга по своему блеску. Поэтому ещё во
II в.
до н.э. древнегреческий астроном Гиппарх
ввёл шкалу звёздных величин. Самые яркие
отнесены к 1-й величине, следующие по
блеску считаются звёздами 2-й величины,
а самые слабые, еле видные невооруженным
глазом —
6 величины. Причем звёзды 1-й величины
ярче 6-й в 100 раз. Или звёзды 1-й ярче 2-й
примерно в 2,5 раза, точнее в 2,512 раза.

б)
При наблюдении звёздного неба в течении
1–2 часов мы убеждаемся в том, что оно
вращается как единое целое. В течение
суток звездное небо совершает один
оборот.

Суточное
движение светил

— наблюдаемое кажущееся явление вращения
небесного свода вокруг оси мира,
отражающее действительное вращение
земного шара вокруг оси.

Видимое суточное
вращение звездного неба происходит с
востока на запад, если стоять лицом к
югу, т.е. по часовой стрелке для наблюдателя
северного полушария (в южном — в
противоположном направлении).

Рис.
2.1.

в)Небесная сфераO

Ось
мира
(PNPS)
— прямая,
проходящая через центр небесной сферы
параллельно оси вращения Земли. Ось
видимого вращения небесной сферы.

Северный
полюс мира

(PN)
— точка
пересечения оси мира с небесной сферой,
вблизи которой находится Полярная
звезда.

Южный
полюс мира

(PS)
— точка
пересечения оси мира с небесной сферой
и противоположная Северному полюсу
мира.

Отвесная
линия
(ZZ´)

линия, параллельная направлению силы
тяжести в месте наблюдения.

Зенит
(Z)

верхняя точка пересечения отвесной
линии с небесной сферой.

Надир
(Z´)

нижняя точка пересечения отвесной линии
с небесной сферой.

Большой
круг
— линия
пересечения небесной сферы и плоскости,
проходящей через центр небесной сферы.

Математический
(истинный) горизонт

(NESW)

большой круг небесной сферы, плоскость
которого перпендикулярна отвесной
линии.

Небесный
экватор

(Q´EQW)

большой круг небесной сферы, плоскость
которого перпендикулярна оси мира.

Небесный
меридиан

(PNZPSZ´)

большой круг небесной сферы, проходящий
через точки зенита и полюсы мира.

Точка
севера
(N)
— точка пересечения истинного горизонта
и небесного меридиана, ближайшая к
северному полюсу мира.

Точка
юга
(S)
— точка пересечения истинного горизонта
и небесного меридиана, ближайшая к
южному полюсу мира и противоположная
точке севера.

Полуденная
линия
(NS)

линия, соединяющая точки севера и юга.

Точка
востока
(E)

точка пересечения истинного горизонта
и небесного экватора, расположенная
справа от наблюдателя, стоящего в центре
сферы лицом к точке севера.