Добовий шлях Сонця. Кожен день, піднімаючись з-за обрію в східній стороні неба, Сонце проходить по небу і знову ховається на заході. Для жителів Північної півкулі цей рух відбувається зліва направо, для жителів півдня - справа наліво. Опівдні Сонце досягає найбільшої висоти, або, як кажуть астрономи, кульминирует. Полудень - це верхня кульмінація, а буває ще й нижня - опівночі. У наших середніх широтах нижня кульмінація Сонця не видно, так як вона відбувається під горизонтом. А ось за Полярним колом, де Сонце влітку іноді не заходить, можна спостерігати і верхню, і нижню кульмінації. На географічному полюсі добовий шлях Сонця практично паралельний горизонту. З'явившись в день весняного рівнодення, Сонце чверть року піднімається все вище і вище, описуючи кола над горизонтом. У день літнього сонцестояння воно досягає максимальної висоти (23,5?).

Наступні чверть року, до осіннього рівнодення, Сонце спускається. Це полярний день. Потім на півроку настає полярна ніч. У середніх широтах протягом року видимий добовий шлях Сонця то скорочується, то збільшується. Найменшим він виявляється в день зимового сонцестояння, найбільшим - в день літнього сонцестояння. У дні рівнодення Сонце знаходиться на небесному екваторі. В цей же час воно сходить в точці сходу і заходить в точці заходу. У період від весняного рівнодення до літнього сонцестояння місце сходу сонця трохи зміщується від точки сходу вліво, на північ. А місце заходу віддаляється від точки заходу вправо, хоча теж на північ. У день літнього сонцестояння Сонце з'являється на північному сході, а в полудень воно кульминирует на максимальній за рік висоті. Заходить Сонце на північному заході. Потім місця сходу і заходу зміщуються назад на південь. В день зимового сонцестояння Сонце сходить на південному сході, перетинає небесний меридіан на мінімальній висоті і заходить на південному заході. Слід враховувати, що внаслідок рефракції (тобто заломлення світлових променів в земній атмосфері) видима висота світила завжди більше істинної. Тому схід Сонця відбувається раніше, а візит - пізніше, ніж це було б при відсутності атмосфери. Отже, добовий шлях Сонця є мале коло небесної сфери, паралельний небесному екватору. У той же час протягом року Сонце переміщається щодо небесного екватора то на північ, то на південь. Денна і нічна частини його шляху неоднакові. Вони рівні тільки в дні рівнодення, коли Сонце знаходиться на небесному екваторі.

Річний шлях Сонця Вираз "шлях Сонця серед зірок" комусь здасться дивним. Адже днем \u200b\u200bзірок не видно. Тому нелегко помітити, що Сонце повільно, приблизно на 1? за добу, переміщається серед зірок справа наліво. Зате можна простежити, як протягом року змінюється вигляд зоряного неба. Все це - наслідок обертання Землі навколо Сонця. Шлях видимого річного переміщення Сонця на тлі зірок іменується екліптикою (від грецького "екліпсіс" - "затемнення"), а період обороту по екліптиці - зоряним роком. Він дорівнює 265 діб 6 годин 9 хвилин 10 секунд, або 365, 2564 середніх сонячних діб. Екліптика і небесний екватор перетинаються під кутом 23? 26 "в точках весняного й осіннього рівнодення. У першій з цих точок Сонце зазвичай буває 21 березня, коли воно переходить з південної півкулі неба в північне. У другій - 23 вересня, під час переходу їх північної півкулі в південне. у найбільш віддаленої на північ точці екліптиці Сонце буває 22 червня (літнє сонцестояння), а на південь - 22 грудня (зимове сонцестояння). у високосний рік ці дати зрушені на один день. З чотирьох точок екліптики головною є точка весняного рівнодення. Саме від неї відраховується одна з небесних координат - пряме сходження. Вона ж служить для відліку зоряного часу і тропічного року - проміжку часу між двома послідовними проходженнями центру Сонця через точку весняного рівнодення. Тропічний рік визначає зміну пір року на нашій планеті. Так як точка весняного рівнодення повільно переміщається серед зірок внаслідок прецесії земної осі, тривалість тропіческог про роки менше тривалості зоряного. Вона становить 365,2422 середніх сонячних діб. Близько 2 тисяч років тому, коли Гиппарх склав свій зоряний каталог (перший дійшов до нас цілком), точка весняного рівнодення знаходилася в сузір'ї Овна. До нашого часу вона перемістилася майже на 30 ?, в сузір'я Риб, а точка осіннього рівнодення - із сузір'я Терезів в сузір'я Діви.

Але за традицією точки рівнодень позначаються колишніми знаками колишніх "рівноденні" сузір'їв - Овна і Терезів. Те ж трапилося і з точками сонцестояння: літнє в сузір'ї Тельця відзначається знаком Рака, а зимовий в сузір'я Стрільця - знаком Козерога. І нарешті, останнє, що пов'язано з видимим річним рухом Сонця. Половину екліптики від весняного рівнодення до осіннього (з 21 березня по 23 вересня) Сонце проходить за 186 діб. Другу половину, від осіннього рівнодення та весняного, - за 179 діб (180 у високосний рік). Але ж половинки екліптики рівні: кожна по 180 ?. Отже, Сонце рухається по екліптиці нерівномірно. Ця нерівномірність пояснюється зміною швидкості руху Землі по еліптичній орбіті навколо Сонця. Нерівномірність руху Сонця по екліптиці призводить до різної тривалості пір року. Для жителів північної півкулі, наприклад, весна і літо на шість діб триваліше осені і зими. Земля 2-4 червня розташована від Сонця на 5 мільйонів кілометрів довше, ніж 2-3 січня, і рухається по своїй орбіті повільніше відповідно до другого закону Кеплера. Влітку Земля отримує від Сонця менше тепла, але зате літо в Північній півкулі триваліше зими. Тому в Північній півкулі Землі тепліше, ніж в Південному.

§ 52. Видиме річний рух Сонця і його пояснення

Спостерігаючи за добовим рухом Сонця протягом року, можна легко помітити в його русі ряд особливостей, що відрізняються від добового руху зірок. Найбільш характерні з них наступні.

1. Місце сходу і заходу Сонця, а отже, і його азимут день у день змінюються. Починаючи з 21 березня (коли Сонце сходить у точці сходу, а заходить в точці заходу) по 23 вересня схід Сонця спостерігається в норд-остов чверті, а візит - на північний вістовий. На початку цього часу точки сходу і заходу Сонця переміщуються на північ, а потім у зворотному напрямку. 23 вересня так само, як і 21 березня, Сонце сходить у точці сходу і заходить в точці заходу. Починаючи з 23 вересня по 21 березня подібне явище повториться на південний остов і зюйдвестовой чвертях. Переміщення точок сходу і заходу Сонця має річний період.

Зірки завжди сходять і заходять в одних і тих же точках горизонту.

2. Меридіональна висота Сонця змінюється з кожним днем. Наприклад, в Одесі (ср \u003d 46 °, 5 N) 22 червня вона буде найбільшою і дорівнювати 67 °, потім почне зменшуватися і 22 грудня досягне найменшого значення 20 °. Після 22 грудня меридиональная висота Сонця почне збільшуватися. Це явище також річного періоду. Меридіональна висота зірок завжди постійна. 3. Тривалість часу між кульмінаціями какойлібо зірки і Сонця безперервно змінюється, тоді як тривалість часу між двома кульмінаціями одних і тих же зірок залишається незмінною. Так, опівночі ми бачимо кульминирует ті сузір'я, які в даний час знаходяться на протилежному боці сфери від Сонця. Потім одні сузір'я поступаються місцем іншим, а протягом року опівночі по черзі прокульмініруют все сузір'я.

4. Тривалість дня (чи ночі) протягом року непостійна. Це особливо помітно, якщо порівняти тривалість літнього та зимового днів в високих широтах, наприклад в Ленінграді Відбувається це тому, що час знаходження Сонця над горизонтом протягом року різне. Зірки над горизонтом знаходяться завжди однакова кількість часу.

Таким чином, Сонце, крім добового руху, що здійснюється спільно з зірками, має ще видиме переміщення по сфері з річним періодом. Це переміщення називають видимим річним рухом Сонця по небесній сфері.

Найбільш наочне уявлення про цей рух Сонця отримаємо в тому випадку, якщо щодня будемо визначати його екваторіальні координати - пряме сходження а й схиляння б Потім по знайденим значенням координат нанесемо точки на допоміжну небесну сферу і з'єднаємо їх плавною кривою. В результаті отримаємо велике коло на сфері, який вкаже шлях видимого річного руху Сонця. Коло на небесній сфері, за яким переміщається Сонце, називається екліпті кой. Площина екліптики нахилена до площини екватора під постійним кутом g \u003d \u003d 23 ° 27 ", який називається кутом нахилу екліптики до екватора (Рис. 82).

Мал. 82.

Видиме річний рух Сонця по екліптиці відбувається в напрямку, протилежному обертанню небесної сфери, т. Е. Із заходу на схід. Екліптика перетинається з небесним екватором в двох точках, які називають точками рівнодень. Точка, в якій Сонце переходить з південної півкулі в північну, а отже змінює найменування відмінювання з південного на північний (т. Е. З бS на Бn), називається точкою весняного рівнодення і позначається Y. Цим значком позначають сузір'я Овна, в якому колись знаходилася ця точка. Тому іноді її називають точкою Овна. В даний час точка Т знаходиться в сузір'ї Риб.

Протилежну точку, в якій Сонце переходить з північної півкулі в південну і змінює найменування свого схиляння з б N на б S, називають точкою осіннього рівнодення. Її позначають значком сузір'я Терезів O, в якому вона колись перебувала. В даний час точка осіннього рівнодення перебуває в сузір'ї Діви.

Крапку L називають точкою річного, а точку L "- точкою зимового сонцестояння.

Простежимо за видимим рухом Сонця по екліптиці протягом року.

В точку весняного рівнодення Сонце приходить 21 березня. Пряме сходження a і відмінювання Сонця б дорівнюють нулю. На всій земній кулі Сонце сходить у точці O st і заходить в точці W, а день дорівнює ночі. З 21 березня Сонце переміщається по екліптиці в сторону точки літнього сонцестояння. Пряме сходження і схилення Сонця безперервно збільшуються. У північній півкулі наступає астрономічна весна, а в південній - осінь.

22 червня, приблизно через 3 місяці, Сонце приходить в точку літнього сонцестояння L. Пряме сходження Сонця а \u003d 90 °, a схиляння б \u003d 23 ° 27 "N. У північній півкулі наступає астрономічна літо (найдовші дні і короткі ночі), а в південному-зима (найдовші ночі і короткі дні). При подальшому русі Сонця його північне відмінювання починає зменшуватися, а пряме сходження і раніше збільшується.

Приблизно ще через три місяці, 23 вересня, Сонце приходить в точку осіннього рівнодення Q. Пряме сходження Сонця а \u003d 180 °, асклоненіе б \u003d 0 °. Так як б \u003d 0 ° (як і 21 березня), то для всіх точок земної поверхні Сонце сходить у точці O st і заходить в точці W. День буде дорівнює ночі. Найменування відміни Сонця змінюється з північного 8n на південне - бS. У північній півкулі наступає астрономічна осінь, а в південному - весна. При подальшому переміщенні Сонця по екліптиці до точки зимового сонцестояння U схиляння 6 і пряме сходження АТ збільшуються.

22 грудня Сонце приходить в точку зимового сонцестояння L ". Пряме сходження а \u003d 270 ° і схиляння б \u003d 23 ° 27" S. У північній півкулі наступає астрономічна зима, а в південному - літо.

Після 22 грудня Сонце переміщається до точки Т. Найменування його відміни залишається південним, але зменшується, а пряме сходження збільшується. Приблизно через 3 місяці, 21 березня, Сонце, зробивши повний оборот по екліптиці, повертається в точку Овна.

Зміни прямого сходження і схилення Сонця протягом року не залишаються постійними. Для наближених розрахунків добове зміна прямого сходження Сонця приймають рівним 1 °. Зміна відміни за добу приймають рівним 0 °, 4 протягом одного місяця до рівнодення і одного місяця після, а зміна 0 °, 1 протягом одного місяця до сонцестояння і одного місяця після сонцестояння; весь інший час зміна схилення Сонця приймають рівним 0 °, 3.

Особливість зміни прямого сходження Сонця грає важливу роль при виборі основних одиниць для вимірювання часу.

Точка весняного рівнодення переміщається по екліптиці назустріч річного руху Сонця. Річне переміщення її дорівнює 50 ", 27 або округлено 50", 3 (для 1950 г.). Отже, Сонце не доходить до початкового місця щодо нерухомих зірок на величину 50 ", 3. Для проходження Сонцем зазначеного шляху знадобиться 20 м м 24 c. З цієї причини весна

Настає раніше, ніж Сонце закінчить і своєму видимому річному русі повне коло в 360 ° щодо нерухомих зірок. Зсув моменту настання весни було виявлено Гиппархом у II ст. до н. е. за спостереженнями зірок, які він виробляв на острові Родос. Це явище він назвав попереджанням рівнодення, або прецессией.

Явище переміщення точки весняного рівнодення викликало необхідність ввести поняття тропічного і зоряного років. Тропічним роком називають проміжок часу, протягом якого Сонце робить повний оборот по небесній сфері відносно точки весняного рівнодення Т. "Тривалість тропічного року дорівнює 365,2422 доби. Тропічний рік узгоджується з природними явищами і точно містить в собі повний цикл сезонів року: весну, літо, осінь і зиму.

Зоряним роком називають проміжок часу, протягом якого Сонце робить повний оборот по небесній сфері щодо зірок. Тривалість зоряного року дорівнює 365,2561 доби. Зоряний рік довше тропічного.

У своєму видимому річному русі по небесній сфері Сонце проходить серед різних зірок, розташованих уздовж екліптики. Ще в давні часи ці зірки розділили на 12 сузір'їв, більшості з яких дали імена тварин. Смуга неба уздовж екліптики, утворена цими сузір'ями, була названа Зодіаком (коло тварин), а сузір'я - зодіакальними.

По сезонах року Сонце проходить наступні сузір'я:

Від спільного руху Сонця-річного по екліптиці і добового внаслідок обертання небесної сфери створюється загальний рух Сонця по спиралеобразной лінії. Крайні паралелі цієї лінії видалені по обидві сторони від екватора на відстанях в \u003d 23 °, 5.

22 червня, коли Сонце описує крайню добову паралель на північній небесній півсфері, воно знаходиться в сузір'ї Близнюків. У далекому минулому Сонце знаходилося в сузір'ї Рака. 22 грудня Сонце перебуває в сузір'ї Стрільця, а в минулому воно було в сузір'ї Козерога. Тому крайня північна небесна паралель була названа тропіком Рака, а південна - тропіком Козерога. Відповідні їм земні паралелі з широтами cp \u003d беmах \u003d 23 ° 27 "в північній півкулі назвали тропіком Рака, або північним тропіком, а в південному - тропіком Козерога, або південним тропіком.

У спільному русі Сонця, яке відбувається по екліптиці з одночасним обертанням небесної сфери, є ряд особливостей: змінюється довжина добової паралелі над горизонтом і під горизонтом (а отже, і тривалість дня і ночі), змінюються меридіональні висоти Сонця, точки сходу і заходу і т . д. Всі ці явища залежать від співвідношення між географічною широтою місця і відміною Сонця. Тому для спостерігача, що знаходиться в різних широтах, вони будуть різними.

Розглянемо ці явища в деяких широтах:

1. Спостерігач знаходиться на екваторі, ср \u003d 0 °. Ось світу лежить в площині дійсного горизонту. Небесний екватор збігається з першим вертікалом. Добові паралелі Сонця паралельні першому вертикалі, тому Сонце в своєму добовому русі ніколи не перетинає першого вертикалі. Сонце щодня сходить і заходить. День завжди дорівнює ночі. В зеніті Сонце буває два рази в рік - 21 березня і 23 вересня.

Мал. 83.

2. Спостерігач знаходиться в широті φ
3. Спостерігач знаходиться в широті 23 ° 27 "
4. Спостерігач знаходиться в широті φ\u003e 66 ° 33 "N або S (ріс.83). Пояс полярний. Паралелі ф \u003d 66 ° 33" N або S називають полярними колами. У полярному поясі можуть наблюдаться- полярні дні і ночі, т. Е. Коли Сонце більше доби знаходиться над горизонтом або більше доби під горизонтом. Тривалість полярних днів і ночей тим більше, чим більше широта. Сонце сходить і заходить тільки в ті дні, коли його схиляння менше 90 ° -φ.

5. Спостерігач знаходиться на полюсі φ \u003d 90 ° N або S. Ось світу збігається з прямовисною лінією і, отже, екватор-з площиною істинного горизонту. Положення меридіана спостерігача буде невизначеним, тому відсутні частини світу. Протягом доби Сонце рухається паралельно горизонту.

У дні рівнодення наступають полярні сходи або заходи Сонця. У дні сонцестоянь висота Сонця досягає максимальних значень. Висота Сонця завжди дорівнює його відміні. Полярний день і полярна ніч тривають по 6 місяців.

Таким чином, через різних астрономічних явищ, обумовлених спільним добовим і річним рухом Сонця в різних широтах (проходження через зеніт, явища полярного дня і ночі) і викликаних цими явищами кліматичних особливостей, земна поверхня розділена на тропічний, помірні і полярні пояси.

тропічним поясом називається частина земної поверхні (між широтами φ \u003d 23 ° 27 "N і 23 ° 27" S), в якій Сонце щодоби сходить і заходить і протягом року два рази буває в зеніті. Тропічний пояс займає 40% всієї земної поверхні.

помірним поясом називається частина земної поверхні, в якій Сонце щодоби сходить і заходить, але ніколи не буває в зеніті. Існують два помірних пояса. У північній півкулі між широтами φ \u003d 23 ° 27 "N і φ \u003d 66 ° 33" N, а в південному - між широтами φ \u003d 23 ° 27 "S і φ \u003d 66 ° 33" S. Помірні пояси займають 50% земної поверхні.

полярним поясом називається частина земної поверхні, в якій спостерігаються полярні дні і ночі. Існують два полярних пояса. Північне полярне пояс поширюється від широти φ \u003d 66 ° 33 "N до північного полюса, а південний - від φ \u003d 66 ° 33" S до південного полюса. Вони займають 10% земної поверхні.

Вперше правильне пояснення видимого річного руху Сонця по небесній сфері дав Микола Коперник (1473-1543). Він показав, що річне рух Сонця по небесній сфері не дійсне його рух, а тільки видиме, що відображає річне рух Землі навколо Сонця. Система світу Коперника була названа геліоцентричної. За цією системою в центрі сонячної системи знаходиться Сонце, навколо якого рухаються планети, в тому числі і наша Земля.

Земля одночасно бере участь у двох рухах: обертається навколо своєї осі і рухається по еліпсу навколо Сонця. Земля обертається навколо осі викликає зміну дня і ночі. Рух її навколо Сонця викликає зміну пір року. Від спільного обертання Землі навколо її осі і руху навколо Сонця відбувається видимий рух Сонця по небесній сфері.

Для пояснення видимого річного руху Сонця по небесній сфері скористаємося рис. 84. У центрі розташовано Сонце S, навколо якого проти годинникової стрілки рухається Земля. Земна вісь зберігає незмінне положення в просторі і становить з площиною екліптики кут, рівний 66 ° 33 ". Тому площину екватора нахилена до площини екліптики під кутом е \u003d 23 ° 27". Далі йде небесна сфера з екліптикою і нанесенномі на ній знаками сузір'їв Зодіаку в сучасному їх розташуванні.

У положення I Земля приходить 21 березня. Якщо дивитися з Землі, то Сонце проектується на небесну сферу в точку Т, що знаходиться в даний час в сузір'ї Риб. Схиляння Сонця бе \u003d 0 °. Спостерігач, що знаходиться на екваторі Землі, бачить Сонце опівдні в зеніті. Всі земні паралелі висвітлюються наполовину, тому у всіх точках земної поверхні день дорівнює ночі. У північній півкулі починається астрономічна весна, а в південній - осінь.

Мал. 84.

У положення II Земля приходить 22 червня. Схиляння Сонця б \u003d 23 °, 5N. Якщо дивитися з Землі, то Сонце проектується в сузір'я Близнюків. Для спостерігача, що знаходиться в широті φ \u003d 23 °, 5N, (Сонце опівдні проходить через зеніт. Велика частина добових паралелей висвітлюється в північній півкулі і менша - в південному. Висвітлюється північний полярний пояс і не освітлюється південний. На північному триває полярний день, а на южном- полярна ніч. у північній півкулі Землі промені Сонця падають майже прямовисно, а в південне - під кутом, тому в північній півкулі наступає астрономічна літо, а в південному - зима.

У положення III Земля приходить 23 вересня. Схиляння Сонця бо \u003d 0 ° і воно проектується в точку Терезів, яка тепер знаходиться в сузір'ї Діви. Спостерігач, що знаходиться на екваторі, бачить Сонце опівдні в зеніті. Всі земні паралелі висвітлюються Сонцем наполовину, тому у всіх точках Землі день дорівнює ночі. У північній півкулі починається астрономічна осінь, а в південному - весна.

22 грудня Земля приходить в стан IV Сонце проектується в сузір'я Стрільця. Схиляння Сонця 6 \u003d 23 °, 5S. У південній півкулі висвітлюється велика частина добових паралелей, ніж в північному, тому в південній півкулі день довший ночі, а в північному - навпаки. Промені Сонця в південну півкулю падають майже прямовисно, а в північне - під кутом. Тому в південній півкулі настає астрономічна літо, а в північному - зима. Сонце висвітлює південний полярний пояс і не висвітлює північний. На південному полярному поясі спостерігається полярний день, а на північному - ніч.

Відповідні пояснення можна дати і для інших проміжних положень Землі.

вперед
Зміст
назад

Річний шлях Сонця

Вираз "шлях Сонця серед зірок" комусь здасться дивним. Адже днем \u200b\u200bзірок не видно. Тому нелегко помітити, що Сонце повільно, приблизно на 1˚ за добу, переміщається серед зірок справа наліво. Зате можна простежити, як протягом року змінюється вигляд зоряного неба. Все це - наслідок обертання Землі навколо Сонця.

Шлях видимого річного переміщення Сонця на тлі зірок іменується екліптикою (від грецького "екліпсіс" - "затемнення"), а період обороту по екліптиці - зоряним роком. Він дорівнює 265 діб 6 годин 9 хвилин 10 секунд, або 365, 2564 середніх сонячних діб.

Екліптика і небесний екватор перетинаються під кутом 23˚26 "в точках весняного й осіннього рівнодення. У першій з цих точок Сонце зазвичай буває 21 березня, коли воно переходить з південної півкулі неба в північне. У другій - 23 вересня, під час переходу їх північної півкулі в південне. у найбільш віддаленої на північ точці екліптиці Сонце буває 22 червня (літнє сонцестояння), а на південь - 22 грудня (зимове сонцестояння). у високосний рік ці дати зрушені на один день.

З чотирьох точок екліптики головною є точка весняного рівнодення. Саме від неї відраховується одна з небесних координат - пряме сходження. Вона ж служить для відліку зоряного часу і тропічного року - проміжку часу між двома послідовними проходженнями центру Сонця через точку весняного рівнодення. Тропічний рік визначає зміну пір року на нашій планеті.

Так як точка весняного рівнодення повільно переміщається серед зірок внаслідок прецесії земної осі, тривалість тропічного року менше тривалості зоряного. Вона становить 365,2422 середніх сонячних діб.

Близько 2 тисяч років тому, коли Гиппарх склав свій зоряний каталог (перший дійшов до нас цілком), точка весняного рівнодення знаходилася в сузір'ї Овна. До нашого часу вона перемістилася майже на 30˚, в сузір'я Риб, а точка осіннього рівнодення - із сузір'я Терезів в сузір'я Діви. Але за традицією точки рівнодень позначаються колишніми знаками колишніх "рівноденні" сузір'їв - Овна і Терезів. Те ж трапилося і з точками сонцестояння: літнє в сузір'ї Тельця відзначається знаком Рака, а зимовий в сузір'я Стрільця - знаком Козерога.

І нарешті, останнє, що пов'язано з видимим річним рухом Сонця. Половину екліптики від весняного рівнодення до осіннього (з 21 березня по 23 вересня) Сонце проходить за 186 діб. Другу половину, від осіннього рівнодення та весняного, - за 179 діб (180 у високосний рік). Але ж половинки екліптики рівні: кожна по 180˚. Отже, Сонце рухається по екліптиці нерівномірно. Ця нерівномірність пояснюється зміною швидкості руху Землі по еліптичній орбіті навколо Сонця.

Нерівномірність руху Сонця по екліптиці призводить до різної тривалості пір року. Для жителів північної півкулі, наприклад, весна і літо на шість діб триваліше осені і зими. Земля 2-4 червня розташована від Сонця на 5 мільйонів кілометрів довше, ніж 2-3 січня, і рухається по своїй орбіті повільніше відповідно до другого закону Кеплера. Влітку Земля отримує від Сонця менше тепла, але зате літо в Північній півкулі триваліше зими. Тому в Північній півкулі Землі тепліше, ніж в Південному.

СОНЯЧНІ зАТЕМНЕННЯ

У момент місячного молодика може статися сонячне затемнення - адже саме в молодика Місяць проходить між Сонцем і Землею. Астрономи заздалегідь знають, коли і де буде спостерігатися сонячне затемнення, і повідомляють про це в астрономічних календарях.

Землі дістався один-єдиний супутник, але зате який! Місяць в 400 разів менше Сонця і як раз в 400 разів ближче його до Землі, тому на небі Сонце і Місяць здаються дисками однакових розмірів. Так що при повному сонячному затемненні Місяць повністю закриває яскраву поверхню Сонця, залишаючи при цьому відкритою всю сонячну атмосферу.

Точно в призначений час і хвилину крізь темне скло видно, як на яскравий диск Сонця наповзає з правого краю щось чорне, як з'являється на ньому чорна лунка. Вона поступово розростається, поки нарешті сонячне коло не прийме вид вузького серпа. При цьому швидко слабшає денне світло. Ось Сонце повністю ховається за темною заслінкою, гасне останній денний промінь, і темрява, здається тим глибше, ніж вона внезапнее, розстеляється навколо, шокуючи людини і всю природу в безмовне здивування.

Про затемнення Сонця 8 липня 1842 року в місті Павії (Італія) розповідає англійський астроном Френсіс Бейлі: "Коли настало повне затемнення і сонячне світло миттєво згас, навколо темного тіла Місяця раптово виникло якесь яскраве сяйво, схоже на корону мул на ореол навколо голови святого. Ні в яких звітах про минулі затемнення не було написано про щось подібне, і я зовсім не очікував побачити пишність, що знаходилося тепер у мене перед очима. Ширина корони, рахуючи від окружності диска Місяць, дорівнювала приблизно половині місячного діаметру. Вона здавалася складеної з яскравих променів. Її світло було щільніше біля самого краю Місяця, а в міру віддалення промені корони ставали все слабше, тонше. Ослаблення світла йшло абсолютно плавно разом з збільшення відстані. Корона представлялася у вигляді пучків прямих слабких променів; їх зовнішні кінці розходилися віялом; промені були нерівної довжини. Корона була червона, чи не перлова, вона була абсолютно білого кольору. Її промені переливалися або мерехтіли, як г Азов полум'я. Як не блискуче було це явище, які б захоплення воно не викликало у глядачів, але все ж в цьому дивному, чудовому видовище було точно щось зловісне, і я цілком розумію, наскільки могли бути приголомшені і перелякані люди за часів, коли ці явища відбувалися абсолютно несподівано.

Найбільш дивною подробицею всієї картини була поява трьох великих виступів (протуберанців), які височіли над краєм Місяця, але складали, очевидно, частина корони. Вони були схожі на гори величезної висоти, на снігові вершини Альп, коли ті висвітлені червоними променями призахідного Сонця. Їх червоний колір впадав в ліловий або пурпуровий; можливо, найкраще підійшов би сюди відтінок квітів персика. Світло виступів, в протилежність іншим частинам корони, був абсолютно спокійний, "гори» не іскрилися і не грали. Всі три виступи, дещо різні за величиною, були видні до останнього моменту повної фази затемнення. Але як тільки прорвався перший промінь Сонця, протуберанці разом з короною пропали безвісти, і відразу відновився яскраве світло дня ". Це явище, так тонко і барвисто описана Бейлі, тривало трохи більше двох хвилин.

Пам'ятайте тургеневских хлопчиків на Бежінском лузі? Павлуша розповідав про те, як Сонця не стало видно, про людину зі дзбаном на голові, якого прийняли за антихриста Тришку. Так це була розповідь про те ж затемненні 8 липня 1842 года!

Але не було на Русі затемнення більш того, про який оповідають "Слово о полку Ігоревім" і стародавні літописи. Навесні 1185 року новгород-сіверський князь Ігор Святославич з братом Всеволодом, сповнившись ратного духу, пішли на половців здобути собі слави, а дружині видобутку. 1 травня, ближче до вечора, як тільки вступили полки "Дай-божих онуків" (нащадків Сонця) на чужу землю, затемнело раніше ніж треба, птиці замовкли, коні іржали ине йшли, тіні вершників були неясні і дивні, степ дихнула холодом. Озирнувся Ігор і побачив, що проводжає їх "сонце, що стоїть яко місяць". І сказав Ігор боярам своїм і дружині своїй: "Чи бачите? Що значить сяйво це ??". Вони ж подивилися, і побачили, і похнюпили голови. І сказали мужі: "Князь наш! Не обіцяє нам добра сяйво це!" Ігор же відповідав: «Браття і дружино! Таємниця Божа нікому невідома. А що нам дарує Бог - на благо нам або на горі, - це ми побачимо". У десятий день травня дружина Ігоря полягла в половецького степу, а поранений князь був узятий в полон.

Видимий рух сонця серед зірок

(Урок - лекція)

Цей урок для учнівXI класів займаються за підручникомГ.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева «Фізика. 11 клас »(профільні класи)

Освітня мета уроку: вивчити рух Сонця відносно далеких зірок.

Освітні завдання уроку:

Визначити основні види небесного руху Сонця і співвіднести їх з такими явищами, як зміна тривалості дня і ночі, зміна сезонів року, наявність кліматичних поясів;

Сформувати вміння учнів знаходити і визначати основні площині, лінії, точки небесної сфери, пов'язані з рухом Сонця;

Сформувати вміння учнів визначати горизонтальні координати Сонця;

загальні зауваження

Інформація в лекції подається в стислій формі, тому коротка фраза може зажадати тривалих роздумів. Розвиток потреби в міркуванні, а, отже, і в розумінні змісту тієї чи іншої теми учнями, співвідноситься з виконанням завдань:

Практичні поради при роботі з інформацією:

отримавши нову інформацію, продумайте її і чітко сформулюйте відповідь на питання: «Про що вона і для чого її Вам повідомили?»;

купуйте звичку самому задавати питання «чому?» і самостійно знаходити на його шляху відповіді, розмірковуючи, розмовляючи з товаришами, викладачем;

перевіряючи формулу, вирішуючи завдання і т.д., виконуйте математичні операції поступово, записуючи все проміжні викладки;

Основні питання лекції

Рух небесних світил.

Видимий рух сонця серед зірок.

Екліптика. Екліптична система координат.

екліптика - велике коло небесної сфери, по якому відбувається видимий річний рух Сонця. Напрямок цього руху (близько 1 на добу) протилежно напрямку добового обертання Землі. Слово «екліптика» походить від грецького слова «екліпсіс» - затемнення.

Вісь обертання Землі має постійний кут нахилу до площини обертання Землі навколо Сонця, що дорівнює приблизно 66 ° 34 "(див. Рис. 1). Внаслідок цього кут ε між площиною екліптики і площиною небесного екватора дорівнює 23 ° 26 ".

Малюнок 1. Екліптика і небесний екватор

Спираючись на малюнок 1, заповніть пропуски в нижче наведених визначеннях.

Ось екліптики (ПП") - ………………

………………………………………….. .

Північний полюс екліптики (П) - .................................................... .

Південний полюс екліптики (П") - ………………………………………………………………………….. .

Екліптика проходить через 13 сузір'їв. Змієносець не відноситься до зодіакальним сузір'ям.

Точками весняного (γ) і осіннього (Ω) рівнодення називають точки перетину екліптики і небесного екватора. Точка весняного рівнодення перебуває в сузір'ї Риб (до недавнього часу - в сузір'ї Овна). Дата весняного рівнодення - 20 (21) березня. Точка осіннього рівнодення перебуває в сузір'ї Діви (до недавнього часу - в сузір'ї Терезів). Дата осіннього рівнодення - 22 (23) вересня.

Точка літнього сонцестояння і точка зимового сонцестояння -точки, віддалені на 90 ° від точок равноденствія.Точка літнього сонцестояння лежить в північній півкулі, припадає на 22 червня. Точка зимового сонцестояння лежить в південній півкулі і припадає на 22 грудня.

Екліптична система координат.

Малюнок 2. Екліптична система координат

В якості основної площини екліптичною системи координат (рис. 2) вибирають площину екліптики. До екліптичні координатам відносять:

Широта і довгота зірки не змінюються в результаті добового руху небесної сфери. Екліптична система координат використовується, в основному, при вивченні руху планет. Це зручно тому, що планети рухаються щодо зірок приблизно в площині екліптики. внаслідок малості β формули, що містять cos β і sin β, можуть бути спрощені.

Співвідношення між градусами, годинами і хвилинами наступне: 360 =24, 15=1, 1=4.

Рух небесних світил

Добовий рух світил. добові шляхи світил на небесній сфері - окружності, площини яких паралельні небесному екватору. Дані окружності називаються небесними паралелями. Добовий рух світил є наслідком обертання Землі навколо своєї осі. Видимість світил залежить від їх небесних координат, положення спостерігача на поверхні Землі (див. Рис. 3).

Малюнок 3. Добові шляху світил відносно горизонту, для спостерігача знаходиться: а - в середніх географічних широтах; б - на екваторі; в - на полюсі Землі.

1. Сформулюйте теорему про висоту полюса світу.

2. Опишіть, як ви можете пояснити властивості добового руху світил, внаслідок обертання Землі навколо своєї осі на різних широтах?

Як змінюється при добовому русі світила його: а) висота; б) пряме сходження; в) схиляння?

Чи змінюється протягом доби висота, пряме сходження і схилення основних точок небесної сфери: Z, Z ׳ , P, P ׳ , N, S, E, W?

3. Рух Сонця серед зірок.

кульмінація - явище перетину світилом небесного меридіана. У верхній кульмінації світило має найбільшу висоту. Азимут світила у верхній кульмінації дорівнює ....... А в нижній - найменшу. Азимут світила в нижній кульмінації дорівнює ... ... Момент верхньої кульмінації центра Сонця називається істинним полуднем,а нижній - істинної північчю.

В исота світила ( h ) Або зенітне відстань ( z ) В момент кульмінацій залежить від відміни світила ( δ) і широти місця спостереження ( φ )

Малюнок 4. Проекція небесної сфери на площину небесного меридіана

У таблиці 3 наведені формули для визначення висоти світила у верхній і нижній кульмінації. Вид вираження для висоти світила в кульмінації визначається з опорою на малюнок 4.

Таблиця 3

Висота світила в кульмінації

схиляння світила

Висота світила у верхній кульмінації

Висота світила в нижній кульмінації

δ < φ

h \u003d 90˚-φ + δ

h \u003d 90˚-φ-δ

δ = φ

h \u003d 90 ˚

h \u003d 0˚

δ > φ

h \u003d 90˚ + φ-δ

h \u003d φ + δ-90˚

Є три категорії світил, для місць на землі, для яких 0<φ <90˚:

Якщо відміна світила δ< -(90˚- φ ), то оно будет невосходящим. Если склонение светила δ >(90˚- φ), воно буде незахідним.

Умови видимості Сонця і зміна пір року залежить від положення спостерігача на поверхні Землі і від положення Землі на орбіті.

Річному рухові Сонця - явище руху Сонця щодо зірок в сторону, зворотну добовому обертанню небесної сфери. Дане явище - наслідок руху Землі навколо Сонця по еліптичній орбіті в напрямку обертання Землі навколо її осі, тобто проти годинникової стрілки, якщо дивитися з північного полюса на південний (див. рис. 5).

Малюнок 5. Нахил осі обертання Землі і пори року

Малюнок 6. Схема положень Землі при літньому і зимовому сонцестояння

При річному русі Сонця відбуваються такі явища: зміна полуденної висоти, положення точок сходу і заходу Сонця, тривалості дня і ночі, виду зоряного неба в один і той же час після заходу Сонця.

Звернення Землі навколо Сонця, а так само те, що вісь добового обертання Землі завжди паралельна самій собі в будь-якій точці земної орбіти - головні причини зміни пір року. Дані фактори визначають різний нахил сонячних променів по відношенню до поверхні Землі і різну ступінь освітленості півкулі, на яке воно світить (див. Рис. 5, 6). Чим вище Сонце над горизонтом, тим сильніше його здатність нагрівати земну поверхню. У свою чергу, зміна відстані від Землі до Сонця протягом року не впливає на зміну пір року: Земля, пробігаючи свою еліптичну орбіту, знаходиться в найбільш близькою точці в січні, а в найбільш віддаленій - в липні.

Використовуючи матеріал лекції, заповніть таблицю 4.

Таблиця 4

Добовий рух Сонця в різні пори року на середніх широтах

Положення на екліптиці

схиляння

полуденна висота

мінімальна висота

точка сходу

точка заходу

тривалість дня

20(21) .03

22.06

22(23).09

22.12

Астрономічні ознаки теплових поясів:

1. Як зміняться кордону теплових поясів, якщо кут нахилу осі обертання Землі до площини земної орбіти зменшиться? стане рівним 90˚?

   При якому куті нахилу осі обертання Землі до площини її орбіти буде помірних поясів?

Зміна виду зоряного неба.Кожної наступної ночі в порівнянні з попередньою зірки постають перед нами трохи зсунутими на захід. Від вечора до вечора одна і та ж зірка сходить на 4 хвилини раніше. Через рік вид зоряного неба повторюється.

Якщо якась зірка знаходиться в точці зеніту о 9 годині вечора 1 вересня, в який час вона буде в зеніті 1 марта? Чи зможете Ви її бачити? Відповідь обґрунтуйте.

прецессия -конусообразное обертання земної осі з періодом 26000 років під дією сил тяжіння з боку Сонця і Місяця. Процесійний рух Землі змушує північний і південний полюси світу описувати на небі кола: вісь світу описує навколо осі екліптики конус, радіусом близько 23˚26 ", залишаючись, весь час нахиленою до площини руху Землі під кутом близько 66˚34" за годинниковою стрілкою для спостерігача північної півкулі (рис. 7).

Прецессия змінює положення небесних полюсів. 2700 років тому поблизу Північного полюса світу перебувала зірка α Дракона, названа китайськими астрономами царственої зіркою. В даний час Полярною зіркою є α Малої Ведмедиці. До 10000 році Північний полюс світу зблизиться із зіркою Денеб (α Лебедя). В 13600 році полярної зіркою стане Вега (α Ліри).

Малюнок 7. Процесійний рух земної осі

В результаті прецесії точки весняного і осіннього рівнодення, літнього та зимового сонцестояння повільно переміщаються по зодіакальним сузір'ям. 5000 років тому точка весняного рівнодення знаходилася в сузір'ї Тельця, потім перемістилася в сузір'я Овна, а зараз знаходиться в сузір'ї Риб (див. Рис. 8). Цей зсув становить
\u003d 50 ", 2 в рік.

Малюнок 8. Прецессия і нутація на небесній сфері

Тяжіння планет занадто мало, щоб викликати зміни в положенні осі обертання Землі, але воно діє на рух Землі навколо Сонця, змінюючи положення в просторі площини земної орбіти, тобто площини екліптики: нахил екліптики до екватора періодично змінюється, яке в даний час зменшується на 0 ", 47 в рік. Зміна положення площини екліптики вносить зміну, по-перше, в значення швидкості переміщення точок рівнодення в результаті прецесійного руху (v \u003d 50", 2 * cos ε), по-друге, криві, описаними полюсами світу, не замикаються (рис.9).

Малюнок 9. Процесійний рух північного полюса світу. Точками в центрі показані положення полюса світу

Нутація земної осі -дрібні різні коливання осі обертання Землі близько свого середнього положення. Нутаціонние коливання виникають тому, що прецесійного сили Сонця і Місяця безперервно змінюють свою величину і напрямок; вони дорівнюють нулю, коли Сонце і Місяць знаходяться в площині екватора Землі і досягають максимуму при найбільшому видаленні від нього цих світил.

В результаті прецесії і нутації земної осі полюси світу в дійсності описують на небі складні хвилясті лінії (див. Рис. 8).

Слід зазначити, що ефекти прецесії і нутації породжуються зовнішніми силами, які змінюють орієнтування осі обертання Землі в просторі. Тіло ж Земля залишається в цьому випадку, так би мовити, фіксованим по відношенню до мінливої \u200b\u200bосі. Тому прапор, встановлений сьогодні па Північному полюсі, буде і через 13 000 років відзначати Північний полюс, і широта а пункту залишиться рівною 90 °. Так як ні прецесія ні нутація не призводять до яких-небудь змін широти на Землі, ці явище не викликають і кліматичних змін. Однак вони все ж створюють зрушення пір року щодо деякого ідеального календаря.

Що Ви можете сказати про зміни екліптичною довготи, екліптичною широти, прямого сходження і схилення всіх зірок, в результаті прецесійного руху земної осі?

Завдання для самостійної домашньої роботи

Назвіть основні площині, лінії і точки небесної сфери.

Де сходять і заходять небесні світила для спостерігача, що знаходиться в північному (південному) півкулі Землі?

Як будуються системи астрономічних координат?

Що називається висотою і азимутом світила?

Як називаються екваторіальні і екліптичні координати?

Як пов'язані пряме сходження і часовий кут?

Як пов'язані схиляння і висота світила в момент верхньої кульмінації?

Що таке прецесія і нутація?

Чому зірки завжди сходять і заходять в одних і тих же точках горизонту, а Сонце і Місяць - ні?

Як пов'язано видимий рух Сонця по небесній сфері з рухом Землі навколо Сонця?

Що таке екліптика?

Які точки називаються рівноденні і чому?

Що таке сонцестояння?

Під яким кутом нахилена екліптика до горизонту і чому змінюється цей кут протягом доби?

В якому випадку екліптика може збігтися з горизонтом?

Нанести ручкою на окружності, яка зображує модель небесної сфери точки, в яких знаходиться Сонце:

За нанесеним точкам намітити положення екліптики. Вкажіть на екліптиці (груба результати) положення Сонця 21 квітня, 23 жовтня і в день вашого народження. Знайти перераховані в попередніх пунктах точки на моделі небесної сфери.

література

Левітан, Є.П. Методика викладання астрономії в середній школі / Є.П. Левітан. - М .: Просвещение, 1965. - 227 с.

Малахов А.А. Фізика і астрономія (компетентнісний підхід): учеб.-метод. посібник / А.А. Малахов; Шадр. держ. пед. ін-т. - Шадринськ: Шадр. Будинок Печатки, 2010. - 163 с.

Майоров, В.Ф. Як дізнатися, що Земля обертається? / В.Ф. Майоров // Фізика. - 2010. - № 2. - С. 45-47.

Мякішев Г.Я., Буховцев Б.Б., Соцький Н. Н.Фізіка: Учеб. Для 10 кл. загальноосвітніх установ. - М .: Просвещение, 2010 року.

Пінський А.А., Розумовський В.Г., Бугайов О.І. та ін. Фізика та астрономія: Учеб для 9 кл. загальноосвіт. Установ / За ред. А.А. Пінського, В.Г. Разумовского.- М .: Просвещение, 2001. - С. 202-212

Рандзіні, Д. Космос / Д. Рандзіні; Пер. з італ. Н. Лебедєвої. - М .: ТОВ «Видавництво Астрель», 2004. - 320 с.

Поставте посеред кімнати стілець і, повернувшись до нього обличчям, зробіть навколо нього кілька кіл. І не важливо, що стілець нерухомий, - вам здасться, що він переміщається в просторі, тому що буде видно на тлі різних предметів кімнатної обстановки.

Точно також Земля обертається навколо Сонця, а нам, жителям Землі, здається, що Сонце переміщається на тлі зірок, роблячи повний оборот по небу за один рік. Такий рух Сонця називається річним. Крім того, Сонце, як і всі інші небесні тіла, бере участь в добовому русі неба.

Шлях серед зірок, за яким відбувається річне рух Сонця, називається екліптикою.

Повний оборот по екліптиці Сонце робить за рік, тобто приблизно, за 365 діб, тому за добу Сонце зміщується на 360 ° / 365≈1 °.

Оскільки Сонце з року в рік рухається приблизно по одному і тому ж шляху, тобто становище екліптики серед зірок змінюється з часом дуже і дуже повільно, екліптики можна нанести на карту зоряного неба:

Тут фіолетова лінія - небесний екватор. Вище нього - прилегла до екватора частину північної півкулі неба, нижче - екваторіальна частина південної півкулі.

Жирна хвиляста лінія зображує річний шлях Сонця по небу, тобто екліптики. Нагорі написано, який сезон року починається в північній півкулі Землі, коли Сонце знаходиться у відповідній області неба.

Зображення Сонця на мапі переміщається уздовж екліптики справа наліво.

Протягом року Сонце встигає побувати в 12-і зодіакальних сузір'ях і ще в одному, - в Змієносці (з 29 листопада по 17 грудня),

На екліптиці виділяються чотири особливі точки.

ВР - точка весняного рівнодення. Сонце, проходячи через точку весняного рівнодення, потрапляє з південної півкулі неба в північне.

ЛЗ - точка літнього сонцестояння, - точка екліптики, розташована в північній півкулі неба і найбільш віддалена від небесного екватора.

ОР - точка осіннього рівнодення. Сонце, проходячи через точку осіннього рівнодення, потрапляє з північної півкулі неба в південне.

ЗС - точка зимового сонцестояння, - точка екліптики, розташована в південній півкулі неба і найбільш віддалена від небесного екватора.

точка екліптики	Сонце буває в даній точці екліптики	Початок астрономічного сезону
весняного рівнодення
літнього сонцестояння
осіннього рівнодення
зимового сонцестояння

Нарешті, як дізнатися, що Сонце дійсно переміщається по небу серед зірок?

В даний час це зовсім не проблема, тому що найбільш яскраві зірки видно в телескоп навіть удень, тому переміщення Сонця серед зірок за допомогою телескопа можна при бажанні угледіти на власні очі.

У дотелескопіческую епоху астрономи вимірювали довжину тіні від гномона, - вертикального жердини, що дозволяло їм визначати кутова відстань Сонця до небесного екватора. Крім того, вони спостерігали не саме Сонце, а зірки, діаметрально протилежні Сонця, тобто ті зірки, які виявлялися вище за все над горизонтом опівночі. В результаті древні астрономи визначали положення Сонця на небі і, отже, положення екліптики серед зірок.