Год-23

Для приближенных расчетов принято считать суточное изменение прямого восхождения - 1°. Суточное изменение склонения принято считать месяц до и месяц после равноденствий - по 0,4°, месяц до и месяц после солнцестояний - по 0,1°, остальное время - по 0,3°. Для уменьшения погрешностей расчет следует вести от ближайшей характерной точки эклиптики.

ДВИЖЕНИЕ СОЛНЦА И ЛУНЫ ПО НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ

Лекция№41

Помимо суточного вращения, Земля вращается вокруг Солнца. Это приводит к тому, что, по мере перемещения Земли по орбите, Солнце проектируется в различные точки небесной сферы. Если в течение года эти точки соединить плавной кривой, получим большой круг на небесной сфере. Большой круг небесной сферы, по которому в течение года кажущимся образом перемещается Солнце, называется эклиптикой.

На рис. 1.10 показана часть небесной сферы, с нанесёнными на ней небесным экватором и эклиптикой. Точкой П_N обозначен северный полюс эклиптики. На эклиптике показано также Солнце и направление его перемещения в течение года.

Фактически эклиптика представляет собой след пересечения плоскости орбиты Земли с небесной сферой, а наклон эклиптики к небесному экватору определяется наклоном оси вращения Земли кплоскости орбиты. Этот наклон равен 66,5°. Поэтому наклон небесного экватора к эклиптике δ=23,5°.

Рис.10

На эклиптике существуют четыре характерные точки: две точки пересечения с небесным экватором и две, отстоящие от них на 90°. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками равноденствия, точки, отстоящие от них на 90°, называются точками солнцестояний.

Точка, в которой Солнце переходит из южного полушария в северное (см. рис. 1.10), называется точкой весеннего равноденствия или точкой Овна (Y). Противоположная точка - точка осеннего равноденствия или точка Весов (Ώ).

Точка L северной части эклиптики, отстоящая от точек равноденствия на 90°, называется точкой летнего солнцестояния. Противоположная точка - точка зимнего солнцестояния L'.

Точку весеннего равноденствия Солнце проходит 21 марта, точку летнего солнцестояния - 22 июня, точку осеннего равноденствия - 23 сентября и точку зимнего солнцестояния - 22 декабря.

Так как Земля по орбите вращается неравномерно, то и кажущееся перемещение Солнца по эклиптике происходит неравномерно. Быстрее всего Солнце перемещается зимой около 4 января, медленнее всего - летом около 4 июля.

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку Овна называется тропическим годом. Он равен 365,2422 средних суток. Все календари, ориентированные наСолнце, строятся так, чтобы средняя продолжительность гражданского года была как можно ближе к продолжительности тропического года.

Как видно из рис. 1.10, в течение года экваториальные координаты Солнца непрерывно меняются. Прямое восхождение изменяется от 0° до 360°. Склонение изменяется от 0° до 23,5°. Причем, между 21 марта и 23 сентября склонение Солнца северное. После 23 сентября и до 21 марта склонение Солнца южное.

Так как склонение Солнца в течение года меняется, изменяется и положение суточной параллели Солнца для наблюдателя на данной широте. Рассмотрим совместное влияние суточного вращения и годового движения Земли на кажущееся перемещение Солнца по небесной сфере.

На рис. 1.11 а) показана проекция небесной сферы на плоскость меридиана наблюдателя на широте около 10° N. Суточная параллель Солнца описываемая 22 июня, когда его склонение равно 23,5°N, называется тропиком Рака; суточная параллель, описываемая Солнцем 22 декабря - тропиком Козерога. В эти дни склонение Солнца максимально. Все остальные суточные параллели располагаются между этими тропиками.

В один из дней склонение Солнца, уменьшаясь после 22 июня, достигает значения, равного широте и суточная параллель пройдет через зенит, т.е. в этот день Солнце кульминирует в зените на этой широте.

21 марта и 23 сентября склонение Солнца равно 0° и суточная параллель проходит по небесному экватору. На рис. 1.11 видно, что в эти дни половина суточной параллели расположена над горизонтом, половина -под горизонтом, т.е. в эти дни день равен ночи независимо от широты.

После 22 декабря, когда Солнце описывает тропик Козерога, в один из дней склонение Солнца снова станет равным широте и Солнце вторично за год на этой широте кульминирует в зените.

Часть поверхности земного шара, где Солнце хотя бы раз в году кульминирует в зените, называется тропическим или жарким поясом. Его границами являются географические параллели 23,5 N и 23,5 S, которые также называются тропиками Рака и Козерога.

На рис. 1.11(6) показана проекция небесной сферы для наблюдателя на широте около 75° N. 21 марта суточная параллель проходит по небесному экватору и день равен ночи. По мере того, как увеличивается северное склонение, суточная параллель поднимается все выше и в один из дней, когда склонение станет равным 90°- φ, она коснется горизонта в точке N и после этого будет полностью проходить над горизонтом.

Явление, когда Солнце более 24 часов находится над горизонтом, называется полярным днём. Полярный день будет продолжаться до тех пор, пока Солнце, дойдя до тропика Рака, не опустится снова на суточную параллель со склонением, равным 90°- φ. После этого начнутся обычные

сутки с восходами и заходами Солнца.

При аналогичных, но разноимённых с широтой, склонениях Солнца суточная параллель расположится под горизонтам и наступит полярная ночь. Часть поверхности земного шара, где наблюдается полярный день и полярная ночь, называется полярным или холодным поясом. Полярных поясов два: один расположен севернее параллели 66,5 N, другой - южнее параллели 66,5°S.

Анализируя рис. 1.11 (б), не трудно видеть, что на полюсе Солнце половину года расположено над горизонтом, половину - под горизонтом, т.е. год состоит из полярного дня и полярной ночи.

Часть поверхности земного шара, заключений между тропическим и полярным поясами, называется умеренным поясом. Умеренных поясов два. Они заключены между параллелями 23,5° и б6,5° в северном и южном полушариях. В умеренном поясе Солнце никогда не бывает в зените и не наблюдается полярный день и полярная ночь.

Перемещаясь в течение года по эклиптике, Солнце проходит по различным созвездиям. Таких созвездий 12 - по одному на каждый месяц. Эти созвездия называются зодиакальными, а их условные обозначения знаками Зодиака. Переход из одного созвездия в другое происходит в начале двадцатых чисел каждого месяца.

Собственное движение Луны

Луна является ближайшим небесным телом и обращается вокруг Земли, точнее, вокруг центра масс системы Земля - Луна, по эллиптической орбите на среднем расстоянии 384 тысячи километров от Земли.

Период обращения Луны вокруг Земли относительно неподвижных звезд составляет 27,32 средних суток и называется сидерическим месяцем. В сутки Луна перемещается относительно неподвижных звезд на 13,2°.

Вращение Луны происходит в ту же сторону, что и движение Солнца по эклиптике. Поэтому за сидерический месяц Солнце перемещается по эклиптике примерно на 27° и Луне требуется ещё 2,21 средних суток, чтобы придти в исходное положение относительно Солнца. Период обращения Луны вокруг Земли относительно Солнца называется синодическим месяцем и он равен 29,53 средних суток.

Внешний вид Луны определяется взаимным расположением Солнца и Луны, поэтому в дальнейшем под термином «месяц» будем подразумевать синодический месяц. За начало синодического месяца принимают расположение Луны между Землёй и Солнцем, когда освещена обратная сторона Луны, а обращенная к Земле сторона невидна.

Фазой Луны называется отношение освещенной части диска ко всему диску. Фаза (Ф) выражается дробным числом от 0 до 1. Некоторые характерные фазы имеют названия: Ф=0 - новолуние; Ф=1 - полнолуние; Ф=0,5 - четверть.

На рис. 1.12 буквой С обозначено Солнце буквой 3 - Земля. Внешний круг - лунная орбита, на которой показаны 8 равноотстоящих положений Луны. На внутреннем круге показан вид Луны для наблюдателя на Земле при этом положении Луны на орбите.

Анализируя последовательное изменение внешнего вида Луны, видим, что лунный серп, увеличиваясь после новолуния справа, в третьем положении заполняет половину диска. Эта фаза называется первой четвертью. В положении 5 наступает полнолуние. Затем диск начинает убывать справа и в положении 7 наступает последняя четверть, когда освещена левая половина диска.

Количество дней, прошедших от новолуния до данного момента, называется возрастом Луны (В). По возрасту Луны можно представить фазу. Так, при В=0 - новолуние; при В=7,5 - первая четверть; при В=15 -полнолуние; при В=22,5 - последняя четверть; при В=4 - серп занимает около четверти

диска с права-(молодой месяц).

Фаза Луны определяет условия видимости в ночное время и приводится, как и возраст Луны, на 0 часов гринвичского времени в Морском астрономическом ежегоднике.

Приближенно возраст Луны можно подсчитать по формуле:

В=Д + №+Л,

где Д - дата; № - номер месяца; Л - лунное число, постоянное на весь год. Лунное число, как и возраст Луны, лежит в пределах от 0 до 30. В 1998 году лунное число равнялось 0. Затем каждый год оно увеличивается на 11. Значения лунного числа на несколько лет вперед приведены в табл. 1 1

:Например, 2.09.11г. В = 2 + 9 + 23 = 44(14). В этот день будет полнолуние.

Взаимное расположение Солнца, Земли и Луны влияет на величину прилива и элементы приливо-отливных течений. Расположение их на одной прямой (новолуние или полнолуние ± два дня) называется сизигией. В сизигию наблюдаются экстремальные значения приливов и элементов приливо-отливных течений. Положение Луны в первую и последнюю четверти называется квадратурой. В квадратуру наблюдаются минимальные колебания уровня.