Видимое движение звезд и Солнца

Рис. 1. При суточном вращении небесной сферы светила дважды проходят через небесный меридиан. Прохождение светил через небесный меридиан называют кульминацией светил.
Различают верхнюю и нижнюю кульминации. В верхней кульминации светило находится ближе всего к зениту и его высота над горизонтом наибольшая для данной широты места наблюдения.
По мере движения наблюдателя к Северному полюсу Земли высота Полярной звезды возрастает, а высота небесного экватора уменьшается. Достигнув Северного полюса, наблюдатель увидит Полярную звезду в зените, т. е. высота полюса мира окажется равной 90°, а высота небесного экватора 0°. Это означает, что точки пересечения небесного экватора с горизонтом стали неопределенными. Поэтому для наблюдателя, оказавшегося на Северном полюсе, нет направлений на север, восток и запад. Оттуда все направления ведут на юг. Аналогичной будет картина и на Южном полюсе Земли, где все направления ведут на север.
Поскольку для наблюдателя, находящегося на одном из земных полюсов, полюс мира совпадает с точкой зенита, положение небесного меридиана становится неопределенным и кульминации светил там не происходит. Их высота в течение суток остается постоянной. А это значит, что при суточном вращении неба звезды не восходят и не заходят, а движутся параллельно истинному горизонту.
Если наблюдатель окажется на земном экваторе, то он увидит Полярную звезду на горизонте в точке севера. Для него небесный экватор проходит через зенит и все звезды являются восходящими и заходящими. На экваторе Земли можно наблюдать лишь верхнюю кульминацию светил.
Подобно тому, как положение точек на земной поверхности определяется географическими координатами долготой l и широтой j,
положение точек на небесной сфере определяется небесными координатами: склонением d, прямым восхождением a.
Чтобы найти склонение какого-либо светила, надо провести на небесной сфере большой круг через данное светило (М на рис. 1.) и полюс мира Р. Склонение d определяется дугой этого круга, отсчитываемой в градусах от экватора до точки М, обозначающей выбранное светило. Если склонение отсчитывается к северному полюсу мира, его берут со знаком плюс, а к южному полюсу — со знаком минус. Следовательно, склонение изменяется в пределах от -90° (Южный полюс мира) до +90° (Северный полюс мира).
Вторая координата — прямое восхождение — отсчитывается по небесному экватору до точки весеннего равноденствия Ў против часовой стрелки до круга склонения данного светила. Прямое восхождение принято выражать в единицах времени от 0 до 24ч. Для перевода единиц времени в градусное выражение следует помнить, что 24ч единиц времени соответствуют 360°.
Для неподвижного наблюдателя точки восхода и захода звезд остаются постоянными, причем каждая звезда кульминирует на одной и той же высоте от горизонта. Поэтому существует строгая зависимость между высотой звезды в момент ее кульминации и широтой места наблюдения. Эта зависимость выражается формулами hB = 90° - j + d (для верхней кульминации), Hh = j - 90° + d (для нижней кульминации).
Рис. 2. Склонение и прямое восхождение звезд изменяются столь медленно, что в течение года их можно считать постоянными. В то же время легко заметить, как изменяются точки восхода и захода Солнца, а также его полуденная высота. Это происходит потому, что, перемещаясь по небесной сфере относительно звезд на 1° за сутки. Солнце в течение года описывает большой круг, который называют эклиптикой или небесным календарем. Эклиптика пересекается с небесным экватором в точках весеннего и осеннего равноденствия под углом 23°27' (рис. 2).
21 марта Солнце через точку весеннего равноденствия переходит ю южного полушария небесной сферы в северное. В этот момент обе его координаты равны нулю. 22 июня, в день летнего солнцестояния, склонение Солнца составляет + 23°27', а его прямое восхождение равно 6ч. 23 сентября Солнце вновь пересекает экватор и переходит в южное полушарие небесной сферы. В точке осеннего равноденствия его склонение вновь равно нулю, а прямое восхождение составляет 12ч. 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, склонение и прямое восхождение Солнца соответственно равны -23°27' и 18 ч.
Двенадцать созвездий, через которые проходит эклиптика, получили название зодиакальных: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. Из-за годового движения Солнца по эклиптике происходит изменение вида звездного неба. То зодиакальное созвездие, в котором в данное время находится Солнце, восходит и заходит вместе с Солнцем и поэтому не наблюдается. Но через полгода оно в полночь будет находиться в верхней кульминации и наступит самое благоприятное время для его наблюдения.
С периодическими изменениями склонения Солнца связаны изменения его полуденной высоты над горизонтом, продолжительности дня и ночи, а следовательно, смены теплых и холодных сезонов, т. е. времен года. Полуденная высота Солнца зависит также от широты места наблюдения. Поэтому на Земном шаре различают пять тепловых поясов: два полярных, два умеренных и один тропический пояс.
Два основных движения Земли
Задачи
Темы