Движение земли вокруг Солнца. Видимое движение и фазы луны. Сенечное и Лунное затмения.

Годовое и суточное движение Солнца.

Положение суточной параллели светила меняется с изменением широты места.

Наблюдатель находиться на экваторе

            Построим небесную сферу для j = 0°. В этом случае ось мира располагается по полуденной линии, а первый вертикал совпадает с небесным экватором. Суточные параллели светил будут перпендикулярны истинному горизонту и параллельны первому вертикалу.

Из условия восхода и захода светил çdç < 90° получаем, что абсолютно все светила всходят и заходят Условие пересечения надгоризонтной части первого вертикала d < 0° невыполнимо, следовательно, светил пересекающих первый вертикал не может быть. Все светила половину суточного своего пути проходят над горизонтом, а вторую половину – под горизонтом. Условие прохождения светила через зенит d = 0° возможно только для светил, которые движутся по небесному экватору.

Наблюдатель находиться на полюсе

В этом случае ось мира располагается по отвесной линии, а небесный экватор совпадает с истинным горизонтом (рис. 4). Наблюдатель не может установить направление своего меридиана и положение точек N, S, E, W оказывается неопределенным. Все направления для наблюдателя, находящегося на полюсе противоположны направления полюса. (Для наблюдателя на северном полюсе все направления южные, а для наблюдателя на южном полюсе – северные.) Суточные параллели светил располагаются параллельно истинному горизонту, т.е. светила движутся по альмукантаратам, следовательно, склонение светила равно его высоте над горизонтом d = h, и в надгоризонтной части небесной сферы располагаются светила наименование склонения, которых совпадает с наименованием полюса. Условие восхода и захода светил çdç < 0° невыполнимо. Условие пересечения надгоризонтной части первого вертикала невыполнимо из-за отсутствия первого вертикала.

Кульминация светил

В момент верхней кульминации светило находиться на меридиане наблюдателя, поетому его часовой угол равен 0°, а азимут 180° или 0°.

Светило С на рисунке имеет склонение одноименное с широтой наблюдателя. Верхняя кульминация расположена в точке d. Дуга небесного меридиана наблюдателя от истинного горизонта до места верхней кульминации света (точка d) называется меридианной высотой Н. Меридиональной высоте присваивается наименование N или S, которое определяется по точке горизонта, над которой измерялась высота. Дополнение меридиональной высоты до 90° называется меридиональным зенитным расстоянием, и имеет наименование обратное Н.

Z = 90°– Н. получаем  ÈQz = ÈQb + ÈbZ, или заменяя дуги соответствующими координатами, получаем

j = d + (90°– Н) = d + Z. Если склонение светила разноименно с широтой места наблюдателя, то последняя формула будет иметь вид

 j = (90°– Н) – d = Z – d. Обобщая полученные формулы, получаем j = Z ± d.

Широта места наблюдателя равна алгебраической сумме меридианного зенитного расстояния светила и его склонения. Знак «+» следует брать в том случае, когда Z и d одноименные. Широта в этом случае получает наименование такое же, как и наименование слагаемых величин. Если же Z и d разноименные, то широта будет разностью между большой и меньшей величиной, а наименование широты будет такое же как и наименование большей величины.

Светило на рис. имеет склонение одноименное с широтой, но по величине больше широты. В этом случае и верхняя, и нижняя кульминации светила происходят над горизонтом. Установим соотношение между меридиональной высотой светила в нижней кульминации, склонением этого светила и широтой наблюдателя ÈNPN = ÈNf¢ + Èf¢PN, или

j = Н + (90°– d) = Н + D. В последней формуле всегда следует брать знак «+», так как нижняя кульминация может наблюдаться только над точкой горизонта, одноименной с широтой наблюдателя, при этом j и d одноименные.

Годовое и суточное движение Солнца

В отличии от звезд, экваториальные координаты и взаимное положение которых могут принимать неизменными для достаточно большого промежутка времени. Солнце имеет свое движение на небесной сфере. Причина этого кажущегося движения Солнца – действительное годовое движение Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите.

Видимое годовое движение Солнца – кажущееся перемещение Солнца по небесной сфере с запада на восток по большому кругу, называемому эклиптикой. Эклиптика – большой круг небесной сферы, пересекающий небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, называемых точками равноденствия. Точка ^ (точка Овна – точка осеннего равнодествия) – точка, в которой Солнце, двигаясь по своей годичной траектории, переходит с южного полушария в северное. Противоположная ей точка d (точка Весов), в которой Солнце переходит из северного полушария в южное – называется точкой осеннего равноденствия. Точки В и В¢, отстоящие на 90° от точек весеннего и осеннего равноденствий, называются точками летнего и зимнего солнцестояния (рис. 7). Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом e = 23°26¢. Прямая ММ¢ перпендикулярная к плоскости эклиптики и проходящая через центр небесной сферы, называется осью эклиптики. Точки М и М¢ являются полюсами эклиптики: М – северный полюс, М¢ – южный полюс. В точку весеннего равноденствия ^ Солнце приходит 21 марта. В этот момент экваториальные координаты Солнца равны нулю (a€ = 0° и d€ = 0°), при этом светило совершает суточное движение по экватору: восходит в точке востока, а заходит в точке запада. 21 марта день равен ночи на всей земной поверхности.

С 21 марта в северном полушарии начинается астрономическая весна, а в южном – астрономическая осень. Из точки ^ Солнце перемещается по эклиптике в направлении точки летнего солнцестояния В, при этом прямое восхождение и склонение увеличиваются. 22 июня Солнце приходит в точку летнего солнцестояния. В этот момент прямое восхождение a€ = 90°, а склонение d€ = 23°27¢N. С 22 июня в северном полушарии начинается астрономическое лето, а в южном полушарии – зима. В эту дату продолжительность дня в северном полушарии наибольшая, а в южном – наименьшая, так как Солнце совершает свое суточное движение по наиболее удаленной северной параллели называемой тропиком Рака. При дальнейшем перемещении Солнца по эклиптике прямое восхождение продолжает увеличиваться, а склонение начинает уменьшаться. 23 сентября Солнце приходит в точку осеннего равноденствия d. В этот момент прямое восхождение a€ = 180°, а склонение d€ = 0°. При вращении небесной сферы Солнце движется по экватору: восходит в точке востока, а заходит в точке запада. 23 сентября на всей поверхности Земли день равен ночи, в северном полушарии начинается астрономическая осень, а в южном – астрономическая весна. С 23 сентября склонение Солнца, поменяв наименование северное на южное начинает увеличиваться до 22 декабря. 22 декабря Солнце приходит в точку зимнего солнцестояния В¢. В этот день прямое восхождение a€ = 270°, а склонение d€ = 23°27¢S, Солнце движется по наиболее удаленной южной параллели называемой тропиком Козерога, вследствие чего в северном полушарии самый короткий день в году, а в южном – наибольший. 22 декабря в северном начинается астрономическая зима, а в южном – астрономическое лето. Солнце одновременно участвует в видимом суточном движении и совершает годовое движение по эклиптике. Совокупное движение Солнца на сфере происходит по спиралеобразной кривой (рис. 8.). С течением времени витки спирали будут располагаться все дальше и дальше от экватора. Когда Солнце 22 июня окажется в точке летнего солнцестояния, оно опишет в своем суточном движении крайнюю небесную параллель – тропик Рака и после 22 июня снова начнет приближаться к экватору, также описывая спираль. 23 сентября Солнце пересечет экватор, и с этого дня светило будет двигаться по спирали, расположенной в южном полушарии.

В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, Солнце опишет на сфере крайнюю южную параллель – тропик Козерога – и начнет перемещаться по направлению к экватору и 21 марта возвратится в первоначальное положение.

Собственное движение Луны

Луна, как и солнце, имеет свое собственное движение по большому кругу, которое называется орбитой Луны.

Луна движется по своей           орбите с запада на восток, т.е. в ту же сторону, что Солнце в своем видимом движении по эклиптике. Плоскость лунной орбиты составляет с плоскостью эклиптики угол і = 5°08¢.

Полный оборот по орбите относительно неподвижных звезд Луна совершает за 27 дней 7 часов 43 минуты. Этот период времени называется звездным или сидерическим месяцем.

Видимые с Земли различные фазы Луны называться фазами Луны. Неодинаковая степень освещенности Луны объясняется различными положениями Луны по отношению Солнца и Земли при ее движении по своей орбите.

Во время новолуния Луна расположена между Солнцем и Землею. В этом положении к Земли обращена неосвещенная сторона Луны, и поэтому ее не видно. Когда Луна расположена точно между Солнцем и Землей, она восходит вместе с Солнцем, кульминирует в полдень и заходит вечером.

Приблизительно через семь с половиной суток Луна сделает четверть оборота и придет в положение, называемое первой четвертью. В этом положении Луна видна в виде полукруга, обращенного выпуклой частью к западу. Во время первой четверти Луна восходит около полудня, кульминирует около восемнадцати чесов и заходит около полуночи.  

По мере движения Луны вокруг Земли освещенная часть диска постепенно увеличивается и приблизительно через семь с половиной суток после первой четверти Луна приходит в положение, которое называется полнолунием. В это время, освещенное полушарие Луны целиков обращено к Земле, и для наблюдателя с Земли Луна представляется в виде полного освещенного диска. Когда Луна находиться в фазе полнолуния, она восходит вечером, кульминирует в полночь и заходит вечером, т.е. во время полнолуния Луна видна в течении всей ночи.

Примерно через семь с половиной дней после полнолуния наступает фаза, называемая последней четвертью. В этой фазе Луна видна в виде полукруга, обращенного выпуклой частью к востоку. В это время Луна восходит приблизительно в полночь, кульминирует около шести часов и заходит вблизи полудня. При дальнейшем движении Луны с запада на восток она опять приходит в фазу новолуния, и с этого момента начинается новый цикл смены фаз в том же самом порядке. Фазы новолуние и полнолуние называется сизигиями, а фазы первая и последняя четверть – квадратурами. Время, протекшее от момента новолуния до данного момента, называется возрастом Луны. Возраст Луны на каждый день приво- дится в Морском астрономическом ежегоднике.

Солнечное и Лунное затмения.

Солнечное затмение. При движении вокруг Земли Луна проходит перед более далекими светилами и своим диском закрывает их. Это явление называться покрытие светил Луной Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением, которое может происходить только во время новолуния[1]. Солнечное затмение имеет различный вид для разных точек земной поверхности. Диск Солнца будет целиком закрыт только для наблюдателя, находящегося внутри конуса лунной тени, диаметр которой не превышает 270 км. Для наблюдателя, находящегося в этой, сравнительно узкой, области земной поверхности будет наблюдаться полное солнечное затмение. Полное затмение продолжается несколько минут – не более семи, но чаще две-три минуты. В областях земной поверхности, куда попадает полутень от Луны, будет наблюдаться частное солнечное затмение – диск Луны закроет только часть солнечного диска. Чем ближе наблюдатель к оси тени, тем большая часть диска Солнца закрыта, тем больше фаза затмения.

Так как расстояние от Луны до Земли изменяется, а длина конуса полной тени от Луны остается постоянной, то вершина конуса лунной тени иногда не доходит до поверхности Земли. В этом случае наблюдается вблизи оси конуса лунной тени наблюдается кольцеобразное солнечное затмение – края солнечного диска остаются незакрытыми и будут образовывать вокруг темного диска Луны тонкое блестящее кольцо.

Лунное затмение Земля, освещаемая Солнцем, отбрасывает от себя тень (и полутень) в сторону, противоположную Солнцу. Так как диаметр Солнца больше диаметра Земли, то ее тень имеет форму постепенно суживающегося конуса.

При движении вокруг Земли Луна может попасть в конус земной тени, и тогда произойдет лунное затмение. Лунное затмение возможно только во время полнолуний. Так как, во время затмения Луна лишается солнечного света, то лунное затмение видно на всем ночном полушарии Земли. Для всех наблюдателей в этом полушарии лунное затмение начинается в один и тот же момент и заканчивается также одновременно. Если Луна полностью войдет в земную тень, то произойдет полное затмение Луны, если в тени окажется только часть Луны, то будет наблюдаться частное затмение. Полному или частному затмению предшествует (и завершает их) полутеневое лунное затмение, когда Луна проходит сквозь земную полутень. Полутеневое затмение может быть и без последующего наступления теневого затмения.

---

[1] Одной из причин возможности солнечного затмения является равенство видимых радиусов дисков Луны и Солнца.