Что такое суточная параллель в астрономии

Что такое суточная параллель в астрономии

§4. ИЗМЕНЕНИЕ ВИДА ЗВЕЗДНОГО НЕБА В ТЕЧЕНИЕ ГОДА

1. Экваториальная система координат. Подобно тому как положение любого пункта на земной поверхности однозначно фиксируется географическими координатами (φ и λ — географической широтой и географической долготой), положение светил на небесной сфере определяется экваториальными координатами . Прежде чем познакомиться с ними, введем понятия «небесный эква­тор» и «круг склонения».

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы и проведенная перпендикулярно оси мира, пересекает небес­ную сферу по большому кругу QWQ ₁ E — небесному экватору (см. рис. 11). Небесный экватор пересекается с горизонтом в точках востока (Е) и запада ( W ). Ясно, что все суточные параллели расположены параллельно небесному экватору (см. рис. 11).

Рис. 11. Суточные параллели светил: восходящего и заходящего (М₁), незаходящего (М₂), невосходящего (М₃).

Рис. 12. Экваториальная система координат .

Большой круг небесной сферы, проходящий через по­люсы мира и наблюдаемое светило, называется кругом склонения светила (рис. 12).

Угловое расстояние светила от плоскости небесного эква­тора, измеренное вдоль круга склонения (см. рис. 12), называется склонением светила ( δ ). Склонение выражается в градусах, минутах и секундах. Небесный экватор делит небесную сферу на северное и южное полушария. Склонения звезд северного полушария могут быть от 0 до 90°, а склонения звезд южного полушария — от 0 до -90°. Очевидно, δ аналогично φ.

Вторая координата в экваториальной системе — пря­мое восхождение (α). Она аналогична λ. Отсчет долгот на земном шаре ведут, как вы знаете, от начального меридиана. Отсчет прямых восхождений ведут от точки весеннего равноденствия ( γ ). В этой точке небесного экватора бывает центр Солнца в день весеннего равноденствия (21 марта). Прямое восхождение отсчитывается вдоль небесного экватора в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы (см. рис. 12). Прямое восхождение α (как и λ ) выражается либо в градусах, мину­тах и секундах дуги, либо в часах, минутах и секундах вре­мени. Обычно используется часовая мера (от 0 до 24 ч). Так как полный оборот (360°) небесная сфера совершает за 24 ч, то 1 ч (1 ч — такое обозначение принято в астрономии) соот­ветствует 15°, 1 мин (1 м ) — 15′, 1 с (1 с ) — 15» дуги.

При суточном вращении небесной сферы положение звезд по отношению к небесному экватору не изменяется. Поэтому экваториальные координаты (как и географические) используются для создания карт, атласов, каталогов (списков звезд).

На своей звездной карте вы найдете северный полюс мира (центр карты), небесный экватор, точку весеннего равноденствия, начала отсчетов склонений и прямых восхожде­ний. Следовательно, пользуясь этой картой, можно приближенно определять экваториальные координаты звезд или, наоборот, по заданным а и S наносить положения звезд и других светил на карту.

Рис. 13. Взаимное расположение небесного экватора и эклиптики.

2.Видимое годичное движение Солнца. В отличие от звезд, экваториальные координаты которых остаются неиз­менными на протяжении многих месяцев и даже лет, есть светила, а и 6 которых быстро изменяются. К числу таких светил, которые не только участвуют (как звезды) в суточном движении, но и совершают собственные перемещения на небесной сфере, относится Солнце. В день весеннего рав­ноденствия оно, как вы знаете, находится в точке весеннего равноденствия ( ). Значит, 21 марта его координаты δ = 0° и α = 0 ч . Как показывают наблюдения, в течение года эти координаты непрерывно изменяются. К 22 июня ( день летнего солнцестояния ) они уже будут: = +23°27΄ = 6 ч , а в день осеннего равноденствия (23 сентября) = 0°, = 12 ч . И наконец, 22 декабря ( день зимнего солнцестояния ) = -23˚27′, = 18 ч , a 21 марта снова: = 0° и = 0 ч . Уже из этих данных следует, что в течение года Солнце движется по большому кругу небесной сферы, который на­клонен к плоскости небесного экватора под углом 23°27′ (рис.13). Этот большой круг называется эклиптикой. Эклиптика и экватор пересекаются в точке весеннего равно­денствия (знак созвездия Овна) и в точке осеннего равноденствия (знак созвездия Весов). Всю эклиптику Солнце проходит ровно за год, т. е. перемещается по ней в сутки (в среднем) примерно на 1°. Созвездия, через которые проходит эклиптика, называются зодиакальными (рис. 14); их число соответствует числу месяцев в году (созвездие Зме­еносца к зодиакальным не относится).

Рис. 14. Движение Земли вокруг Солнца и кажущееся годичное движение Солнца по эклиптике.

О том, что Солнце имеет годовое движение, знали еще древние астрономы. Но правильное объяснение этому наблю­даемому явлению было дано лишь тогда, когда выяснилось, что Земля обращается вокруг Солнца. Видимое движение Солнца по эклиптике — отражение действительного движе­ния Земли вокруг Солнца (см. рис. 14).

3.Годичное движение Солнца и вид звездного неба. По­скольку положение звезд на небесной сфере однозначно определяется парой экваториальных координат, практически не изменяющихся на протяжении длительных промежутков времени, вид звездного неба в данный момент суток в дан­ном месте Земли должен быть, казалось бы, одним и тем же. Однако это не так. Воспользовавшись ПКЗН, каждый из вас может обнаружить, что в течение года вид звездного неба непрерывно изменяется. Например, в разные даты вблизи небесного меридиана в полночь проходят, сменяя друг друга, различные созвездия. Подобные наблюдения как раз и привели к выводу об изменении прямого восхождения Солнца. Действительно, в полночь, когда Солнце находится в нижней кульминации под горизонтом, его прямое восхож­дение на 12 ч отличается от прямого восхождения звезд, находящихся в это время в верхней кульминации. Но так как в разные дни года в полночь кульминируют разные звезды, то из этого непосредственно следует, что прямое восхождение Солнца ( ) непрерывно изменяется втечение года.

Видимое собственное движение Солнца

Для нужд мореходной астрономии удобнее рассматривать движение всех светил на небесной сфере, а наблюдатель на земле принимается находящимся в центре небесной сферы. Данное удобство однако входит в противоречие с фактическим движением Земли относительно Солнца и звёзд. Мореходная астрономия это прикладная наука общей астрономии и она специально разработана астрономами для нужд моряков. Изучающим мореходную астрономию необходимо научиться ориентироваться на небесной сфере среди большого числа больших кругов, часовых углов, высот, склонений, полюсов и различных точек — точка Овна, точек равноденствий и солнцестояний, непривычных терминов и понятий и обозначений. Несомненно, что без заучивание определений и тщательного изучения и запоминания схем и рисунков не обойтись. Только усердное изучение теории поможет понять мореходную астрономию и успешно применять знания в процессе управления судном. Мореходная астрономия немыслима без знаний некоторых разделов математики, например, сферической тригонометрии, а изучение точной науки математики, всегда положительно сказывается на умственном развитии изучающего, а для специалиста, который практически постоянно должен находить и принимать решения, в ситуациях острого дефицита времени, это особенно необходимо. Так что изучение мореходной астрономии, хотя и кажется многим начинающим штурманам не нужным занятием, в действительности не утратило своей важности и актуальности.

Ежедневные наблюдения за Солнцем показывают, что азимут восхода и азимут захода ежедневно изменяются.

Изменяется время восхода и захода Солнца, изменяется меридиональная высота светила, всё это свидетельствует о том, что Солнце, помимо участия в видимом суточном движении имеет видимое кажущееся движение.

Если выбрать из Морского астрономического Ежегодника (МАЕ) на истинный полдень прямое восхождение и склонение Солнца за целый год с промежутком через 10 суток и нанести эти данные на небесную сферу, то получим большой круг, площадь которого не совпадает ни с площадью истинного горизонта, ни с плоскостью небесного экватора, а наклонена к последнему на угол ξ (кси). ξ = 23° 27′ .

Видимый кажущийся годовой путь Солнца по небесной сфере называется эклиптикой .

Эклиптика пересекается с плоскостью небесного экватора в точках равноденствия.

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Южного ( Зюйдовое — S ) на Северное ( Нордовое — N ), называется точкой весеннего равноденствия , это происходит 21 марта, в День весеннего равноденствия .

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Северного ( Нордового — N ) на Южное ( Зюйдовое — S ), называется точкой осеннего равноденствия , и Солнце приходит в эту точку 23 сентября, в День осеннего равноденствия .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки равноденствия есть линия равноденствия .

Эклиптика пересекает меридиан наблюдателя в двух точках, точках солнцестояния, обозначенных на небесной сфере В и В1.

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ N является точкой летнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 июня, в День летнего Солнцестояния .

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ S является точкой зимнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 декабря, в День зимнего Солнцестояния .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки солнцестояний называется линией солнцестояний .

Прямая на небесной сфере TN TS перпендикулярная плоскости эклиптики и проходящая через её центр, есть ось эклиптики .

Ось эклиптики пересекает небесную сферу в полюсах TS – северном полюсе эклиптики и TS – южном полюсе эклиптики.

Большой круг проходящий через полюса эклиптики есть колюр .

Солнце в своём движении по эклиптике 21 марта приходит в точку весеннего равноденствия, которая участвует в видимом суточном движении светил. Эта точка вместе с Солнцем начнёт движение. Через сутки точка весеннего равноденствия возвратится на своё место, то есть произойдёт её кульминация, а Солнце опоздает к моменту кульминации на 4 минуты, так как имеет видимое собственное движение, направленное в противоположную сторону видимого суточного движения светил и движется со скоростью 1° в сутки.

С 21 марта Солнце начнёт удаляться от небесного экватора по спиралеобразной кривой и 22 июня придёт в точку В. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ N , прямое восхождение α = 90° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Рака .

С 22 июня Солнце по спиралеобразной кривой начнёт приближаться к плоскости небесного экватора и 23 сентября придёт в точку осеннего равноденствия . Солнце будет иметь склонение δ = 0, прямое восхождение α = 180°.

С 23 сентября Солнце по спиралеобразной кривой начнёт удаляться от небесного экватора к Южному полюсу и 22 декабря придёт в точку В1. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ S , прямое восхождение α = 270° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Козерога .

С 22 декабря Солнце по спиралеобразной кривой вновь начнёт движение в сторону точки весеннего равноденствия .

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия есть тропический год . Его продолжительность 365,2422 суток.

Промежуток времени, в течение которого Солнце сделает полный оборот относительно звёзд есть звёздный год . Его продолжительность 365,2564 суток.

Очевидно, что фактически не Солнце движется вокруг Земли, а Земля движется вокруг Солнца, в ту же самую сторону, в которую она вращается вокруг своей оси.

Путь, по которому движется Земля вокруг Солнца, называется земной орбитой, которая представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце и плоскость эллипса наклонена на 23° 27′. Точка на орбите, ближайшая к Солнцу, называется перигелий , а точка, наиболее удалённая от Солнца, называется афелий .

Суточная параллель

Небе́сная сфе́ра (лат. orbis coelestis ) — воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы принимают глаз наблюдателя; при этом наблюдатель может находиться как на поверхности Земли, так и в других точках пространства (например, он может быть отнесён к центру Земли). Для наземного наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе.

Каждому небесному светилу соответствует точка небесной сферы, в которой её пересекает прямая, соединяющая центр сферы с центром светила. При изучении положений и видимых движений светил на небесной сфере выбирают ту или иную систему сферических координат. Расчёты положений светил на небесной сфере производятся с помощью небесной механики и сферической тригонометрии и составляют предмет сферической астрономии.

Содержание

История

Представление о небесной сфере возникло в глубокой древности; в основу его легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды. Таким образом, в их представлении небесная сфера была важнейшим элементом Вселенной. С развитием научных знаний такой взгляд на небесную сферу отпал. Однако заложенная в древности геометрия небесной сферы в результате развития и совершенствования получила современный вид, в котором и используется в астрометрии.

Элементы небесной сферы

Отвесная линия и связанные с ней понятия

Диаграмма, показывающая соотношение зенита, надира и горизонта (в различных определениях). Заметим, что зенит противоположен надиру.

Отве́сная ли́ния (или вертика́льная ли́ния) — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — зените над головой наблюдателя и надире под ногами наблюдателя.

Истинный (математический, или астрономический) горизонт — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии. Истинный горизонт делит поверхность небесной сферы на две полусферы: видимую полусферу с вершиной в зените и невидимую полусферу с вершиной в надире. Истинный горизонт не совпадает с видимым горизонтом вследствие приподнятости точки наблюдения над земной поверхностью, а также по причине искривления лучей света в атмосфере.

Круг высоты, или вертикал, светила — большой полукруг небесной сферы, проходящий через светило, зенит и надир. Альмукантара́т (араб. «круг равных высот») — малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости математического горизонта. Круги высоты и альмукантараты образуют координатную сетку, задающую горизонтальные координаты светила.

Суточное вращение небесной сферы и связанные с ним понятия

Ось мира — воображаемая линия, проходящая через центр мира, вокруг которой происходит вращение небесной сферы. Ось мира пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — северном полюсе мира и южном полюсе мира. Вращение небесной сферы происходит против часовой стрелки вокруг северного полюса, если смотреть на небесную сферу изнутри.

Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и проходит через центр небесной сферы. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное [1] .

Круг склонения светила — большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и данное светило.

Суточная параллель — малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора, и следовательно перпендикулярна оси мира. Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям. Светила северного небесного полушария движутся вокруг северного полюса мира против часовой стрелки для наблюдателя внутри небесной сферы, а светила южного небесного полушария вокруг южного полюса мира — по часовой стрелке. Круги склонения и суточные параллели образуют на небесной сфере координатную сетку, задающую экваториальные координаты светила.

Термины, рождаемые в пересечениях понятий «Отвесная линия» и «Вращение небесной сферы»

Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в точке востока и точке запада. Точкой востока называется та, в которой точки вращающейся небесной сферы восходят из-за горизонта. Полукруг высоты, проходящий через точку востока, называется первым вертикалом.

Небесный меридиан — большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира. Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на два полушария: восточное полушарие и западное полушарие.

Полуденная линия — линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта. Полуденная линия и небесный меридиан пересекают математический горизонт в двух точках: точке севера и точке юга. Точкой севера называется та, которая ближе к северному полюсу мира.

Годовое движение Солнца по небесной сфере и связанные с ним понятия

P,P’ — полюсы мира, T,T’ — точки равноденствия, E,C — точки солнцестояния, П,П’ — полюса эклиптики, PP’ — ось мира, ПП’ — ось эклиптики, ATQT’- небесный экватор, ETCT’ — эклиптика

Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца. Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются точками равноденствия. В точке весеннего равноденствия Солнце в своём годовом движении переходит из южного полушария небесной сферы в северное; в точке осеннего равноденствия — из северного полушария в южное. Прямая, проходящая через эти две точки, называется линией равноденствий [2] . Две точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствия на 90° и тем самым максимально удалённые от небесного экватора, называются точками солнцестояния. Точка летнего солнцестояния находится в северном полушарии, точка зимнего солнцестояния — в южном полушарии. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха [3] (в результате предварения равноденствий эти точки сместились и ныне находятся в других созвездиях): весеннего равноденствия — знаком Овна (♈), осеннего равноденствия — знаком Весов (♎), зимнего солнцестояния — знаком Козерога (♑), летнего солнцестояния — знаком Рака (♋) [4] .

Ось эклиптики — диаметр небесной сферы, перпендикулярный плоскости эклиптики. Ось эклиптики пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — северном полюсе эклиптики, лежащем в северном полушарии, и южном полюсе эклиптики, лежащем в южном полушарии. Северный полюс эклиптики имеет экваториальные координаты R.A. = 18 h 00 m , Dec = +66°33′, и находится в созвездии Дракона, а южный полюс — R.A. = 6 h 00 m , Dec = −66°33′ в созвездии Золотой Рыбы.

Круг эклиптической широты, или просто круг широты — большой полукруг небесной сферы, проходящий через полюсы эклиптики.

Видимые суточный движение светил Годовое движения солнца.

Видимое (кажущееся) вращение небесной сферы с востока на запад происходит из-за суточного вращения Земли с запада на восток. При рассмотрении видимого суточного движения светил, а также явлений, сопровождающих его, пользуются вспомогательной небесной сферой. Условно полагают Землю неподвижной. Вместо вращения Земли рассматривают кажущееся вращение небесной сферы. Если мы приняли Землю неподвижной, то для данного наблюдателя останутся неподвижными все основные линии и плоскости, которые с ним связаны. Такими линиями и плоскостями будут: отвесная линия, ось мира, плоскости горизонта, меридиана наблюдателя и первого вертикала.
Небесная сфера со всеми на ней светилами будет вращаться в сторону, противоположную вращению Земли. Звезды описывают небесные параллели, которые с горизонтом составляют угол, равный дополнению географической широты данного места до 90° т. е. 90°—φ.

Ось мира — воображаемая линия, проходящая через центр мира, вокруг которой происходит вращение небесной сферы. Ось мира пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — северном полюсе мира и южном полюсе мира. Вращение небесной сферы происходит против часовой стрелки вокруг северного полюса, если смотреть на небесную сферу изнутри.

Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и проходит через центр небесной сферы. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Круг склонения светила — большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и данное светило.

Суточная параллель — малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора. Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям. Круги склонения и суточные параллели образуют на небесной сфере координатную сетку, задающую экваториальные координаты светила.

Годовое движение Солнца

Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца. Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются точками равноденствия. В точке весеннего равноденствия Солнце в своём годовом движении переходит из южного полушария небесной сферы в северное; в точке осеннего равноденствия — из северного полушария в южное. Прямая, проходящая через эти две точки, называется линией равноденствий. Две точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствия на 90° и тем самым максимально удалённые от небесного экватора, называются точками солнцестояния. Точка летнего солнцестояния находится в северном полушарии, точка зимнего солнцестояния — в южном полушарии. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха [2] (в результате предварения равноденствий эти точки сместились и ныне находятся в других созвездиях): весеннего равноденствия — знаком Овна (♈), осеннего равноденствия — знаком Весов (♎), зимнего солнцестояния — знаком Козерога (♑), летнего солнцестояния — знаком Рака (♋).

Ось эклиптики — диаметр небесной сферы, перпендикулярный плоскости эклиптики. Ось эклиптики пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — северном полюсе эклиптики, лежащем в северном полушарии, и южном полюсе эклиптики, лежащем в южном полушарии. Северный полюс эклиптики имеет экваториальные координаты R.A. = 18h00m, Dec = +66°33′, и находится в созвездии Дракона, а южный полюс — R.A. = 6h00m, Dec = −66°33′ в созвездии Золотой Рыбы.

Круг эклиптической широты, или просто круг широты — большой полукруг небесной сферы, проходящий через полюсы эклиптики.

Основные измерения времени звёздные времени среднее солнце Время на различных Меридианах

Основы измерения времени

На наблюдениях суточного вращения небесного свода и годичного движения Солнца, т.е. на вращении Земли вокруг оси и на обращении Земли вокруг Солнца, основано измерение времени.

Продолжительность основной единицы времени, называемой сутками, зависит от избранной точки на небе. В астрономии за такие точки принимаются: а) точка весеннего равноденствия; б) центр видимого диска Солнца (истинное Солнце); в) «среднее солнце» — фиктивная точка, положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени.

Определяемые этими точками три различные единицы времени называются соответственно звездными, истинными солнечными и средними солнечными сутками, а время, ими измеряемое, — звездным, истинным солнечным и средним солнечным временем.

Тропическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия.

Звездные сутки. Звездное время. Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звездными сутками.

За начало звездных суток на данном меридиане принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия.

Угол, на который Земля повернется от момента верхней кульминации точки весеннего равноденствия до какого-нибудь другого момента, равен часовому углу точки весеннего равноденствия в этот момент. Следовательно, звездное время s на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу точки весеннего равноденствия t , выраженному в часовой мере. Звездное время в любой момент равно прямому восхождению какого-либо светила плюс его часовой угол.

В момент верхней кульминации светила его часовой угол t = 0

В момент нижней кульминации светила его часовой угол t = 12h

Среднее солнце

в астрономии введены понятия двух фиктивных точек — среднего эклиптического и среднего экваториального солнца. Среднее эклиптическое солнце равномерно движется по эклиптике со средней скоростью Солнца и совпадает с ним около 3 января и 4 июля. в каждый момент времени прямое восхождение среднего экваториального солнца равно долготе среднего эклиптического солнца. Их же прямые восхождения одинаковы только четыре раза в году, а именно, в моменты прохождения ими точек равноденствий и в моменты прохождения средним эклиптическим солнцем точек солнцестояний. Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями среднего экваториального солнца на одном и том же географическом меридиане называется средними солнечными сутками, или просто средними сутками. Из определения среднего экваториального солнца следует, что продолжительность средних солнечных суток равна среднему значению продолжительности истинных солнечных суток за год.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

© cyberpedia.su 2017-2020 — Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Что такое суточная параллель в астрономии

• ЖАНРЫ 362
• АВТОРЫ 289 774
• КНИГИ 699 267
• СЕРИИ 26 821
• ПОЛЬЗОВАТЕЛИ 612 783

Курс общей астрономии

ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ «Курс общей астрономии» выдержал три издания. Это означает, что книга такого рода нужна и в какой-то мере удовлетворяет читателей. Ею пользуются не только студенты университетов и пединститутов, но и преподаватели астрономии в средних школах. Естественно, что подобное расширение сферы использования книги увеличивает ответственность авторов. Но трудность их положения не только в этом. В наше время астрономия переживает эпоху стремительного развития, и на вторую половину XX века пришлась очередная революция в этой науке. Она заключается не только в превращении астрономии во всеволновую, не только в достижении высокой разрешающей способности межконтинентальными радиоинтерферометрами, в развитии новых методов регистрации космического излучения всех видов, всех энергий как с Земли, так и за ее пределами, это не только информационный взрыв. Главное заключается в сдвиге общего центра тяжести всей астрономии в сторону более глубокого понимания эволюции как отдельных объектов, так и всей природы в целом. Этот сдвиг, естественно, находит свое отражение и в той роли, какую астрономия играет в обществе – астрономические знания всегда лежали в основе мировоззрения людей. Член-корреспондент АН СССР проф. И.С. Шкловский говорит, что «современная астрономия стала насквозь эволюционной. Этим она отличается от физики, законы которой, выражающие основные свойства элементарных частиц и полей, вечны, т.е. не зависят от времени… Принципиально эволюционный характер астрономии роднит ее с другими науками о природе – биологией и геологией». Ясно, что при такой роли астрономии в современной науке знакомство с важнейшими ее идеями необходимо каждому. Ни один современный человек не может считать законченным свое образование, если он, изучив вопрос о происхождении и эволюции жизни на Земле, не имеет представления о всей предшествовавшей эволюции материи, происходившей в звездах и в диффузной газо-пылевой среде как в недавнем прошлом, так и в другие, более ранние периоды эволюции Вселенной. Необычайно возросший за последнее время интерес к астрономии на самых различных уровнях современного общества говорит о том, что ее достижения радуют и волнуют не только их творцов. Совершенствуется преподавание астрономии в школах, расширяются ее курсы в вузах, астрономией быстро и с успехом овладевают инженеры и специалисты, работающие в смежных областях знания. Растет количество и повышается уровень популярной литературы. Однако при этом учебников по астрономии, дающих краткое и систематическое изложение ее основ, – мало. Учебникам, в том числе и нашему, трудно «угнаться» за стремительным «бегом» науки. Если в прошлом издании мы старались удержаться от включения некоторых, еще не окончательно решенных вопросов, то сейчас этого сделать уже нельзя. Поэтому в новом издании пришлось сделать ряд добавлений. Существенно переработаны параграфы, главным образом о строении звезд и межзвездной среде. Несколько изменена последовательность изложения отдельных вопросов. Распределение материала между авторами осталось прежним. Введение,

главы I, II, III, IV, V и VI написаны П.И.Бакулиным, главы IX, XI, XII, XIII и § 181 – Э.В.Кононовичем, главы VIII, Х и XIV – В.И. Морозом. Авторы по-прежнему глубоко признательны всем тем своим коллегам, которые оказали большую помощь при написании учебника и подготовке настоящего издания. Март 1976 Авторы

§ 1§ 1. Предмет и задачи астрономии

Астрономия – наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась. Изучая строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: «астрон» – звезда, светило и «номос» – закон. При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения: 1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы. 2. Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел. 3. Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем. Вопросы первой задачи решаются путем длительных наблюдений, начатых еще в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для небесных тел, сравнительно близких к Земле. О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов, принадлежащих второй задаче, впервые стало возможным немногим более ста лет назад, а основных проблем – лишь в последние годы. Третья задача сложнее двух предыдущих. Для решения ее проблем накопленного наблюдательного материала пока еще далеко не достаточно, и наши знания в этой области астрономии ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

§ 2. Подразделение астрономии

Современная астрономия подразделяется на ряд отдельных разделов, которые тесно связаны между собой, и такое разделение астрономии, в известном смысле, условно. Главнейшими разделами астрономии являются: 1. Астрометрия – наука об измерении пространства и времени. Она состоит из: а) сферической астрономии, разрабатывающей математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат, а также теорию закономерных изменений координат светил со временем; б) фундаментальной астрометрии, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление каталогов звездных положений и определение числовых значений важнейших астрономических постоянных, т.е. величин, позволяющих учитывать закономерные изменения координат светил; в) практической астрономии, в которой излагаются методы определения географических координат, азимутов направлений, точного времени и описываются применяемые при этом инструменты. 2. Теоретическая астрономия дает методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям и методы вычисления эфемерид (видимых положений) небесных тел по известным элементам их орбит (обратная задача). 3. Небесная механика изучает законы движений небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем. Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии, и их часто называют классической астрономией. 4. Астрофизика изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Она делится на: а) практическую астрофизику, в которой разрабатываются и применяются практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы; б) теоретическую астрофизику, в которой на основании законов физики даются объяснения наблюдаемым физическим явлениям. Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования. О них будет сказано в § 101, 5. Звездная астрономия изучает закономерности пространственного распределения и движения звезд, звездных систем и межзвездной материи с учетом их физических особенностей. В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии. 6. Космогония рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и нашей Земли. 7. Космология изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.

На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают ее третью задачу.

Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.

АСТРОНОМИЯ

Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы.

а) Восход и заход светил. Вследствие суточного вращения небесной сферы все

светила описывают круги, плоскости которых параллельны плоскости небесного

экватора, т.е. они движутся по суточным, или небесным параллелям.

В зависимости от географической широты j места наблюдения и от склонений d

светил суточные параллели последних либо пересекают математический горизонт в

двух точках, либо целиком располагаются над ним, либо под ним ( 8). Точка

пересечения светилом восточной части истинного горизонта называется точкой

восхода светила, точка пересечения западной части истинного горизонта — точкой

Светило восходит и заходит на данной широте j , если абcолютное значение его

Если светило находится на небесном экваторе QQ’, т.е. его d = 0, то оно

восходит точно в точке востока Е и заходит точно в точке запада W.

Если склонение светила d > 0 (небесная параллель аа), то оно восходит на

северо-востоке, а заходит на северо-западе.

юго-востоке, а заходит на юго-западе.

Наконец, если абсолютное значение склонения светила

то его суточная параллель не пересечет математического горизонта и оно будет

либо незаходящим (суточная параллель ll располагается целиком над горизонтом)

либо невосходящим светилом (суточная параллель kk располагается целиком под

Если наблюдатель находится на земном экваторе (j = 0ё), то для него согласно

условию (1.4) все светила являются восходящими и заходящими. Действительно, на

земном экваторе ( 9) северный полюс мира Р лежит на горизонте, в точке

севера N, а южный полюс Р’ — в точке юга S. Небесный экватор QQ’ перпендикулярен

к математическому горизонту и проходит через зенит Z. Поэтому и плоскости

суточных параллелей всех светил также перпендикулярны к плоскости

математического горизонта. Следовательно, все светила восходят и заходят, видны

над горизонтом в течение 12 часов и столько же часов не видны.

Если наблюдатель находится на северном географическом полюсе Земли (j = +90ё),

то для него согласно условию (1.5) светила, имеющие d > 0, являются

северном географическом полюсе Земли северный полюс мира Р совпадает с зенитом

Z, а небесный экватор QQ’ — с математическим горизонтом. Поэтому плоскости

суточных параллелей светил параллельны плоскости математического горизонта, и

светила не восходят и не заходят. Светила северного полушария небесной сферы (d

> 0) всегда видны над горизонтом, а светила южного полушария небесной сферы (d

Нетрудно сообразить, что наблюдатель, находящийся на южном полюсе Земли,

наоборот, всегда будет видеть светила южного полушария небесной сферы (d < 0) и

никогда не увидит светил северного полушария небесной сферы (d > 0).

Если наблюдатель находится на широте j , отличной от 0ё и от 90ё, то часть

светил будет для него являться восходящими и заходящими, а часть — невосходящими

б) Кульминации светил. Суточная параллель каждого светила пересекает небесный

меридиан в двух точках, лежащих на концах диаметра параллели.

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией

Кульминация называется верхней, если светило пересекает верхнюю часть PZQSP’

небесного меридиана, содержащую Z ( 7), и нижней, если светило пересекает

нижнюю часть небесного меридиана PNQ’Z’P’, содержащую Z’.

Различают верхнюю кульминацию к югу от зенита (на дуге ZQSP’) и к северу от

зенита (на дуге PZ).

У светил, не заходящих на данной широте j , доступны для наблюдений обе

кульминации — и верхняя и нижняя; у восходящих и заходящих светил — только

верхняя, нижняя кульминация происходит под горизонтом; у невосходящих светил обе

кульминации недоступны наблюдениям, так как происходят под горизонтом.

Смотрите также:

Астрономия . Для развития астрономии этого периода характерно возникновение особой отрасли, пограничной с физикой,—астрофизики. В астрономии использовались .
www.bibliotekar.ru/istoria-tehniki/15.htm

Лекселя. Наименьшее расстояние до Земли было достигнуто 1 июля 1770 г. и составило 0015 астрономических единицы (т.е. 2244 миллиона километров или около 3 .
bibliotekar.ru/kkSamye.htm

Таковы, например, природа атома и элементарных частиц, генетика, астрономия. Здесь мы хотим рассказать об одной «безумной» попытке объяснить, как произошла .
bibliotekar.ru/ne_odinoka.htm

Прецессия. П. звезда играет большую роль в практической астрономии (см.), где пользуются ее близостью к полюсу и медленностью суточного движения для .
bibliotekar.ru/bep/259.htm

Новые наблюдения сообщены группой Бельгийских и Французских астрономов, использующих спектрометр Coude Echelle на 3.6-метровом телескопе ESO в обсерватории .
bibliotekar.ru/iiSvinc.htm

Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать! . Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли .
bibliotekar.ru/kkNeizVselennaya.htm

Астрономы майя проводили наблюдения за небесными светилами из каменных обсерваторий, которые были во многих городах — Тикале, Копане, Паленке, Чичен-Ице.. .
www.bibliotekar.ru/1kalmaya.htm

Основные астрономические и метеорологические представления Рать ней империи изложил римский автор времени Августа Манилий в дидактической поэме .
bibliotekar.ru/polk-20/15.htm

АСТРОНОМИЯ МАЙЯ. Но майя занимались не только счетом дней и созданием концепции времени. Они также были опытными астрономами. .
bibliotekar.ru/maya/t9.htm

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014

Наблюдая звездное небо, а тем более проводя практические расчеты, используют небесную сферу, на дне которой непосредственно и наблюдаются небесные объекты. Небесная сфера – это воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проектируется положение небесных светил (рис.1).

Рис.1. Небесная сфера

На небесной сфере можно выделить основные точки, линии и большие круги (плоскости), относительно которых производится отсчет координат небесных светил. К основным точкам небесной сферы можно отнести: зенит Z (зенитное расстояние), надир Z’, точку севера N (геодезический азимут), юга S (астрономический азимут), точки северного P (полярное расстояние) и южного P’ полюса мира, верхнюю Q (склонение) и нижнюю Q’ точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом. К основным линиям отсчета относят: отвеснуюлинию ZZ’, соединяющую точки зенита и надира; полуденную линию NS, которая делит небесную сферу на два полушария – северное и южное; линию, соединяющую северный P и южный P’ полюс мира, — ось мира. Основными плоскостями небесной сферы являются: плоскость математического, или истинного, горизонта (высота светила над горизонтом, азимут), проходящая через точки N и S и перпендикулярная отвесной линии ZZ’; плоскость небесного экватора QQ’ (склонение, прямое восхождение), перпендикулярная оси мира; плоскость небесного меридиана, проходящая через точки Z, ε’, Q’, S, П’, P’, Z’, ε, Q, N, П, P.

Плоскости истинного горизонта и небесного экватора пересекаются под углом φ – углом наклона оси мира PP’ к истинному горизонту NS, который равен широте места наблюдения. Плоскость, отстоящая от плоскости небесного экватора на угол ε = 23˚27’, является плоскостью эклиптики (рис.2). Она пересекает небесный меридиан в точках ε и ε’, а плоскость небесного экватора QQ’ в точках весеннего и осеннего (обозначаются соответственно астрономическими знаками созвездия овна и весов) равноденствий. Линия, перпендикулярная плоскости эклиптики, называется осью эклиптики ПП’. Точка П – северный полюс эклиптики, П’ – южный полюс эклиптики [1].

Рис.2. Эклиптическая система координат

При решении задач астрометрии необходимо понимать основы построения небесной сферы, а так же каким образом производить счет параметров сферической системы координат (рис.3). При движении небесной сферы небесные светила описывают дуги, измеряемые в градусной мере, равной величине центрального угла между направлениями на начальную точку движения и конечную. Важным является также учет положения наблюдателя на поверхности Земли. Для этого используется аналогичный принцип измерения координат точки местоположения наблюдателя (рис.4).

Сферическая система координат

Рис.3. Сферическая система координат

Сферическая система координат основывается на понятии небесной сферы. Выбор системы координат на небесной сфере фиксируется: избранной точкой (полюсом системы); большим кругом, задаваемым пересечением небесной сферы с плоскостью, перпендикулярной проходящему через полюс диаметру сферы; точкой на этом большом круге, от которой начинается отсчёт дуг вдоль этого круга.

Ориентация сферической системы координат в пространстве фиксируется двумя точками. Первой избранной точкой является полюс системы Р. Диаметр сферы PP’, проходящий через полюс (или ось OZ), считается главной осью системы, а плоскость XOY, перпендикулярная главной оси — главной плоскостью системы. Вторая избранная точка A — пересечение оси OX со сферой — задает начало отсчета в главной плоскости.

Положение точки М (которая может и не лежать на поверхности сферы) в этой системе координат определяется расстоянием r от точки М до центра сферы O (длина отрезка ОМ) и двумя углами: φ — между прямой ОМ и главной плоскостью XOY (изменяется в пределах от -90 o до +90 o ), и λ — между проекцией радиус-вектора ОМ на главную плоскость XOY (отрезок ON) и прямой OА (изменяется в пределах от 0 o до 360 o или от -180 o до +180 o ) [4].

Таким образом, положение точки М в сферической системе координат определяется длиной радиус-вектора — расстоянием r от центра O системы координат до точки М, и двумя углами φ и λ, которые от этого расстояния не зависят.

Географическая система координат

Положение точки на любой поверхности или в пространстве определяется совокупностью конкретных величин, называемых координатами. К географическим координатам, определяющим положение точки, относится географическая широта φ и долгота λ.

Рис.4. Географическая система координат

Географические координаты

Географическая широта φ точки А – это угол, отсчитываемый от плоскости экватора в плоскости астрономического меридиана до отвесной линии в этой точке. Отсчитывается от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Широты к северу от экватора называются северными, к югу — южными.

Географическая долгота λ точки А – это двугранный угол, отсчитываемый от плоскости гринвичского астрономического меридиана до плоскости астрономического меридиана данной точки. Долготы от 0° до 180° к востоку от начального меридиана называют восточными, к западу – западными [5].

Примеры решения некоторых задач астрометрии с помощью небесной сферы

Условие: Изучить основные элементы небесной сферы и их положение относительно наблюдателя (зенита в процессе суточного вращения небесной сферы). Указать расположение основных элементов небесной сферы относительно истинного горизонта.

Решение: Составим таблицу, состоящую из трех столбцов. В первом записываем названия основных элементов небесной сферы или их обозначения, во втором – их положение относительно зенита (в градусах), в третьем – расположение относительно горизонта (Таб.1). Положение определяем, рассматривая проекцию небесной сферы на плоскость небесного меридиана.