1. Звездное небо,созвездия. Звёздное небо

• Название: 1. Звездное небо,созвездия. Звёздное небо
• Анкор: NAUKA_O_ZEMLE.docx
• Дата: 13.07.2018
• Размер: 100.81 Kb.
• Имя файла: NAUKA_O_ZEMLE.docx
• Тип: Документы; #21418
• страница: 1 из 4

1.Звездное небо,созвездия.

Звёздное не́бо — множество небесных светил, видимых, как правило, ночью на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более двух — трёх тысяч мерцающих точек. В списке, составленном во II веке до нашей эры знаменитым древнегреческим астрономом Гиппархом и дополненном позднее Птолемеем, значится 1022 звезды. Гевелий же, последний астроном, производивший такие наблюдения без помощи телескопа, довёл число звёзд до 1533. Все видимые с Земли звёзды (включая видимые в самые мощные телескопы) находятся в местной группе галактик. С древнейших времён наблюдение звёздного неба помогало людям определять стороны света при навигации. А измерение времени(в солнечных сутках) видимого годового движения Солнца по эклиптике(зодиакальным созвездиям) позволило создать солнечные календари, имеющие практическую ценность для сельского хозяйства. Даты таких календарей из года в год достаточно точно определяют смену климатических сезонов. Для удобства ориентировки звёздное небо разделено на участки, называемые созвездиями. Наблюдением за звёздным небом занимается астрономия. Как правило, для исследований звёздного неба используется телескоп.

Созвездия — в современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами. В 1922 году в Риме решением I Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза был окончательно утверждён список из 88 созвездий, на которые было поделено звёздное небо, а в 1928 году были приняты чёткие и однозначные границы между этими созвездиями, проведённые строго по кругам прямых восхождений и склонений экваториальной системы координат на эпоху 1875.0. В течение пяти лет в границы созвездий вносились уточнения. В 1935 границы были окончательно утверждены и больше изменяться не будут. Следует, однако, помнить, что на звёздных картах, составленных для эпох, не совпадающих с эпохой 1875.0, в частности, всех современных карт, из-за прецессии земной оси границы созвездий сдвинулись и уже не совпадают с кругами прямых восхождений и склонений.

Из 88 созвездий только 47 являются древними, известными западной цивилизации уже несколько тысячелетий. Они основаны в основном на мифологии Древней Греции и охватывают область неба, доступную наблюдениям с юга Европы. Остальные современные созвездия были введены в XVII—XVIII веках в результате изучения южного неба (в эпоху великих географических открытий) и заполнения «пустых мест» на северном небе. Названия этих созвездий, как правило, не имеют мифологических корней.

12 созвездий традиционно называют зодиакальными — это те, через которые проходит Солнце при годичном обороте по небесной сфере (исключая созвездие Змееносца).

2.Дв-ие Земли вокруг Солнца.

Движение земли вокруг солнца

Земля делает полный оборот по эллиптической орбите вокруг Солнца за 365,24 солнечных суток. В ходе этого движения Солнце проходит видимый путь по небосводу среди звезд через зодиакальные созвездия, совершая полный круг за год. Плоскость орбиты называется плоскостью эклиптики.

Земная ось наклонена к ней под углом 66,5° и перемещается в пространстве параллельно самой себе в течение года. Поэтому освещается то северная, то южная полярные области Земли, что приводит к смене времен года и неравенству дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора. Со сменой времен года связана сезонная ритмика природы. Мы можем наблюдать её в колебаниях температуры, влажности воздуха и других метеорологических элементов, в режиме выпадения осадков и колебаниях уровней водоемов. Все эти изменения приводят к переменам в жизни растений, животных и человека.

Началом астрономической весны и осени считаются дни весеннего и осеннего равноденствий (когда солнечные лучи под углом 90° падают на экватор и касаются полюсов - 21 марта и 23 сентября). А началом лета и зимы - дни соответствующих солнцестояний (когда высота Солнца над горизонтом в полдень наибольшая - 22 июня и 22 декабря).

В день летнего солнцестояния - 22 июня земная ось северным концом обращена к Солнцу - солнечные лучи в полдень отвесно падают на 23,5° параллель северной широты - так называемый северный тропик (тропик Рака). Все параллели севернее экватора до 66,5° с. ш. большую часть суток освещены, на этих широтах день длиннее ночи. Параллель 66,5° с. ш. является границей, с которой начинается полярный день - это северный полярный круг. В этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю. ш. - территория на освещена совсем - там полярная ночь. Параллель 66,5° ю. ш. - южный полярный круг.

В день зимнего солнцестояния - 22 декабря земная ось южным концом обращена к Солнцу, и солнечные лучи в полдень отвесно падают на 23,5° параллель южной широты - так называемый южный тропик (тропик Козерога). На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день длиннее ночи. Начиная с южного полярного круга солнце не заходит за горизонт - устанавливается полярный день. За северным полярным кругом все погружено во мрак - господствует полярная ночь.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и её движение вокруг Солнца приводят к формированию на Земле пяти поясов освещения, которые являются основой зональной дифференциации географической оболочки. Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями и ограниченны тропиками и полярными кругами.

Около 40 % поверхности Земли занимает лежащий между тропиками жаркий пояс. День и ночь здесь мало отличаются по продолжительности, а солнце бывает в зените дважды в году.52 % территории Земного шара приходится на расположенные между тропиками и полярными кругами умеренные пояса , где солнце никогда не бывает в зените. Продолжительность дня и ночи зависит от широты и времени года. Около полярных кругов (с 60° до 66,5°) летом Солнце ненадолго и неглубоко уходит за горизонт, вечерняя и утренняя зори сливаются и наблюдаются, так называемые белые ночи.

Холодные пояса занимают всего 8 % земной поверхности к северу и югу от полярных кругов. Зимой здесь наблюдаются полярные ночи, когда Солнце не показывается из-за горизонта, а летом - полярные дни, когда Солнце не заходит за горизонт. Продолжительность их увеличивается от одних суток - на полярных кругах до полугода - на полюсах.

3.Экваториальные координаты.

Экваториальные координаты. Определить положение точки на Земле помогают географические координаты – широта φ и долгота λ. Определить положение звезд на небесной сфере помогают экваториальные координаты – склонение δ и прямое восхождение α.

Положение любой точки на земном шаре описывается широтой и долготой. Положение любой точки на небесной сфере описывается склонением и прямым восхождением. Небесные координаты. Для экваториальных координат основными плоскостями служат плоскость небесного экватора и плоскость склонений. Отсчет прямого восхождения ведется от точки весеннего равноденствия в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы. Прямое восхождение обычно отсчитывают в часах, минутах и секундах времени, но иногда и в градусах.

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 южного полушария – от 0 до –90°. Высота полюса мира над горизонтом определяется географической широтой места наблюдения: hP = φ.

4Годичное дв-ие Солнца для наблюдателя на Земле.

1 Место восхода и захода Солнца, а следовательно, и его азимут изо дня в день изменяются. Начиная с 21 марта (когда Солнце восходит в точке востока, а заходит в точке запада) по 23 сентября восход Солнца наблюдается в норд-остовой четверти, а заход — в норд-вестовой. В начале этого времени точки восхода и захода Солнца перемещаются к северу, а затем в обратном направлении. 23 сентября так же, как и 21 марта, Солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада. Начиная с 23 сентября по 21 марта подобное явление повторится в зюйд-остовой и зюйдвестовой четвертях. Перемещение точек восхода и захода Солнца имеет годичный период. 

Звезды всегда восходят и заходят в одних и тех же точках горизонта. 
2. Меридиональная высота Солнца изменяется с каждым днем. Например, в Одессе (ср = 46°,5 N) 22 июня она будет наибольшей и равняться 67°, затем начнет уменьшаться и 22 декабря достигнет наименьшего значения 20°. После 22 декабря меридиональная высота Солнца начнет увеличиваться. Это явление также годичного периода. Меридиональная высота звезд всегда постоянна.

3. Продолжительность времени между кульминациями какойлибо звезды и Солнца беспрерывно изменяется, тогда как продолжительность времени между двумя кульминациями одних и тех же звезд остается постоянной. Так, в полночь мы видим кульминирующими те созвездия, которые в данное время находятся на противоположной стороне сферы от Солнца. Затем одни созвездия уступают место другим, а в течение года в полночь поочередно прокульминируют все созвездия. 

4. Продолжительность дня (или ночи) в течение года непостоянна. Это особенно заметно, если сравнить продолжительность летнего и зимнего дней в больших широтах, например в Ленинграде Происходит это потому, что время нахождения Солнца над горизонтом в течение года различное. Звезды над горизонтом находятся всегда одинаковое количество времени. 

Таким образом, Солнце, кроме суточного движения, совершаемого совместно со звездами, имеет еще видимое перемещение по сфере с годовым периодом. Это перемещение называют видимым годовым движением Солнца по небесной сфере. 

Наиболее наглядное представление об этом движении Солнца получим в том случае, если ежедневно будем определять его экваториальные координаты — прямое восхождение а и склонение б Затем по найденным значениям координат нанесем точки на вспомогательную небесную сферу и соединим их плавной кривой. В результате получим большой круг на сфере, который укажет путь видимого годового движения Солнца. Круг на небесной сфере, по которому перемещается Солнце, называется эклипти кой . Плоскость эклиптики наклонена к плоскости экватора под постоянным углом g = =23°27' , который называется углом наклона эклиптики к экватору 



Видимое годовое движение Солнца по эклиптике происходит в направлении, противоположном вращению небесной сферы, т. е. с запада на восток. Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называют точками равноденствий. Точка, в которой Солнце переходит из южного полушария в северное, а следовательно меняет наименование склонения с южного на северное (т. е. с бS на бN), называется точкой весеннего равноденствия и обозначается значком Y. Этим значком обозначают созвездие Овна, в котором когда-то находилась эта точка. Поэтому иногда ее называют точкой Овна. В настоящее время точка Т находится в созвездии Рыб. 

Противоположную точку, в которой Солнце переходит из северного полушария в южное и меняет наименование своего склонения с б^N на б^S, называют точкой осеннего равноденствия. Ее обозначают значком созвездия Весов O, в котором она когда-то находилась. В настоящее время точка осеннего равноденствия находится в созвездии Девы. 

Точку L называют точкой летнего, а точку L' — точкой зимнего солнцестояний. 

Проследим за видимым движением Солнца по эклиптике в течение года. 

В точку весеннего равноденствия Солнце приходит 21 марта. Прямое восхождение a и склонение Солнца б равны нулю. На всем земном шаре Солнце восходит в точке O^st и заходит в точке W, а день равен ночи. С 21 марта Солнце перемещается по эклиптике в сторону точки летнего солнцестояния. Прямое восхождение и склонение Солнца беспрерывно увеличиваются. В северном полушарии наступает астрономическая весна, а в южном — осень. 

22 июня, примерно через 3 месяца, Солнце приходит в точку летнего солнцестояния L. Прямое восхождение Солнца а=90° , a склонение б = 23°27'N. В северном полушарии наступает астрономическое лето (самые длинные дни и короткие ночи), а в южном—зима (самые длинные ночи и короткие дни) . При дальнейшем движении Солнца его северное склонение начинает уменьшаться, а прямое восхождение по-прежнему увеличивается. 

Примерно еще через три месяца, 23 сентября, Солнце приходит в точку осеннего равноденствия Q. Прямое восхождение Солнца а=180° , асклонение б=0° . Так как б=0 ° (как и 21 марта), то для всех точек земной поверхности Солнце восходит в точке O^st и заходит в точке W. День будет равен ночи. Наименование склонения Солнца меняется с северного 8n на южное — бS. В северном полушарии наступает астрономическая осень, а в южном — весна. При дальнейшем перемещении Солнца по эклиптике к точке зимнего солнцестояния U склонение 6 и прямое восхождение аО увеличиваются. 

22 декабря Солнце приходит в точку зимнего солнцестояния L'. Прямое восхождение а=270 ° и склонение б=23°27'S. В северном полушарии наступает астрономическая зима, а в южном — лето. 

После 22 декабря Солнце перемещается к точке Т. Наименование его склонения остается южным, но уменьшается, а прямое восхождение увеличивается. Примерно через 3 месяца, 21 марта, Солнце, совершив полный оборот по эклиптике, возвращается в точку Овна. 

Изменения прямого восхождения и склонения Солнца в течение года не остаются постоянными. Для приближенных расчетов суточное изменение прямого восхождения Солнца принимают равным 1°. Изменение склонения за сутки принимают равным 0°,4 в течение одного месяца до равноденствия и одного месяца после, а изменение 0°,1 в течение одного месяца до солнцестояний и одного месяца после солнцестояний; все остальное время изменение склонения Солнца принимают равным 0°,3. 

Особенность изменения прямого восхождения Солнца играет важную роль при выборе основных единиц для измерения времени. 

Точка весеннего равноденствия перемещается по эклиптике навстречу годовому движению Солнца. Годовое перемещение ее равно 50", 27 или округленно 50",3 (для 1950 г.). Следовательно, Солнце не доходит до первоначального места относительно неподвижных звезд на величину 50",3. Для прохождения Солнцем указанного пути понадобится 20^мм 24^c. По этой причине весна 

Наступает раньше, чем Солнце окончит и своем видимом годовом движении полный круг в 360° относительно неподвижных звезд. Смещение момента наступления весны было обнаружено Гиппархом во II в. до н. э. по наблюдениям звезд, которые он производил на острове Родос. Это явление он назвал предварением равноденствий, или прецессией. 

Явление перемещения точки весеннего равноденствия вызвало необходимость ввести понятия тропического и звездного годов. Тропическим годом называют промежуток времени, в течение которого Солнце совершает полный оборот по небесной сфере относительно точки весеннего равноденствия Т. "Продолжительность тропического года равна 365,2422 суток. Тропический год согласуется с природными явлениями и точно содержит в себе полный цикл сезонов года: весну, лето, осень и зиму. 

Звездным годом называют промежуток времени, в течение которого Солнце совершает полный оборот по небесной сфере относительно звезд. Продолжительность звездного года равна 365,2561 суток. Звездный год длиннее тропического. 

В своем видимом годовом движении по небесной сфере Солнце проходит среди различных звезд, расположенных вдоль эклиптики. Еще в глубокой древности эти звезды разделили на 12 созвездий, большинству из которых дали имена животных. Полоса неба вдоль эклиптики, образуемая этими созвездиями, была названа Зодиаком (круг животных), а созвездия — зодиакальными. 

5.Солнцестояния и равноденствие

Солнцестоя́ние — астрономическое явление, представляющее собой момент прохождения центра Солнца через точки эклиптики, наиболее удалённые от экватора небесной сферы (точки солнцестояния).

Астрономическое описание явления

Различают летнее и зимнее солнцестояние. При этом на поверхности планеты наблюдается самый длинный или самый короткий световой день. В северном полушарии Земли зимнее солнцестояние происходит 21 или 22 декабря, и тогда (южнее северного полярного круга) наблюдается самый короткий день (и самая длинная ночь), а летнее — 20, 21 или 22 июня по UTC, и тогда (южнее северного полярного круга) наблюдается самый длинный день (и самая короткая ночь). В южном полушарии на указанные даты приходятся, соответственно, летнее и зимнее солнцестояния.

В средних широтах в течение астрономической зимы и весны точка, в которой Солнце находится в полдень (точнее, в истинный полдень), ежедневно поднимается всё выше над горизонтом, а в день летнего солнцестояния «останавливается» и изменяет своё движение на обратное. Затем она каждый день опускается всё ниже, и, в конце концов, в момент зимнего солнцестояния, снова «останавливается» и начинает подниматься обратно.

Вследствие високосного сдвига даты солнцестояния в разные годы могут отличаться на 1—2 дня. Традиционно момент зимнего солнцестояния принимается за начало астрономической зимы, а момент летнего солнцестояния — за начало астрономического лета, что является следствием выбора для начала астрономической весны — дня весеннего равноденствия[2]. Астрономическая долгота солнца в эти моменты, соответственно, 90° и 270°.

В течение нескольких дней до и после момента солнцестояния Солнце почти не меняет склонения, его полуденные высоты в небе почти неизменны (высота в течение года меняется по графику, близкому к колоколообразной вершине синусоиды); отсюда и происходит само название солнцестояния. Из наблюдений высот Солнца в период обоих солнцестояний может быть определён наклон плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора.

Равноде́нствие — момент, когда центр Солнца в своём видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор.

При наблюдении Земли из космоса, в равноденствие терминатор проходит по географическим полюсам Земли и перпендикулярен земному экватору.

Описание

Весеннее равноденствие наступает 20 или 21 марта, когда Солнце переходит из южного полушария в северное, а осеннее наступает 22 или 23 сентября, когда оно переходит из северного в южное (в Южном полушарии — наоборот, мартовское равноденствие считается осенним, а сентябрьское — весенним). В эти дни для всех мест Земли (исключая районы земных полюсов) день почти равен ночи («почти» — из-за рефракции, того факта, что Солнце — не точечный источник света, а на небесной сфере выглядит как диск, и также из-за того, что сам момент равноденствия смещён относительно 6 или 18 часов местного солнечного времени). В дни весеннего равноденствия и осеннего равноденствия Солнце восходит почти точно на востоке и заходит почти точно на западе. Тогда как после весеннего равноденствия (в северном полушарии) оно восходит севернее востока и заходит севернее запада, а после осеннего равноденствия восходит южнее востока и заходит южнее запада.

Точки пересечения небесного экватора с эклиптикой называются точками равноденствий. Из-за эллиптичности своей орбиты Земля переходит от точки осеннего равноденствия до весеннего скорее, чем от точки весеннего до точки осеннего. Вследствие прецессии земной оси взаимное расположение экватора и эклиптики медленно изменяется; это явление называется предварением равноденствий. За год положение экватора меняется так, что Солнце приходит в точку равноденствия на 20 минут 24 секунды раньше, чем Земля завершает полный оборот по орбите. В результате меняется положение равноденственных точек на небесной сфере. От точки весеннего равноденствия ведётся отсчёт прямых восхождений по небесному экватору, долгот по эклиптике. Определение положения этой фиктивной точки на небесной сфере составляет одну из главных задач практической астрономии. Точки весеннего и осеннего равноденствий обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха[5] (в результате предварения равноденствий эти точки сместились и ныне находятся, соответственно, в созвездиях Рыб и Девы): весеннего равноденствия — знаком Овна (♈), осеннего равноденствия — знаком Весов (♎).

Весеннее и осеннее равноденствия считаются астрономическим началом одноимённых времён года. Промежуток между двумя одноимёнными равноденствиями называется тропическим годом, который и принят для измерения времени. Тропический год составляет приблизительно 365,2422 солнечных суток, поэтому равноденствие приходится на разное время суток, передвигаясь вперёд каждый раз почти на 6 часов. Юлианский год заключает 365¼ суток. Вставной день високосного года возвращает равноденствие на прежнее число года. Но тропический год немного меньше юлианского, и равноденствие в действительности медленно отступает по числам юлианского календаря. В григорианском же летоисчислении вследствие пропуска 3 дней в 400 лет оно почти неподвижно (григорианский год в среднем составляет 365,2425 суток).