Причина зміни висоти сонця. Астрономічні досліди

Небесна сфера

Довгі століття "земна твердь" вважалася взірцем непорушності та нерухомості. Немає нічого дивного, що ця помилка протрималася так довго, адже всі наші почуття говорять про нерухомість Землі та обертання навколо неї "небесного склепіння" із зірками, Сонцем та Місяцем. Але й зараз в астрономії, як пам'ять про тих давніх часах, використовується поняття небесної сфери- уявної нескінченно великої сферив центрі якої знаходиться спостерігач і на поверхні якої відображаються рухи небесних світил.

Звичайно, найпомітнішим є добове обертання неба - вранці встає Сонце, проходить по небу і опускається за обрій, зірки, які ввечері видно на сході, опівночі високо піднімаються на півдні, а потім опускаються на захід, знову встає Сонце... Здається, що небо обертається навколо невидимої осі, що розташована біля Полярної зірки.

Рух зірок навколо Полюс світу. Фото А. Миронова

Але добове обертання неба дуже залежить від нашого становища на земній кулі - якщо ми опинимося в південній півкулі, нам буде дуже незвично, що Сонце рухається небом протилежному напрямку- справа наліво. Подивимося докладніше, як змінюється видиме обертання небесного склепіння у різних місцях Землі.

Для початку слід запам'ятати, що висота Полюса Світу (крапки, навколо якої відбувається обертання неба) над горизонтом завжди дорівнює географічній широтімісця спостереження. Значить, на північному полюсі Полярна зірка перебуватиме в зеніті, а всі світила в добовому обертанні рухатимуться зліва направо паралельно до горизонту, ніколи не сходячи і не заходячи. Перебуваючи на полюсі, ми могли б побачити зірки лише однієї півкулі, зате будь-якої ночі.

Навпаки, для спостерігача на екваторі не існує невисхідних зірок (втім, як і незахідних) - всі зірки неба доступні для спостережень, вони сходять вертикально у східній частині горизонту і через 12 годин заходять у західній частині неба.

У середніх широтах частина зірок на околицях полюса ніколи не опускається під горизонт, але така ж область неба навколо протилежного полюса ніколи не доступна для спостережень, решта зірок, смугою розташовані з обох боків небесного екватора, сходять і заходять протягом доби.

Приблизно так само виглядатиме і рух світил у середніх широтах південної півкуліз тією різницею, що буде видно над горизонтом південний Полюс Світу, навколо якого зірки обертаються за годинниковою стрілкою, а знайомі нам екваторіальні сузір'я, перевернені "вгору ногами", найвище піднімаються в північній частині неба і рухаються праворуч наліво.

Рух Сонця та доба

Говорячи про рух зірок, ми не цікавилися відстанню до них і рухом Землі навколо Сонця – відстані до зірок величезні та зміни їх положень через річного рухуЗемлі дуже малі та можуть бути виміряні лише дуже точними інструментами. Зовсім інша справа – Сонце. Рух Землі орбітою призводить до видимому рухуСонце серед зірок. Шлях, який проходить на небі Сонце протягом року називають екліптикою. Так як земна вісь нахилена на 23,5 °, то при зверненні Землі навколо Сонця до нього виявляється то північна, то південна півкуля - цим і пояснюється зміна сезонів на нашій планеті.

Коли до Сонця повернута північна півкуля - там настає літо, Сонце у своєму видимому шляху екліптикою опиняється в північній її частині і в нас, у північній півкулі, вище піднімається над горизонтом. На північному полюсі на півроку Сонце стає незахідним світилом - там настає полярний день. Трохи на південь полярний день триває вже менше і на широті полярного кола(66,5 ° - полярне коло відстоїть на 23,5 ° від полюса) Сонце не заходить лише кілька днів у середині літа, поблизу дня літнього сонцестояння (22 червня). Взимку на полюсі майже півроку не сходить Сонце (трохи менше через рефракцію), на південь Полярна нічстає все коротшим і поза полярним кругом Сонце навіть у середині зими встає над горизонтом.

У середніх та екваторіальних широтах Сонце завжди сходить і заходить, тривалість дня сильно залежить не тільки від пори року, а й від широти – чим ближче до екватора, тим менше відрізняється тривалість дня взимку та влітку і тим ближча тривалістьдня та ночі до 12 години. Але тільки на екваторі тривалість дня та ночі завжди постійна. Тривалість сутінків теж залежить від широти - в екваторіальних широтах Сонце сідає перпендикулярно горизонту та сутінки найкоротші, а на широті Санкт-Петербурга в середині літа вони продовжуються від заходу Сонця до його сходу - це і є знамениті білі ночі.

Від широти залежить, наскільки високо може піднятися Сонце над горизонтом - у день сонцестояння ця висота становитиме 90°-φ+23,5°.

До речі, дуже поширена помилкова думка, що на екваторі Сонце опівдні завжди буває в зеніті - це не так, у будь-якій точці Землі, що лежить між лініями тропіків (від 23,5 ° пд.ш. до 23,5 ° пн.ш.). ) точно через зеніт Сонце проходить лише двічі на рік, на екваторі - в дні рівнодення, а на лініях тропіків - тільки раз на рік, у день літнього сонцестояння на північному тропіці та в день зимового сонцестояння– на південному.

Рух Землі навколо Сонця призводить до ще одного важливого явища – тривалість сонячної доби(проміжок часу між двома полуднями) не збігається з зірковою добою (проміжком часу між проходженням через меридіан якої-небудь зірки). Справа в тому, що Землі необхідно додатковий час, щоб повернутись на кут, який вона проходить за добу по своїй орбіті. Більше того, тривалість сонячної доби є непостійною (див. статтю Рівняння часу). Легко зробити приблизну прикидку - за добу земля проходить 1/365 частину своєї орбіти або трохи менше 1 °, а якщо Земля здійснює оберт навколо своєї осі (360 °) приблизно за 24 години, то на 1 ° вона повернеться приблизно за 4 хвилини. Справді, зіркова добастановлять 23 години 56 хвилин 4 секунди.

Місяць

Наш супутник з давніх-давен служив людям для рахунку часу, і це не випадково - зміна фаз Місяця легко спостерігати і тривалість місяця визначити нескладно, до того ж місяць став дуже зручною проміжною одиницею вимірювання часу між добою і роком. До речі, всім звична семиденний тижденьтеж пов'язана з Місяцем – 7 діб це приблизно чверть місяця (і фази Місяця теж відміряють чвертями). Більшість стародавніх календарів були місячними та місячно-сонячними.

Звичайно, перше, що впадає у вічі при спостереженнях Місяця - це зміна її виду протягом місяця від тонкого серпа, який можна помітити відразу після заходу Сонця через 2-3 доби після молодика, до фази першої чверті (у північній півкулі освітлена права половина диска Місяця), далі до повного місяця, останньої чверті (освітлена ліва половинадиска) і, нарешті, до молодика, коли Місяць зближується із Сонцем і зникає у його променях. Зміна фаз пояснюється зміною положення Місяця щодо Сонця при обігу її навколо Землі, повний цикл зміни фаз – оборот щодо Сонця або синодичний місяць триває близько 29,5 діб. Період звернення щодо зірок (сидеричний місяць) трохи менший і становить 27,3 діб. Як бачите, у році міститься неціле число місяців, тому місячно-сонячні календарівикористовують спеціальні правила чергування 12-місячних і 13-місячних років, тому вони досить складні і зараз у більшості країн витіснені григоріанським календарем, ніяк не пов'язаним з Місяцем - на згадку про його попередників залишилися лише місяці (щоправда, більш тривалі, ніж місячні) і тижні...

У русі Місяця є ще одна цікава особливість- період її обертання навколо осі збігається з періодом обертання навколо Землі, тому наш супутник завжди повернутий до Землі однією півкулею. Але не можна сказати, що ми можемо бачити лише половину поверхні Місяця - через нерівномірність орбітального рухуМісяця та нахилу її орбіти до екватора Землі, щодо земного спостерігача Місяць трохи повертається як за широтою, так і довготою (це явище називається лібрацією) і ми можемо бачити крайові зонидиска - у сумі спостережень доступно близько 60% місячної поверхні.

Жан Еффель, "Створення світу"
-Нелегко завести всесвіт!

Сонце - це головне джерелотепла та єдина зірка нашої Сонячна система, яка, подібно до магніту, притягує всі планети, супутники, астероїди, комети та інших "мешканців" космосу.

Відстань від Сонця до Землі понад 149 мільйонів кілометрів. Саме цю віддаленість нашої планети від Сонця прийнято називати астрономічною одиницею.

Незважаючи на значне видалення, ця зірка дуже впливає на нашу планету. Залежно від положення Сонця на Землі день змінює ніч, літо приходить на зміну зимі, виникають магнітні буріі утворюються найдивовижніші полярні сяйва. А найголовніше – без участі Сонця на Землі неможливим був би процес фотосинтезу – основного джерела кисню.

Положення Сонця в різні пори року

Наша планета рухається навколо небесного джерела світла та тепла по замкнутій орбіті. Цей шлях схематично можна уявити у вигляді витягнутого еліпса. Саме Сонце розташовується над центрі еліпса, а трохи осторонь.

Земля наближається, то віддаляється від Сонця, завершуючи повний оборот по орбіті за 365 днів. Найближче до світила наша планета знаходиться у січні. У цей час відстань скорочується до 147 млн. км. Крапка земної орбіти, Найближча розташована до Сонця, називається "перигелій".

Що ближче розташовується Земля до Сонця, то більше освітлюється Південний полюс, а країнах південної півкулі починається літо.

Ближче до липня наша планета максимально віддаляється від головної зіркиСонячна система. У цей період віддаленість понад 152 млн. км. Найдальша від Сонця точка земної орбіти отримала назву "афелій". Чим далі земна куля знаходиться від Сонця, тим більше світлаі тепла одержують країни північної півкулі. Тоді тут настає літо, а, наприклад, в Австралії та Юній Америці панує зима.

Як Сонце висвітлює Землю в різні пори року

Освітлення Землі Сонцем у різний часроки безпосередньо залежить від віддаленості нашої планети в даний проміжок часу і від того, яким "боком" повернута Земля в цей момент до Сонця.

Найважливіший чинник, що впливає зміну пір року — земна вісь. Наша планета, обертаючись навколо Сонця, встигає водночас повертатися навколо своєї уявної осі. Ця вісь розташована під кутом 23,5 градуса до небесному світилуі завжди виявляється спрямованою на Полярну зірку. Повний оборотнавколо земної осізаймає 24 години. Осьове обертаннязабезпечує також зміну дня та ночі.

До речі, якби цього відхилення не було, то пори року не змінювали один одного, а залишалися постійними. Тобто десь панувало б постійне літо, в інших районах була постійна весна, третина землі вічно б поливалася осінніми дощами.

Під прямими променями Сонця завжди виявляється земний екватор. Сонячні промені, що падають прямовисно, приносять більше світла і тепла, вони не розсіюються в атмосфері. Тому мешканці країн, розташованих на екваторі, ніколи не знають холоду.

Полюси земної куліпоперемінно виявляються у променях Сонця. Тому на полюсах півроку триває день, а півроку – ніч. Коли освітленим виявляється Північний полюс, то північній півкулі настає весна, яка змінює влітку.

У наступні півроку картина змінюється. До Сонця виявляється зверненим Південний полюс. Тепер у південній півкулі починається літо, а в країнах північної півкулі запанує зима.

Двічі на рік наша планета перебуває в такому становищі, коли сонячні променіоднаково освітлюють її поверхню від Крайньої півночі до Південного полюса. Ці дні називаються днями рівнодення. Весняне відзначають 21 березня, осіннє -23 вересня.

Ще два дні на рік отримали назви сонцестояння. У цей час Сонце виявляється або дуже високо над горизонтом, або дуже низько.

У північній півкулі 21 або 22 грудня настає ніч, що триває найдовше на рік — це день зимового сонцестояння. А 20 чи 21 червня, навпаки, день є найдовшим, а ніч найкоротшою – це день літнього сонцестояння. У південній півкулі все відбувається навпаки. Там у грудні довгі дні, а червні — довгі ночі.

Питання №23.Добове та річне рух. Сонця.Закони Кеплера.Особливості руху сонця в тропіч.і полярних районах

Відомо, що небесна сфера з усіма світилами, що знаходяться на ній, обертається навколо осі світу. Цей рух називається видимим добовим рухом сфери.Спрямовано добовий рухза годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сферу з боку північного полюса P N . Внаслідок добового руху все світила, обертаючись разом із сферою, рухаються паралельно небесному екватору, тобто. по небесним паралелям, завжди перетинають у цьому русі меридіан спостерігача, деякі перетинають перший вертикал і горизонт. Перетин світилом у своєму добовому русі полуденної частини меридіана спостерігача називається верхньою кульмінацією, а перетин світилом опівнічної частини називається нижньої кульмінації.З нижнього малюнка видно, що для постійної широти та світила з постійним відмінюванням у момент верхньої кульмінації світило має максимальну висоту, а в момент нижньої кульмінації – мінімальну висоту. Перетин світилом у своєму добовому русі площини істинного горизонту називається точками сходуі заходу.

Видимий річний рух Сонця.

В результаті руху Землі своєю орбітою спостерігачеві на Землі здається, що Сонце весь час переміщається небесною сферою щодо нерухомих зірок. Щоправда спостерігати рух Сонце щодо зірок неможливо, т.к. зірки вдень не видно. Перелічимо деякі переконливі факти переміщення Сонця щодо зірок:

Різної пори року опівночі видно різні зірки.

Меридіональна висота Сонця протягом року змінюється.

Змінюються також азимути сходу та заходу Сонця, а також тривалість дня та ночі.

Земля, рухаючись своєю орбітою, зберігає у світовому просторі незмінне становище своєї осі обертання. Кут нахилу осі обертання Землі з площиною орбіти Землі становить 66°33", отже, кут між площиною орбіти Землі та площиною земного екватораскладає 23 ° 27 ".

Екліптика- це видимий річний шлях, яким переміщається Сонце по небесній сфері. Екліптика – це проекція площини земної орбіти на небесну сферу. Т.к. площина небесного екватора - це продовження земного екватора, а площина екліптики - це площина орбіти Землі, то площина екліптики складає з площиною небесного екватора кут = 23°27". Точкою Овна () називається точка на небесній сфері, в якій Сонце в своєму Руху змінює своє відмінювання з південного на північний.У цю точку Сонце щорічно приходить 21 березня - в день весняного рівнодення.Точка Овна задає точку відліку ще для однієї координати - для прямого сходження. Пряме сходження() - це дуга небесного екватора від точки Овна до меридіана світила, у бік зворотних західних кутів (або якщо дивитися з боку північного полюса, то проти годинникової стрілки). Саме в цьому напрямку по небесній сфері переміщуються Сонце, Місяць і, отже, зростає пряме сходження цих світил.

Зміна екваторіальних координат Сонця.

Протягом року Сонце по небесній сфері проходить чотири точки (див. таблицю).

Тропічним рокомназивається проміжок часу між двома послідовними проходженнями центру Сонця через точку Овна. Його тривалість становить 365,2422 діб. Цей період покладено основою календарного року. Уточнення величини тропічного року залишило свій слід в історії астрономії у вигляді єгипетського року, юліанського та григоріанського стилів. Для наближених розрахунків потрібно знати добові зміни координат Сонця. Пряме сходження Сонця протягом року змінюється майже рівномірно. Добова швидкість зміни прямого сходження Сонця становить 360 ° / 365,24221 ° / добу.

Відмінювання Сонця протягом року змінюється нерівномірно

Явлення, пов'язані з рухом Сонця для спостерігачів у різних широтах.

Явлення, що супроводжують річний та добовий рух Сонця.

Пори року. Кількість сонячної енергії, що отримується одиничною площею на Землі, залежить головним чином від висоти Сонця над горизонтом та часу освітлення. У середніх широтах висоти Сонця змінюються протягом року на 46°53", що і призводить до зміни пір року. На рис. 23 в положенні // Земля звернена до Сонця північною півкулею, де висоти Сонця більше, час освітлення триваліший - настає літо. положенні IV навпаки – у північній півкулі зима, у південній – літо.

Астрономічними ознаками пір року прийнято вважати співвідношення знака та величини відмінювання Сонця з широтою місця. Коли δ стає однойменним із φ, починається весна, а при δmax починається літо. Коли δ стає різноіменним із φ, починається осінь, а при δmax починається зима.

Внаслідок нерівномірності руху Сонця з екліптики час проходження ділянок екліптики між точками пір року неоднаково, тому у північній півкулі весна триває 92,9 діб; літо – 93,6; осінь – 89,8; зима – 89,0 діб; теплий весняно-літній період на сім днів довший за осінньо-зимовий. У тропіках замість літа та зими розрізняють два сезони - відповідно сухий та дощовий.

Кліматичні пояси.

Поділ Землі на кліматичні поясипов'язане з кількістю тепла, що отримується від Сонця, та особливостями його добового руху. З астрономічного погляду Земля поділяється на п'ять кліматичних поясів.

Спекотний, чи тропічний, пояс включає райони, де Сонце може проходити через зеніт. Умова проходження через зеніт: δ= φ Отже, межами пояса будуть паралелі 23°27" N і S, тобто тропіки Рака та Козерога

Помірний пояс (північний та південний) включає райони, в яких Сонце щодня сходить і заходить, але не проходить через зеніт. Умова сходу δ< 90°-φ Следовательно, грани­цами этих двух поясов будут параллели от 23°27" до 66°33"N и S, т. е. от тропи­ков до полярных кругов.

Холодний, або полярний, пояс (арктичний, антарктичний) включає райони, в яких можливі дні з Сонцем, що не заходить або не сходить. При δ >90-φ до однойменних Сонце буде незахідним, а при δ >90-φ і різноіменних - несхідним.

Крайні паралелі, на яких можливе незахідне або невисхідне Сонце, називаються полярними колами: північним - у φ = 66 ° 33 "N і південним - в φ = 66 ° 33" S Отже, два холодні пояси простягаються від полярних кіл до полюсів.

Особливості руху Сонця у різних широтах.

Розглянемо, як відбувається спільне добове та річний рух Сонця за зміни широти місця. Як показано на рис. 24 протягом року Сонце рухається по спіралі і його крайні паралелі створюють пояси сфери в межах 23°27"N і S. Для з'ясування особливостей руху Сонця ці пояси заносяться на сферу в даній широті (рис. 27).

На екваторі (рис. 27, а) всі паралелі Сонця діляться навпіл, тому день завжди приблизно дорівнює ночі. У дні рівнодення (δ=0) Сонце рухається екватором, який збігається тут із першим вертикалом; опівдні Сонце проходить через зеніт. До полудня Сонце рухається Е частини першого вертикалу, а після полудня - по W, т. е. опівдні азимут Сонця миттєво змінюється на 180°. У дні сонцестояння паралелями є тропіки (δ = 23°27"), при цьому меридіональні висоти Н = 66°33" будуть найменшими.

У тропічному поясі (рис. 27 б) крайні паралелі Сонця вміщують зеніт (φ ≤ 23°27"N, S), тому Сонце проходить через зеніт двічі на рік, а на межах пояса - один. Тривалість дня протягом року міняється мало Сонце може перетинати перший вертикал (δ< φ) и не пересекать его. В тропиках изменение азимута проис­ходит весьма неравномерно: велико око­ло кульминаций и мало около первого вертикала.

У помірному поясіСонце протягом року завжди сходить і заходить, причому тривалість дня змінюється у межах (крайні паралелі на рис. 24). У цьому поясі Сонце ніколи не проходить через зеніт, а меридіальні висоти змінюються протягом року на 2δmax.

У полярному поясі (рис. 27, в) може спостерігатися незахідне або невисхідне Сонце, коли δ≥ 90° - φ, тобто можливий полярний день або ніч. В решту часу Сонце сходить і заходить

Полярним днем ​​називається проміжок часу, протягом якого Сонце в добовому русі не заходить і рухається над горизонтом (паралелі bb1, Na на рис 27, в), він триває, доки δ≥ 90°-φ і однойменно

Полярною вночі називається проміжок часу, протягом якого Сонце в добовому русі не сходить і рухається під горизонтом (паралелі Sc, d1d), ніч триває, доки δ≥ 90°-φ і різноіменно

На полюсах полярні день і ніч тривають майже півроку, на північному полюсі - з 21 березня по 23 вересня, ніч - з 23 вересня по 21 березня, на південному - навпаки

Закони Кеплера.

1. Орбіти планет є еліпсами, в одному з фокусів яких знаходиться Сонце. Радіус-вектор точки еліпса (рис. 21) виражається формулою:

2. Площі, що описуються радіусом-вектором планети в рівні проміжки часу, дорівнюють (див. рис. 21)

де з – момент кількості руху точки одиничної маси.

Цей закон враховує нерівномірність руху цієї планети з її орбіті: ближче до Сонця планета рухається швидше, далі - повільніше.

3. Квадрати зоряних періодів обігу планет навколо Сонця ставляться як куби великих півосей їх орбіт. Цей закон показує, що ближчі до Сонця планети мають більші середні орбітальні швидкості, ніж віддалені; наприклад, Меркурій має v = 48 км/с, Венера -35 км/с, а Плутон - близько 5 км/с.

Ньютон показав, що закони Кеплера в загальному виглядівідносяться до всіх космічних тіл і діють у будь-якому полі тяжіння і що ці закони повинні враховувати маси та швидкості тіл. Формула (51) для радіуса-вектора була виведена Ньютоном із закону всесвітнього тяжіння в загальному вигляді (як рівняння конічного перерізу се від 0 до ∞). З неї випливало, що у центральному полі тяжіння орбітами космічних тіл є конічні перерізи: залежно від швидкості руху тіло може описувати еліпс, параболу чи гиперболу.

Крім обертання навколо осі, Земля, як і всі планети, звертається по еліптичній (е = 0,0167) орбіті навколо Сонця (рис. 23) у напрямку добового обертання, причому її вісь pnps нахилена до площини орбіти на кут 66 33 ", рух Землі по орбіті відбувається нерівномірно, що відображено в другому законі Кеплера (див. § 12). Найшвидше Земля рухається в перигелії (точка П" на рис. 23), де v = 30 ,3 км/с, що вона проходить близько 4 січня; найповільніше - в афелії (точка А" на рис. 23), де v = 29.2 км/с, який вона проходить близько 4 липня Внаслідок цього ділянки орбіти ///- IV-/ Земля проходить швидше, а ділянки /- II-/// - Повільніше. Середня орбітальна швидкість 29,76 км/с у Землі буває у рівнодення (/ і ///). Орбітальний рух викликає зміну напрямів на світила для спостерігача, що є на Землі. Внаслідок цього положення світил на сфері повинні змінюватися, тобто світила, крім добового руху зі сферою, повинні мати ще й видимі, власні рухи про сферу

Крім добового обертання, Земля обертається навколо Сонця. Це призводить до того, що, у міру переміщення Землі орбітою, Сонце проектується в різні точкинебесної сфери. Якщо протягом року ці точки поєднати плавною кривою, отримаємо велике коло на небесній сфері. Велике колонебесної сфери, яким протягом року уявним чином переміщається Сонце, називається екліптикою.

На рис. 1.10 показано частину небесної сфери, з нанесеними на ній небесним екватором та екліптикою. Точкою П N позначено північний полюсекліптики. На екліптиці показано також Сонце та напрямок його переміщення протягом року.

Фактично екліптика є слідом перетину плоскоорбіти Землі з небесною сферою, а нахил екліптики до небесному екваторувизначається нахилом осі обертання Землі до площині орбіти. Цей нахил дорівнює 66,5 °. Тому нахил небесного екватора до екліптики δ=23,5°.

На екліптиці існують чотири характерні точки: дві точки перетину з небесним екватором та дві, що віддаляються від них на 90°. Точки перетину екліптики з небесним екватором називаються точками рівнодення, точки, що віддалені від них на 90°, називаються точками сонцестоянь.

Точка, в якій Сонце переходить із південної півкулі в північну (див. рис. 1.10), називається точкою весняного рівнодення або точкою Овна (Y). Протилежна точка - точка осіннього рівнодення або точка Терезів (Ώ).

Крапка L північної частини екліптики, віддалена від точок рівнодення на 90°, називається точкою літнього сонцестояння. Протилежна точка – точка зимового сонцестояння L‘.

Точку весняного рівнодення Сонце проходить 21 березня, точку літнього сонцестояння – 22 червня, точку осіннього рівнодення – 23 вересня та точку зимового сонцестояння – 22 грудня.

Так як Земля по орбіті обертається нерівномірно, то і здаєтьсяРеміщення Сонця з екліптики відбувається нерівномірно. Найшвидше Сонце переміщається взимку близько 4 січня, найповільніше – влітку близько 4 липня.

Проміжок часу між двома послідовними проходженнями центру Сонця через точку Овна називається тропічним роком. Він дорівнює 365,2422 середньої доби. Усі календарі, орієнтовані Сонце, будуються те щоб середня тривалість громадянського рокубула якомога ближчою до тривалості тропічного року.

Як видно із рис. 1.10 протягом року екваторіальні координати Сонця безперервно змінюються. Пряме сходження змінюється від 0 ° до 360 °. Відмінювання змінюється від 0° до 23,5°. Причому, між 21 березня та 23 вересня відміна Сонця північна. Після 23 вересня і до 21 березня відмінювання Сонця південне.

Для наближених розрахунків прийнято вважати добову зміну прямого сходження – 1°. Добову зміну відмінювання прийнято вважати місяць до і місяць після рівнодення - по 0,4 °, місяць до і місяць після сонцестоянь - по 0,1 °, решта часу - по 0,3 °. Для зменшення похибок розрахунок слід від найближчої характерної точки екліптики.

Оскільки відмінювання Сонця протягом року змінюється, змінюється і становище добової паралелі Сонця для спостерігача цьому широті. Розглянемо спільний вплив добового обертання і річного руху Землі на переміщення Сонця по небесній сфері.

На рис. 1.11 а) показано проекцію небесної сфери на площину меридіана спостерігача на широті близько 10° N.Добова паралельСонця описується 22 червня, коли його відмінювання дорівнює 23,5° N , називається тропіком Раку; добова паралель, що описується Сонцем 22 грудня - тропіком Козерога. Цими днями відмінювання Сонця максимально. Решта добові паралелі розташовуються між цими тропіками.

В один із днів відмінювання Сонця, зменшуючись після 22 червня, досягає значення, рівного широті та добова паралель пройде через зеніт, тобто. Цього дня Сонце кульмінує у зеніті на цій широті.

21 березня і 23 вересня відмінювання Сонця дорівнює 0° і добова паралель проходить небесним екватором. На рис. 1.11 видно, що у ці дні половина добової паралелі розташована над горизонтом, половина під горизонтом, тобто. у ці дні день дорівнює ночі незалежно від широти.

Після 22 грудня, коли Сонце описує тропік Козерога, в один із днів відмінювання Сонця знову стане рівним широті і Сонце вдруге за рік на цій широті кульмінує в зеніті.

Частина поверхні земної кулі, де Сонце хоча б раз на рік кульмінує у зеніті , називається тропічним чи жарким поясом. Його межами є географічні паралелі 23,5 N та 23,5 S, які також називаються тропіками Рака та Козерога.

На рис. 1.11(6) показано проекцію небесної сфери для спостерігача на широті близько 75° N. 21 березня добова паралель проходить небесним екватором і день дорівнює ночі. У міру того, як збільшується північне відмінювання, добова паралель піднімається все вище і в один із днів, коли відмінювання стане рівним 90° - φ , вона торкнеться горизонту в точці Nі після цього повністю проходитиме над горизонтом.

Явище, коли Сонце понад 24 години перебуває над горизонтом, називається полярним днем . Полярний день продовжуватиметься доти, доки Сонце, дійшовши до тропіка Раку, не опуститься знову на добову паралель зі відмінюванням, рівним 90°- φ . Після цього почнуться звичайні

добу зі сходами та заходами Сонця.

За аналогічних, але різноіменних з широтою, відмінювання Сонця добова паралель розташується під горизонтам і настане полярна ніч. Частина поверхні земної кулі, де спостерігається полярний день таполярна ніч, називається полярнимабо холодний пояс. Полярних поясів два : один розташований на північ від паралелі 66,5 N, інший – на південь від паралелі 66,5° S.

Аналізуючи рис. 1.11 (б), неважко бачити, що у полюсі Сонце половину року розташоване над горизонтом, половину – під горизонтом, тобто. рік складається з полярного дня та полярної ночі.

Частина поверхні земної кулі, висновків між тропічним іполярним поясами, називається помірним поясом.Помірних поясівдва. Вони укладені між паралелями 23,5° та б6,5° у північному та південномупівкулях. У помірному поясі Сонце ніколи не буває в зеніті і не спостерігається полярний день та полярна ніч.

Переміщаючись протягом року екліптикою, Сонце проходить різними сузір'ям. Таких сузір'їв 12 – по одному кожного місяця. Ці сузір'я називаються зодіакальними, а їх умовні позначеннязнаки зодіаку. Перехід з одного сузір'я до іншого відбувається на початку двадцятих чисел кожного місяця.

Власний рух Місяця

Місяць є найближчим небесним тіломі звертається навколо Земчи, Точніше, навколо центру мас системи Земля - ​​Місяць, по еліптичній орбіті на середній відстані 384 тисячі кілометрів від Землі.

Період обігу Місяця навколо Землі щодо нерухомих зірок складає 27,32 середньої доби і називається сидеричниммісяцем. За добу Місяць переміщається щодо нерухомих зірок на 13,2 °.

Обертання Місяця відбувається у той самий бік, як і рух Сонця з екліптиці. Тому за сидеричний місяць Сонце переміщається екліптикою приблизно на 27° і Місяцю потрібно ще 2,21 середньої доби, щоб прийти в вихідне положеннящодо Сонця. Період обігу Місяця навколо Землі щодо Сонця називається синодичним місяцем і він дорівнює 29,53 середньої доби.

Зовнішній вигляд Місяця визначається взаємним розташуваннямСонця та Місяця, тому надалі під терміном «місяць» будемо мати на увазі синодичний місяць . За початок синодичного місяця приймають розташування Місяця між Землею та Сонцем, коли освітлено зворотний бікМісяця, а звернена до Землі сторона невидна.

Фазою Місяця називається ставлення освітленої частини диска до всього диска . Фаза (Ф) виражається дробовим числомвід 0 до 1. Деякі характерні фазимають назви: Ф = 0 - молодик; Ф = 1 - повний місяць; Ф = 0,5 - чверть.

На рис. 1.12 літерою С позначено Сонце літерою 3 – Земля. Зовнішнє коло – місячна орбіта, де показано 8 рівновіддалених положень Місяця. На внутрішньому колі показаний вид Місяця для спостерігача Землі у своїй становищі Місяця на орбіті.

Аналізуючи послідовну зміну зовнішнього виглядуМісяця, бачимо, що місячний серп, збільшуючись після молодика праворуч, у третьому положенні заповнює половину диска. Ця фаза називається першою чвертю. У положенні 5 настає повний місяць. Потім диск починає спадати праворуч і в положенні 7 настає остання чверть, коли освітлена ліва половина диска.

Кількість днів, що минули від молодика до даного моменту, називається віком Місяця (В). За віком Місяця можна уявити фазу. Так, при В = 0 - молодик; при В = 7,5 - перша чверть; при В = 15-повнолуння; при В=22,5 – остання чверть; при В = 4 - серп займає близько чверті

диска з права (молодий місяць).

Фаза Місяця визначає умови видимості у нічний час та наводиться, як і вік Місяця, на 0 годин грінвічського часу у Морському астрономічному щорічнику.

Приблизно вікМісяця можна підрахувати за формулою:

де Д – дата; № – номер місяця; Л – місячне число, постійне весь рік. Місячне число, як і вік Місяця, лежить у межах від 0 до 30. У 1998 році місячне число дорівнювало 0. Потім щороку воно збільшується на 11. Значення місячного числана кілька років уперед наведено у табл. 1 1

2011-23.

:Наприклад, 2.09.11р. В = 2 + 9 + 23 = 44 (14). У цей день буде повний місяць.

Взаємне розташування Сонця, Землі та Місяця впливає на величину припливу та елементи припливно-відливних течій. Розташування їх на одній прямій (новолуння або повний місяць ± два дні) називається сизигією. У сизигию спостерігаються екстремальні значення припливів та елементів припливно-відливних течій. Положення Місяця в першу та останню чверті називається квадратурою. У квадратуру спостерігаються мінімальні коливання рівня.