:: Видимое годовое движение Солнца :::

Видимое годовое движение Солнца

   Экваториальные координаты Солнца меняются за год: прямое восхождение a на 3600, склонение  δ от — 23,50 до +23,50 (за счет наклона небесного экватора к плоскости эклиптики). За счёт того, что наклон земной оси к плоскости земной орбиты меньше 900, существует смена времён года.

Склонение δ = 00: 21.03 и 22.09 (дни весеннего и осеннего равноденствия)

Склонение δ =+23,50 : с 22.06 по 26.06 (дни летнего солнцестояния)

Склонение δ =-23,50 : с 22.12 по 26.12 (дни зимнего солнцестояния)

В день весеннего равноденствия солнце поднимается в зенит на широте экватора:

h = 900 = 900 — δ + 00 =>  Ф= 00,

а на широте полюса не поднимается над горизонтом целиком:

h = 00 = 900 — δ + 00 => Ф = 900.

В дни летнего солнцестояния Солнце в зените на широте северного тропика:

h = 900 = 900 — δ + 23,50 => Ф= 23,50,

а не поднимается над горизонтом на южном полярном круге:

h = 00 = 900 + δ — 23,50 => Ф = -66,50.(знак — соответствует южной широте).

В дни зимнего солнцестояния Солнце в зените на широте южного тропика:

h = 900 = 900 — δ — 23,50 =>Ф = -23,50,

а не поднимается над горизонтом на северном полярном круге:

h = 00 = 900 + δ — 23,50 => Ф = 66,50.

Отсюда ТРОПИКИ — широты дальше которых от экватора солнце никогда не бывает в зените, ПОЛЯРНЫЕ КРУГИ — широты дальше которых от экватора могут быть полярные дни и ночи. На ПОЛЮСАХ, как можно понять, вообще не бывает смены времени суток, а бывают только полярные дни или ночи. На ЭКВАТОРЕ Солнце бывает в зените только два дня в году (когда склонение его 0) — в дни весеннего и осеннего равноденствия.

Широта Нижнего Новгорода 560. Так что перед нами встаёт иная задача: определить максимальную и минимальную высоту подъёма Солнца на данной высоте.

H = 900 – 560 + 23.50 = 57.50 (в дни летнего солнцестояния)

H = 900 – 560 — 23.50 = 10.50 (в дни зимнего солнцестояния).

2.9. Изменение экваториальных координат Солнца

Изменение экваториальных координат Солнца при его движении по эклиптике происходит следующим образом. Когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия (см. 2.8), его прямое восхождение и склонение равны нулю. Затем с каждым днем прямое восхождение и склонение Солнца увеличиваются, и когда Солнце придет в точку летнего солнцестояния, его прямое восхождение станет равным 90° или 6h, а склонение достигает максимального значения + 23°27′. После этого склонение Солнца начинает уменьшаться, а прямое восхождение по-прежнему растет. Когда Солнце придет в точку осеннего равноденствия, его прямое восхождение = 180° или 12h, а склонение =0°. Далее, прямое восхождение Солнца, продолжая увеличиваться, в точке зимнего солнцестояния становится равным 270° или 18h, а склонение достигает своего минимального значения — 23° 27′. После этого склонение Солнца начинает расти, и когда Солнце придет в точку весеннего равноденствия, его склонение снова становится равным нулю, а прямое восхождение, достигнув значения 360° или 24h, обращается в нуль.

Эти изменения экваториальных координат Солнца в течение года происходят неравномерно

Движение Земли вокруг Солнца происходит в том же направлении, что и вращение Земли вокруг оси, и неравномерно.

При этом ось вращения Земли всегда наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 66° 33′. Поэтому нам и кажется, что Солнце так же неравномерно перемещается по небесному своду среди звезд, так же с запада на восток, но по окружности (эклиптике), плоскость которой наклонена к плоскости небесного (и земного) экватора под углом 23°27′ =90°— 66°33′.

Когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия (= 0), то оно на всех географических широтах земной поверхности восходит в точке востока Е и заходит в точке западаW (2.7). Полуденная высота Солнца в день весеннего равноденствия на данной северной широте согласно формуле (2.5)

h¤ = 90° — .

Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния (= +23°27′), то оно восходит на данной северной широтена северо-востоке, а заходит на северо-западе. В день летнего солнцестояния полуденная высота Солнца на данной северной широтедостигает максимального значения

hmax = 90° — + 23° 27’

а) Для наблюдателя на северном полюсе Земли (= + 90°) незаходящими светилами являются те, у которых0, а невосходящими те, у которых< 0 (см. рис. 10).

б) Для наблюдателя на северном полярном круге (= + 66°33′) незаходящими являются светила с+ 23° 27′, а невосходящими — с< — 23° 27′. Следовательно, на северном полярном круге Солнце не заходит в день летнего солнцестояния (в полночь центр Солнца только касается горизонта в точке севераN) и не восходит в день зимнего солнцестояния (в полдень центр солнечного диска только коснется горизонта в точке юга S, а затем снова опустится под горизонт). В остальные дни года Солнце на этой широте восходит и заходит. При этом максимальной высоты в полдень оно достигает в день летнего солнцестояния (hmax = + 46° 54’), а в день зимнего солнцестояния его полуденная высота минимальна (hmin = 0°). На южном полярном круге (= — 66° 33′) Солнце не заходит в день зимнего солнцестояния и не восходит в день летнего солнцестояния.

в) Для наблюдателя на северном тропике (= + 23° 27′) Солнце всегда является восходящим и заходящим светилом. В день летнего солнцестояния оно в полдень достигает максимальной высотыhmax = + 90°, т.е. проходит через зенит. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует к югу от зенита. В день зимнего солнцестояния его минимальная полуденная высота hmin = + 43° 06′.

г) Для наблюдателя на экваторе Земли (= 0) все светила, в том числе и Солнце, являются восходящими и заходящими. При этом 12 часов они находятся над горизонтом,a 12 часов — под горизонтом. Следовательно, на экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. Два раза в году Солнце в полдень проходит в зените (21 марта и 23 сентября).

Солнечный год

Кафедра физики Руководство пользователя по ночному небу

Когда Земля обращается вокруг Солнца в течение года, мы наблюдаем Солнце, чтобы выследить круг вокруг небесной сферы.

Этот трек Солнце на небесной сфере называется эклиптикой . Относительно «неподвижные» звезды, по которым мы наблюдаем, как Солнце движется на на восток на небесной сфере, совершая один полный оборот 360° за год (~365,25 суток), т.е. движение на восток ~1° в сутки. Зодиак — это набор созвездий на эклиптике, (то есть те, через которые проходит Солнце в течение года). Традиционные двенадцать зодиакальных созвездий — это Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы.

Анимация выше показывает движение Солнца по эклиптике (зеленая линия) в течение одного год. Эта схема находится в эклиптические координаты, т.е. относительно к эклиптике (долгота измеряет угол вокруг эклиптики и широта измеряет угол от эклиптики). По определению, Солнце движется вдоль нулевой линии эклиптической широты.

Ось вращения Земли наклонена на 23,5° по отношению к оси вращения Земли. плоскость орбиты (плоскость эклиптики). Направление оси вращения Земли равно фиксируется в пространстве.

Наклон оси вращения Земли относительно эклиптики плоскости приводит к тому, что Солнце отслеживает, казалось бы, синусоидальную путь на небесной сфере при просмотре в проекции с горизонтальным небесным экватором.

Анимация выше показывает движение Солнца по эклиптика (зеленая линия). Эта схема находится в экваториальные координаты, то есть прямое восхождение и склонение. (красная линия) — небесный экватор. В течение года Солнце проводит шесть месяцев над небесным экватором (с ~ 21 марта по ~ 20 сентября) и на шесть месяцев ниже (с ~20 сентября по ~21 марта). Это 23,5° наклон оси вращения Земли относительно плоскости эклиптики что вызывает времена года.

Каждый год мы видим, как Солнце пересекает небесный экватор, двигаясь на север примерно 21 марта. Это весеннее (март) равноденствие и в это время Солнце по определению находится в RA = 0 ч , Дек = 0,0°. В дни равноденствий в каждой точке Земли Солнце проводит 12 часов над горизонтом и 12 часов под горизонтом. Солнце восходит точно на востоке и садится точно на Запад; Солнце находится на небесном экваторе. Этот анимация показывает путь Солнца по небу, как видно из Дарема во время равноденствия.

Для наблюдателей из северного полушария Солнце перестает двигаться вверх по небесная сфера достигает высшей точки примерно 21 июня, то есть летом (июнь) солнцестояния года. Слово солнцестояние означает «Солнце стоит на месте». В это время Солнце находится в RA = 6 ч , Dec = +23,5°. В это время наблюдатели северного полушария получают максимум количество солнечного света, потому что Солнце находится высоко в небе в полдень и дольше всего находится над горизонтом. Этот анимация показывает путь Солнца по небу, как видно из Дарема во время летнего солнцестояния.

Примерно 20 сентября Солнце пересекает небесный экватор. продвигаясь на юг. Это осеннее (сентябрьское) равноденствие. В это время Солнце находится в RA = 12 ч , Дек = 0,0°.

Солнце достигает своей нижней точки зимой (декабрьское) солнцестояние примерно 21 декабря. В это время Солнце находится в RA = 18 ч , Дек = -23,5°. Наблюдатели Северного полушария получают минимальное количество солнечного света в это время, поскольку Солнце находится в самой низкой точке неба в полдень и находится над горизонтом наименьшее время. Этот анимация показывает путь Солнца по небу, как видно из Дарема во время зимнего солнцестояния.

Эта анимация показывает, как положение полуденного Солнца изменения в течение года, как видно из Дарема.

Хорошее приближение к положению Солнца определяется как
 
RA [град] = λ + 2,45 sin 2λ
 
sin Dec [град] = 0,4 × sin λ (или Dec [градус] = 23,5 × sin λ ),
 
, где λ — эклиптическая долгота Солнца. λ можно оценить, предположив, что орбита Земли является круговой ( λ = 0° 21 марта, λ = 30° 21 апреля, λ = 60° 21 мая, λ = 90° 21 июня, и т. д). Например, оценить RA Солнца и дек 21 января? В эту дату λ Солнца = 300° (т.е. около двух месяцев до дня весеннего равноденствия). Используя приведенные выше формулы, мы оцениваем, что на 21-й Январь: RA Солнца = 299,1° (19 ч 56,4 м ) и Dec = −20,3°.

Страница пользователя

Небесная система координат

Небесная система координат
Система небесных координат

Полезно наложить на небесную сферу систему координат, которая по аналогии с системой широты и долготы, используемой для поверхности Земля.

Прямое восхождение и склонение

Эта система координат показана на следующем рисунке (для которого вы следует представить землю точкой в ​​центре сферы).
Небесная система координат

В небесной системе координат Северный и Южный полюса мира определяется путем проецирования оси вращения Земли на пересечение небесная сфера, которая, в свою очередь, определяет небесный экватор. Небесный эквивалент широты называется склонение и измеряется в градусах северной широты (положительные числа) или к югу (отрицательные числа) от небесного экватора. небесный эквивалент долготы называется прямое восхождение . Верно восхождение можно измерять в градусах, но по историческим причинам чаще всего измеряют в время (часы, минуты, секунды): небо поворачивается на 360 градусов за 24 часа и, следовательно, она должна превратиться в 15 градусов каждый час; таким образом, 1 час прямого восхождения эквивалентен 15 градусов (видимого) вращения неба.

Равноденствия и солнцестояния

Нулевая точка небесной долготы (то есть прямого восхождения) 90 120 весеннего равноденствия 90 121, то есть пересечение эклиптики и небесный экватор рядом где Солнце находится в Северном полушарии Весна. Другое пересечение небесного экватора и эклиптики называется Осеннее равноденствие . Когда Солнце находится в точке равноденствия, продолжительность дня и ночи эквивалентны ( равноденствие происходит от корня, означающего «равная ночь»). Время весеннего равноденствия обычно приходится на 21 марта, а осеннее равноденствие Равноденствие около 22 сентября.

Точка на эклиптике, где Солнце больше всего к северу от небесного экватора называется летним солнцестоянием, а точка где он находится к югу от небесного экватора, называется зимним солнцестоянием. В Северном полушарии световой день самый длинный, когда Солнце около летнего солнцестояния (около 22 июня) и самое короткое, когда Солнце находится около Зимнее солнцестояние (около 22 декабря). В Южном полушарии все наоборот. Срок 901:20 солнцестояния происходит от корня, означающего «стоять на месте»; в дни солнцестояния Солнце достигает своего самого северного или самого южное положение на небе и начинает двигаться обратно к небесному экватор. Таким образом, он «стоит на месте» в отношении его очевидного дрейфа с севера на юг на небесной сфере в это время.

Традиционно весна и осень в Северном полушарии начинаются во время соответствующих равноденствий, в то время как Северное полушарие Зима и лето начинаются в соответствующие солнцестояния. На юге полушарии времена года меняются местами (например, в южном полушарии начинается весна во время осеннего равноденствия).

Координаты на небесной сфере

Прямое восхождение (RA) и склонение (dec) объекта на небесной сфере указать свое положение однозначно, так же как широту и долготу объекта на поверхности Земли определяют уникальное местоположение. Таким образом, для например, звезда Сириус имеет небесную координаты 6 ч 45 мин Р.А. и -16 градусов 43 минут склонения, как показано на следующем рисунке.
Прямое восхождение и склонение для Сириуса

Это говорит нам о том, что когда весеннее равноденствие приходится на наш небесный меридиан, пройдет 6 часов 45 минут, прежде чем Сириус пересечет нашу небесную меридиана, а также что Сириус чуть больше 16 градусов К югу от небесного экватора.

Сохраняйте перспективу

Не путайтесь, потому что перспективы на диаграмме небесной сферы и диаграмме сегмента неба содержащие Сириус разные.