Положення екліптики і екліптична система координат

Зі спостережень неважко встановити, що Сонце протягом року переміщається серед зірок із заходу на схід по великому колу небесної сфери, який називається екліптикою. Назва екліптика пов'язано з затемненнями (від лат. Eclipsis) Місяця або Сонця, тому що вони відбуваються, коли Місяць в день молодика або повного місяця перетинає коло екліптики. Площина екліптики ξ'♈ξ♎ нахилена до площини небесного екватора під кутом ε = 23 ° 26 '. Діаметр ПП ', перпендикулярний до площини екліптики, називається віссю екліптики і перетинається з поверхнею небесної сфери в північному полюсі екліптики П (в північній півкулі) і в південному полюсі екліптики П' (в південній півкулі). Екліптика перетинається з небесним екватором в двох точках: в точці весняного рівнодення ♈ і в точці осіннього рівнодення ♎. Точки екліптики, віддалені від рівноденні на 90 °, називаються точкою літнього сонцестояння ξ (в північній півкулі) і точкою зимового сонцестояння ξ '(в південній півкулі). Великий півколо небесної сфери ПМП 'називається колом широти світила М.

Річне рух Сонця по небесній сфері

За добу Сонце зміщується по екліптиці приблизно на 1 ° (360 ° за 365,25 діб), рухаючись проти годинникової стрілки, якщо дивитися з центру небесної сфери. Оскільки це рух Сонця накладається на обертання небесної сфери, то траєкторія річного руху Сонця по небесній сфері може бути представлена ​​у вигляді спіралі, навитої на кулю. Протягом астрономічних зими і весни, т. Е. В проміжок часу від дня зимового сонцестояння до дня літнього, Сонце піднімається по цій спіралі вгору. Верхню точку спіралі - точку літнього сонцестояння ξ Сонце проходить приблизно 21-22 червня. Потім протягом астрономічної літа і осені Сонце опускатися вниз. У нижній точці спіралі ξ 'Сонце виявляється в день зимового сонцестояння. 20-21 березня Сонце знаходиться в точці ♈, його схиляння δ☉ = 0 і пряме сходження α☉ = 0. У цей день (весняного рівнодення) Сонце сходить точно в точці E і заходить в точці W. Максимальна висота центру Сонця над горизонтом в опівдні цього дня (верхня кульмінація): h☉ = 90 ° - φ + δ☉ = 90 ° - φ. Потім Сонце зрушиться по екліптиці ближче до точки ξ, тобто δ☉> 0 і α☉> 0. 21-22 червня Сонце знаходиться в точці ξ, його схиляння максимально δ☉ = 23 ° 26 ', а пряме сходження α☉ = 6h. Опівдні цього дня (літнього сонцестояння) Сонце піднімається на максимальну висоту над горизонтом: h☉ = 90 ° - φ + 23 ° 26 '. Т.ч., в середніх широтах Сонце ніколи не буває в зеніті. Потім Сонце зрушиться по екліптиці ближче до точки ♎, т. Е. Δ☉ почне зменшуватися. Близько 23 вересня Сонце прийде в точку ♎, його схиляння δ☉ = 0, пряме сходження α☉ = 12h. Цей день (початок астрономічної осені) називається днем ​​осіннього рівнодення. 22-23 грудня Сонце опиниться в точці ξ ', його схиляння мінімально (δ☉ = -23 ° 26'), а пряме сходження α☉ = 18h. Максимальна висота Сонця над горизонтом дорівнює: h☉ = 90 ° - φ - 23 ° 26 '. Зміна екваторіальних координат Сонця протягом року відбувається нерівномірно. Схиляння змінюється швидше за все на своєму шляху Сонця поблизу точок рівнодень, і найповільніше - поблизу точок сонцестояння. Пряме сходження, навпаки, повільніше змінюється поблизу точок рівнодень, і швидше - поблизу точок сонцестояння. Видимий рух Сонця по екліптиці пов'язано з дійсним рухом Землі по своїй орбіті навколо Сонця, а також з тим фактом, що вісь обертання Землі не перпендикулярна площині її орбіти, а складає кут ε = 23 ° 26 '. Якби цей кут дорівнював нулю, то на будь-якій широті в будь-який день року день був би рівний ночі (без урахування рефракції і розміру Сонця). З річним рухом Сонця пов'язаний феномен полярних днів, які тривають від 24h до півроку і відповідних ночей, які спостерігаються за полярними колами, широти яких визначаються умовами: φ = ± (90 ° - ε) = ± 66 ° 34 '.

Екліптика ξ'♈ξ♎ і ♈ лежать в основі екліптичною системи небесних координат. Одна координата - екліптична широта β світила М, якій називається дуга кола mM від екліптики до світила, або центральний кут mOM. Екліптичні широти відраховуються від 0 ° до + 90 ° до П і від 0 ° до -90 ° до П '. Друга координата - екліптична довгота λ, яка визначає положення самого кола широти на небесній сфері. Екліптична довгота λ світила М - дуга ♈m екліптики від ♈ до кола широти світила, або центральний кут ♈Om в площині екліптики. Екліптичні довготи відлічуються в сторону видимого річного руху Сонця по екліптиці, тобто із заходу на схід від 0 ° до 360 °.

Процесійний рух північного полюса світу

Положення осі світу і, отже, площині небесного екватора, а також точок ♈ і ♎ не постійно, а періодично змінюється. Це пов'язано з явищем прецесії земної осі (прецесія - попереджання [рівнодення], від лат. Praecessio aequinoctiorum). Внаслідок прецесії земної осі вісь світу описує конус навколо осі екліптики з кутом розчину ~ 23,5 ° за 26000 років. Внаслідок обурюються діями планет криві, описувані полюсами світу, не замикаються, а стягуються в спіраль. Оскільки і площину небесного екватора, і площину екліптики повільно змінюють своє положення в просторі, то точки їх перетину (♈ і ♎) повільно переміщаються на захід. Швидкість переміщення (загальна річна прецесія в екліптиці) за рік: l = 360 ° / 26000 = 50,26 ''. Загальна річна прецесія в екваторі: m = l cosε = 46,11 ''. На початку нашої ери точка весняного рівнодення знаходилася в сузір'ї Овна, від якого і отримала своє позначення (♈), а точка осіннього рівнодення - в сузір'ї Терезів (♎). З тих пір точка ♈ перемістилася в сузір'я Риб, а точка ♎ - в сузір'я Діви, але їх позначення залишилися колишніми.