Как найти положение солнца на эклиптике в заданный день года кратко
Обновлено: 03.07.2024
В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.
Чак Паланик
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Учу детей тому, как надо учиться
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.
Урок 03. Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика. Движение и фазы Луны. Время и календарь.
Наименование разделов и тем
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся
Объем часов
Уровень освоения
Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика. Движение и фазы Луны.
Видимое годичное движение Солнца. Эклиптика. Видимое движение и фазы Луны. Затмения Солнца и Луны.
Воспроизведение определений терминов и понятий (кульминация Солнца, эклиптика). Объяснение наблюдаемых невооруженным глазом движения Солнца на различных географических широтах, движение и фазы Луны, причины затмений Луны и Солнца.
Время и календарь. Точное время и определение географической долготы.
Тема 2.2. Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика. Движение и фазы Луны.
2.2.1. Видимое годичное движение Солнца. Эклиптика.
Еще в глубокой древности, наблюдая за Солнцем, люди обнаружили, что его полуденная высота в течение года меняется, как меняется и вид звездного неба: в полночь над южной частью горизонта в различное время года видны звезды разных созвездий — те, которые видны летом, не видны зимой, и наоборот. На основе этих наблюдений был сделан вывод о том, что Солнце перемещается по небу, переходя из одного созвездия в другое, и завершает полный оборот в течение года. Круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, назвали эклиптикой.
Эклиптика (др.-греч. ἔκλειψις — ‘затмение’) — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца.
Как вы уже знаете, перемещение Солнца на фоне звезд — явление кажущееся. Происходит оно вследствие годичного обращения Земли вокруг Солнца.
Поэтому эклиптика представляет собой тот круг небесной сферы, по которому она пересекается с плоскостью земной орбиты. За сутки Земля проходит примерно 1/365 часть своей орбиты. Вследствие этого Солнце перемещается на небе примерно на 1° за каждые сутки. Промежуток времени, в течение которого оно обходит полный круг по небесной сфере, назвали годом.
Из курса географии вам известно, что ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты под углом 66°30'. Следовательно, земной экватор имеет по отношению к плоскости орбиты наклон, равный 23°30'. Таков наклон эклиптики к небесному экватору, который она пересекает в двух точках: весеннего и осеннего равноденствий.
В эти дни (обычно — 21 марта и 23 сентября) Солнце находится на небесном экваторе и имеет склонение 0°. Оба полушария Земли освещаются Солнцем одинаково: граница дня и ночи проходит точно через полюса, и день равен ночи во всех пунктах Земли. В день летнего солнцестояния (22 июня) Земля повернута к Солнцу своим Северным полушарием. Здесь стоит лето, на Северном полюсе — полярный день, а на остальной территории полушария дни длиннее ночи. В день летнего солнцестояния Солнце поднимается над плоскостью земного (и небесного) экватора на 23°30'. В день зимнего солнцестояния (22 декабря), когда Северное полушарие освещается хуже всего, Солнце находится ниже небесного экватора на такой же угол 23°30'.
♈- точка весеннего равноденствия. 21 марта (день равняется ночи ).
Координаты Солнца: α ¤=0ч, δ ¤=0о
Обозначения сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии ОВНА → сейчас находится в созвездии РЫБ, В 2602г перейдет в созвездие ВОДОЛЕЯ.
♋ - день летнего солнцестояния. 22 июня (самый длинный день и самая короткая ночь).
Координаты Солнца: α¤=6ч, ¤=+23о26'
Обозначение созвездия Рака сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии Близнецов, затем была в созвездии Рака, а с 1988г перешла в созвездие Тельца.
♎ - день осеннего равноденствия. 23 сентября (день равен ночи).
Координаты Солнца: α ¤=12ч, δ t size="2" ¤=0о
Обозначение созвездия Весы сохранилось как обозначение символа правосудия при императоре Августе (63г до НЭ - 14г НЭ), сейчас в созвездии Девы, а в 2442г перейдет в созвездие Льва.
♑ - день зимнего солнцестояния. 22 декабря (самый короткий день и самая длинная ночь).
Координаты Солнца: α¤=18ч, δ¤=-23о26'
Обозначение созвездия Козерог сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии Козерога, сейчас в созвездии Стрельца, а в 2272г перейдет в созвездие Змееносца.
В зависимости от положения Солнца на эклиптике меняется его высота над горизонтом в полдень — момент верхней кульминации. Измерив полуденную высоту Солнца и зная его склонение в этот день, можно вычислить географическую широту места наблюдения. Этот способ издавна использовался для определения местоположения наблюдателя на суше и на море.
Суточные пути Солнца в дни равноденствий и солнцестояний на полюсе Земли, на ее экваторе и в средних широтах показаны на рисунке.
Определите положение Солнца на эклиптике и его экваториальные координаты на сегодняшний день.
Для этого достаточно мысленно провести прямую от полюса мира к соотвеисивующей дате на краю карты (приложить тинейку). Солнце должно располагается на эклиптике в точке ее пересечения с этой прямой
Склонение -16,5 град. Прямое восхождение 14 ч 52 мин. Созвездие -- Весы.
ИЗУЧЕНИЕ ВИДИМОГО ГОДОВОГО ДВИЖЕНИЯ СОЛНЦА С ПОМОЩЬЮ ПОДВИЖНОЙ КАРТЫ ЗВЕЗДНОГО НЕБА
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Видимое годовое движение Солнца можно изучить с помощью подвижной карты звездного неба.
Подвижная карта звездного неба представляет собой круглую звездную карту небольших размеров, с помощью которой можно предельно просто определить, какие космические объекты можно наблюдать в данном месте в данное время. Она позволяет определять положение созвездий и ярчайших объектов в зависимости от следующих параметров: географической широты, из которой предполагается вести наблюдения, даты и времени наблюдения. Также по ней можно определять прямое восхождение и склонение светил.
Соответственно с помощью подвижной карты и звездного атласа можно изучить астрономическую закономерность, связанную с обращением Земли вокруг Солнца.
Нам требуется по подвижной карте звездного неба выяснить изменения условий видимости зодиакальных и прилегающих к ним созвездий на протяжении года и разобраться в причинах этого изменения.
По подвижной карте звездного неба нужно взять сначала, например, время года – весна. Находим середину весны (15 апреля), на карту сверху накладываем круг и совмещаем, допустим, с Утром (6 ч). По видимому срезу карты выписываем созвездия, которые видны утром 15 апреля. Далее совмещаем Вечер (18 ч) с 15 апреля и ,соответственно, выписываем те созвездия, которые видны. Затем 15 апреля совмещаем с Ночью (0 ч) и выписываем.
Для того, чтобы проследить за изменениями условий видимости зодиакальных и прилегающих к ним созвездий, те же самые (выше описанные) действия проделываем с оставшимися временами года: лето, осень, зима.
Еще мы можем устанавливать названия и границы зодиакальных созвездий и указывать те из них, в которых находятся основные точки эклиптики, определять среднюю продолжительность перемещения Солнца на фоне каждого зодиакального созвездия. Для этого понадобится карта звездного атласа.
Для каждого из 12 зодиакальных созвездий по карте звездного атласа находим прямое восхождение и склонение.
Склонением светила δ принято называть угол при центре сферы между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Изменяется склонение в пределах от 0 до ±90°. Знак указывает на то, ниже или выше относительно небесного экватора отсчитывается склонение светила.
Под прямым восхождением α светила понимают сферический угол при полюсе мира между колюром равноденствий и кругом склонения светила, считаемый в сторону, противоположную счету часовых углов, т.е. против суточного вращения сферы. Угол α измеряется дугой небесного экватора от точки весеннего равноденствия ϒ до круга склонения светила против хода часовой стрелки и изменяется от 0 до 24 h .
Записываем границы созвездий по прямому восхождению α и по склонению δ.
Далее по карте звездного неба смотрим, в какое время года можно наблюдать рассматриваемое созвездие. По той же карте звездного неба примерно определяем временные границы нахождения созвездия на небосклоне. Следовательно, можно делать выводы о продолжительности наблюдения созвездий (в сутках) [1], [3], [4].
Примеры:
1. Задание: Определить наклонение эклиптики около 3000 лет назад, если по наблюдениям в ту эпоху в некотором месте северного полушария Земли полуденная высота Солнца в день летнего солнцестояния равнялась +63°48′, а в день зимнего солнцестояния +16°00′ к югу от зенита. Данные наблюдений приведены в Таблице 1.
Посмотрев данный видеоурок, вы вспомните, что называется эклиптикой. Также мы с вами выясним, каковы особенности суточного движения Солнца на различных широтах.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика"
Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере. Находясь в средних широтах, мы можем каждое утро наблюдать за тем, как оно появляется из-за горизонта в восточной части неба. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. После этого Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.
Ещё в глубокой древности люди, наблюдавшие за перемещением Солнца по небу, обнаружили, что его полуденная высота меняется с течением года, как меняется и вид звёздного неба.
Если в течение года ежедневно отмечать положение Солнце на небесной сфере в момент его кульминации (то есть указывать его склонение и прямое восхождение), то мы получим большой круг, представляющий проекцию видимого пути центра солнечного диска в течение года. Этот круг древними греками был назван эклиптикой, что переводится, как ‘затмение’.
Конечно же, перемещение Солнца на фоне звёзд — это кажущееся явление. И вызвано оно вращением Земли вокруг Солнца. То есть, по сути, в плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца — её орбита.
Мы уже с вами говорили о том, что эклиптика пересекает небесный экватор в двух точках: в точке весеннего равноденствия (точка овна) и в точке осеннего равноденствия (точка весов).
Кроме точек равноденствия, на эклиптике выделяют ещё две промежуточные точки, в которых склонение Солнца бывает наибольшим и наименьшим. Эти точки получили название точек солнцестояния. В точке летнего солнцестояния (она ещё называется точкой рака) Солнце имеет максимальное склонение — +23 о 26’. В точке зимнего солнцестояния (точка козерога) склонение Солнца минимально и составляет –23 о 26’.
Созвездия, по которым проходит эклиптика получили названия эклиптические.
Ещё в Древней Месопота́мии было замечено, что Солнце, при своём видимом годовом движении проходит через 12 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы.
Изначально эклиптические знаки зодиака совпадали с зодиакальными, так как ещё не было чёткого разделения созвездий. Начало отсчёта знаков зодиака было установлено от точки весеннего равноденствия. А зодиакальные созвездия делили эклиптику на 12 равных частей.
Сейчас же зодиакальные и эклиптические созвездия не совпадают: зодиакальных созвездий 12, а эклиптических — 13 (в них добавлено созвездие Змееносца, в котором Солнце находится с 30 ноября по 17 декабря. Помимо этого, из-за прецессии земной оси, точки весеннего и осеннего равноденствий постоянно смещается.
Прецессия (или предварение равноденствий) — это явление, возникающее из-за медленного раскачивания оси вращения земного шара. В этом цикле созвездия идут в обратную сторону, по сравнение с обычным годичным циклом. При этом получается, что точка весеннего равноденствия примерно каждые 2150 лет смещается на один знак зодиака по ходу часовой стрелки. Так с 4300 года по 2150 год до нашей эры эта точка располагалась в созвездии Тельца (эра Тельца), с 2150 года до нашей эры по 1 год нашей эры — в созвездии овна. Соответственно, сейчас, точка весеннего равноденствия находится в Рыбах.
После солнцестояния следует уменьшение склонения Солнца и длинный день начинает постепенно убывать до тех пор, пока день и ночь не сравняются (то есть примерно до 23 сентября).
После прохождения точки осеннего равноденствия, Солнце меняет своё склонение на южное. В Северном полушарии день продолжает убывать, а в Южном, наоборот, возрастает. И это будет продолжаться до тех пор, пока Солнце не достигнет точки зимнего солнцестояния (примерно до 22 декабря). Здесь Солнце опять примерно 4 дня практически не будет изменять своего склонения. В это время в Северном полушарии наблюдаются самые короткие дни и самые длинные ночи. В Южном наоборот, в разгаре лето и самый длинный день.
Через 4 дня, для наблюдателя в Северном полушарии, склонение Солнца начнёт постепенно увеличиваться и, примерно, через три месяца светило опять придёт в точку весеннего равноденствия.
Теперь давайте переместимся на Северный полюс. Здесь суточное движение Солнца практически параллельно горизонту. Поэтому в течение полугода Солнце не заходит, описывая круги над горизонтом — наблюдается полярный день.
Через полгода склонение Солнца поменяет свой знак на минус, на Северном полюсе начнётся полярная ночь. Она также будет длиться около полугода.
Переместимся на экватор. Здесь наше Солнце, как и все другие светила, восходит и заходит перпендикулярно плоскости истинного горизонта. Поэтому на экваторе день всегда равен ночи.
Теперь давайте обратимся к карте звёздного неба и немного поработаем с ней. Итак, мы уже знаем, что карта звёздного неба представляет собой проекцию небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в экваториальной системе координат. Напомним, что в центре карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от нуля до двадцати трёх часов).
Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов.
Для того, чтобы по карте звёздного неба определять вид неба в любое время суток выбранной даты года, к ней прилагается накладной круг, внутри которого начерчены оцифрованные пересекающиеся овалы, а по наружному краю круга нанесена шкала с делениями, которые соответствуют часам суток.
В накладном круге делается вырез по тому овалу, который является наиболее близким к широте места наблюдения. Полученный контур выреза будет представлять собой горизонт с основными его точками: севера, юга, запада и востока.
Для определения вида звёздного неба в конкретный момент времени на интересующую нас дату, необходимо совместить накладной круг и карту так, чтобы штрих момента времени совпал со штрихом этой даты. Тогда в отверстие накладного круга вы увидите звёздное небо на нужный вам день и час.
На контуре выреза, между его точками Ю, В и С, расположатся звезды, которые восходят в этот момент, а между точками Ю, 3 и С — звезды, которые заходят. Те звёзды, которые закрыл накладной круг, будут не видны.
Однако с помощью подвижной карты можно определять не только моменты восхода и захода звёзд, но и других светил, в том числе, и Солнца.
Как мы говорили, видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. На карте она представлена овалом, который несколько смещён относительно Северного полюса мира. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия (они обозначены символами овна и весов). Две другие точки — точки летнего и зимнего солнцестояний — на нашей карте обозначены кружочком и ромбиком соответственно.
Чтобы можно было определять время восхода и захода Солнца или планет, необходимо предварительно нанести их положение на карту. Для Солнца это не составляет большого труда: достаточно приложить линейку к Северному полюсу мира и штриху заданной даты. Точка пересечения линейки с эклиптикой покажет положение Солнца на эту дату.
Теперь давайте с помощью подвижной карты звёздного неба определим экваториальные координаты Солнца, например, на 18 октября. А также найдём примерное время его восхода и захода на эту дату.
Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.
Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты
Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.
При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое взаимное расположение.
Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.
А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые находятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светилами участвует в суточном движении и одновременно имеет собственное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.
Представьте себе картину - Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом
Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере
Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого рисунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных созвездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.
Что представляет собой эклиптика
Большой круг на небесной сфере, по которому происходит видимое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны происходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.
Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плоскостью орбиты Земли.
Видимое годовое движение Солнца по эклиптике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эклиптике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.
Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклонена к плоскости орбиты Земли на 23°27 ‘ , плоскость небесного экватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.
Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоянным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных решено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.
Небесный экватор и плоскость эклиптики
Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке востока и заходит в точке запада.
Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики
Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклиптике, в которой Солнце занимает самое высокое положение относительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое положение, называется точкой зимнего солнцестояния.
В точке летнего солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое название. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая короткая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — наоборот.
В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на горизонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.
Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному изменению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.
Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период изменяется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.
Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом
Экваториальные координаты Солнца в течение года
Экваториальные координаты Солнца в течение года изменяются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годового пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентября, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.
Неравномерность движения Солнца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с одинаковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллиптической орбиты Земли.
движение Земли по орбите
Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.
Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зимние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследствие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.
Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхождения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эклиптики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не изменяется.
Знание характера изменения экваториальных координат Солнца позволяет производить приближенный расчет прямого восхождения и склонения Солнца.
Для выполнения такого расчета берут ближайшую дату с известными экваториальными координатами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в течение месяца до и после прохождения точек равноденствия изменяется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных месяцев между указанными — на 0,3°.
Читайте также: