Под каким углом плоскость экватора земли наклонена к плоскости эклиптики кратко

Обновлено: 05.07.2024

Ещё с давних времён люди с большим интересом следили за происходящим на небе. С помощью небесных объектов люди ориентировались на местности. Ещё позже земледельцы и скотоводы задумались о создании календаря, поскольку сельскохозяйственные работы требовали последовательности и периодичности. В то время были сделаны первые научные выводы на основе многолетних наблюдений за Солнцем и Луной: люди заметили цикличность перемещения космических тел и особенности их движения.

Определение и значение

Одной из важных составляющих для понимания процессов Солнечной системы считается эклиптика объектов. Если говорить о Земле, то эклиптика планеты – это воображаемая плоскость, очерченная орбитой движения за год. Проще говоря, это вся плоскость на расстоянии от Земли до Солнца, ограждённая полным орбитальным оборотом вокруг звезды.

Ещё древние цивилизации использовали наблюдения за движением Солнца в земледелии. Как правило, они селились вблизи больших рек, таких как Янцзы, Евфрат, Нил и другие. Люди понимали, что при смене сезонов менялись не только климатические условия, но и расположения Солнца на небосводе. В то время было замечено отклонение траектории движения светила, которое повторялось примерно раз в 365 суток – годичный цикл.

Впервые наклон планеты в 23 градуса 51 минуту высчитал ещё в третьем веке до нашей эры исследователь-астроном – Эратосфен. Независимо от движения по орбите или смены сезонов, Земля всегда сохраняет этот угол наклона.

Точки координат

В современной астрономии круг эклиптики используют в качестве основной системы координат в движении Земли и Солнца. В системе эклиптических координат, широту измеряют расстоянием от южного до северного полюса эклиптики, а долготу с запада на восток. За полюс эклиптики принимают точку, где пересекается плоскость с перпендикуляром.

Вся плоскость эклиптики разрезается на две одинаковые части экватором. Противоположные точки экватора называются узлами или равноденствиями. На средине орбитального пути между равноденствиями находятся точки зимнего и летнего солнцестояния.

Линия равноденствий, она же небесный экватор – это воображаемая плоскость, расположенная перпендикулярно к оси вращения нашей планеты. Все околоземные спутники работают именно в этой плоскости. Если взглянуть на звёздную карту, то линия, идущая с запада на восток, будет экватором.

В понятии эклиптики, экватор называют ещё линией равенства. Такое название было дано неспроста, поскольку звёзды, которые расположены в данной области, находятся над горизонтом столько же времени, сколько и те, что пребывают ниже горизонта. Такая же ситуация наблюдается и с Солнцем, дважды в год в точках равноденствий.

Солнцестояние и равноденствие

Только на 47° поверхности планеты Земли, солнечные лучи падают перпендикулярно. Это объясняется сферической формой Земли и углом наклона. Крайняя северная точка перпендикулярного падения солнечного света находится на широте 23º 27′ и называется тропиком Рака. Южное полушарие имеет такую же крайнюю точку 23º 27′ южной широты и называется тропик Козерога. Это крайние точки воображаемой линии, по которой движется Солнце на протяжении года. Нахождение Солнца над этими точками называют солнцестояниями. В этот момент фиксируется самый длинный световой день и самая короткая ночь.

Название точек было взято от названий созвездий: южное полушарие – Козерог и северное – Рак. Точки пересечения эклиптики и небесного экватора совпадают весной в созвездии Рыбы, а осенью в созвездии Девы. Именно в этих точках осуществляется равномерное освещение Земли – это и будут равноденствия, когда продолжительность ночи равна продолжительности светового дня. При годичном перемещении Земли на орбите, момент равноденствия наступает 21 сентября и 21 марта.

Равноденствия смещаются во времени. Учёные установили, что момент равноденствий наступает на 20 минут 24 секунды ранее, чем это было в предыдущем звёздном году. Это периодическое явление, которое приходит в изначальное положение каждые 25 776 лет. В космической механике равноденствия немного смещаются, но всё же возвращаются на исходные места.

Происхождение плоскости орбит

Солнце и все планеты Солнечной системы расположены в одной плоскости, и это неслучайно. Причина такого положения кроется в процессах зарождения и формирования объектов нашей планетной системы.

Установлено, что наша родительская звезда появилась в результате скопления и уплотнения межзвёздного материала (пыли и газа), который остался от звёзд предыдущего поколения. В момент импульса исходные вещества начинают вращаться. В результате центробежных сил формируется огромный диск, который отталкивает материал от оси вращения.

Гравитационные, гидродинамические и магнитные процессы приводят к нестабильному вращению и как результат – скопление большого количества материи в центре диска. За счёт быстрого увеличения материал достигает критической массы, что и порождает гравитационный коллапс и запускает термоядерные процессы.

Начало термоядерных реакций запускает излучение протозвезды в космическое пространство. Импульсы фотонов и солнечный ветер приводят к тому, что протопланетный газопылевой диск, оставшийся после формирования Солнца, начинает видоизменяться. Гравитация и радиационное давление приводит к сдуванию материи и объединения её в большие фракции, образовывая планеты, спутники, кометы и астероиды, которые собирают дополнительный материал на своих орбитах.

Расположения всех объектов Солнечной системы в одной плоскости объясняется формированием их из первичного диска материи, размещённой в одной плоскости.

Путь Солнца по зодиакальным созвездиям

Вдоль всей эклиптики расположено 13 созвездий, которые проходит Солнце на своём годичном пути. Все они имеют названия животных, которые получили ещё с древних времён.

Предлагаем ознакомиться с таблицей всех созвездий, которые пересекает эклиптика.

№	Название: русское/латынь	Даты пребывания Солнца в созвездии	Время прохождения Солнца по созвездию в сутках
1	Овен/Aries	с 19 апреля по 13 мая	25
2	Телец/Taurus	с 14 мая по 19 июня	37
3	Близнецы/Gemini	с 20 июня по 20 июля	31
4	Рак/Cancer	с 21 июля по 9 августа	21
5	Лев/Leo	с 10 августа по 15 сентября	37
6	Дева/Virgo	с 16 сентября по 30 октября	45
7	Весы/Libra	с 31 октября по 22 ноября	23
8	Скорпион/Scorpius	с 23 ноября по 29 ноября	7
9	Змееносец/Ophiuchus	с 30 ноября по 17 декабря	18
10	Стрелец/Sagittarius	с 18 декабря по 19 января	32
11	Козерог/Capricornus	с 20 января по 15 февраля	28
12	Водолей/Aquarius	с 16 февраля по 11 марта	24
13	Рыбы/Pisces	с 12 марта по 18 апреля	38

Эклиптика планет Солнечной системы, Луны и других небесных тел

Если с углом наклона Земли и её траекторией движения на орбите всё понятно, то изучение других планет является приоритетным и интересным для современной астрономии. Исследования показывают, что все планеты Солнечной системы, за исключением карликовых, вращаются в одной плоскости с незначительными отклонениями. Предлагаем вам ознакомиться с отклонением угла вращения планет от эклиптики.

Название планеты	Угол наклона к плоскости эклиптики
Земля	0°
Уран	0,77°
Юпитер	1,31°
Нептун	1,77°
Марс	1,85°
Сатурн	2,49°
Венера	3,39°
Меркурий	7,01°

Как видно из таблицы, больше всех от общей плоскости вращения отклоняется Меркурий. При этом даже газовые гиганты, за исключением Сатурна практически идеально лежат на плоскости эклиптики. Если говорить о маломассивных объектах, таких как карликовые планеты, астероиды или кометы, то их орбиты могут существенно отличаться от общего положения. К примеру, карликовая планета Эрида имеет очень вытянутую орбиту своего движения и может находиться ближе к Солнцу, чем Плутон. Благодаря этому, её угол к плоскости эклиптики равен 45°

Эклиптика в небе

Чтобы прослеживать за эклиптикой в небе, необходимо осмыслить, что это путь, по которому движется Луна, Солнце и другие планеты, при наблюдении с Земли. Воображаемую линию лучше всего получится визуализировать при ясном звёздном небе перед полнолунием.

Для этого наблюдатель должен находиться на открытой местности после заката Солнца. Важно, чтобы небосвод был безоблачным и чистым, что позволит определить эклиптическую линию, обращая внимание на следующие особенности.

Прямо над закатом Солнца, можно увидеть хорошо освещённую Венеру.
Луна будет расположена чуть выше горизонта с восточной стороны.
Третьей точкой наблюдения может стать Марс, который будет немного выше Луны.
Спустя 2 часа после заката на востоке появится четвёртая точка – Сатурн.

Если между всеми указанными точками провести воображаемую линию мы и получим эклиптику. Важно подчеркнуть, что вышеупомянутые космические тела не находятся строго на одной линии. Все же их орбиты почти в одной плоскости с Землей. Данное несоответствие и объясняет, почему солнечные затмения не происходят ежемесячно.

Эклиптика в литературе

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°.

Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака и созвездию Змееносца. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Большинство планет Солнечной системы движется вблизи плоскости эклиптики, в одном направлении с вращением Солнца.

Солнце и планеты находятся почти на одном уровне не случайно. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат.

Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Постоянство угла наклона устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости – эклиптике.

Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

склонение +66,64°;
прямое восхождение – 18 ч. 00 мин.

Зодиак

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными созвездиями. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха — в результате постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий, то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой навстречу видимому годичному движению Солнца, эти точки ныне находятся в других созвездиях:

весеннего равноденствия под знаком Овна;
осеннего равноденствия — под знаком Весов;
зимнего солнцестояния — под знаком Козерога;
летнего солнцестояния – под знаком Рака.

Зодиак – это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики.

Эклиптика планет Солнечной системы

В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости. Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета – Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца – в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно. А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее.

Так, например, карликовая планета, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту. Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е.

(а. е. – астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца – 150 миллионов километров),

чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой.

Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым, чтобы четко определить линию эклиптики в следующей последовательности:

На западе, прямо над заходящим Солнцем, будет видна блестящая планета Венера.
Луна находится низко на востоке, чуть выше горизонта.
Ещё выше можно увидеть Марс, который даст третью точку.
Примерно через 2 часа поднимется Сатурн на востоке, определив ещё одну точку.

Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Эклиптика в литературе

Видео

или вот на схеме

Другими словами, как будет выглядеть эклиптика из космического аппарата, который отдалится от Земли и будет на уровне её географического центра? (на схема обозначено нулём)

под каким углом к чему? угол образуется двумя плоскостями. например угол между плоскостью эклиптики и плоскостью земного небесного экватора равен 23,44 град. т. е. на земле плоскостью отсчета углов является плоскость небесного экватора. при взгляде издалека нужно тоже выбрать плоскость отсчета. например можно принять за нее плоскость солнечного небесного экватора. тогда угол между ней и плоскостью эклиптики равен 7,25 град, ибо известно, что ось солнца наклонена к плоскости эклиптики на такой угол. или например угол между плоскостью орбиты юпитера и эклиптикой 3,13 град

1. Эклиптику нельзя видеть, она воображаемая.
2. Смотря откуда смотреть.
3. Но угол между ней и экватором - есть. Угол наклона плоскости эклиптики к небесному экватору равен углу наклона плоскости экватора Земли к плоскости ее орбиты. 23 градуса с минутами и секундами.

Читайте также: