В каких точках пересекаются эклиптика и небесный экватор кратко

Обновлено: 08.07.2024

Для нужд мореходной астрономии удобнее рассматривать движение всех светил на небесной сфере, а наблюдатель на земле принимается находящимся в центре небесной сферы. Данное удобство однако входит в противоречие с фактическим движением Земли относительно Солнца и звёзд. Мореходная астрономия это прикладная наука общей астрономии и она специально разработана астрономами для нужд моряков. Изучающим мореходную астрономию необходимо научиться ориентироваться на небесной сфере среди большого числа больших кругов, часовых углов, высот, склонений, полюсов и различных точек — точка Овна, точек равноденствий и солнцестояний, непривычных терминов и понятий и обозначений. Несомненно, что без заучивание определений и тщательного изучения и запоминания схем и рисунков не обойтись. Только усердное изучение теории поможет понять мореходную астрономию и успешно применять знания в процессе управления судном. Мореходная астрономия немыслима без знаний некоторых разделов математики, например, сферической тригонометрии, а изучение точной науки математики, всегда положительно сказывается на умственном развитии изучающего, а для специалиста, который практически постоянно должен находить и принимать решения, в ситуациях острого дефицита времени, это особенно необходимо. Так что изучение мореходной астрономии, хотя и кажется многим начинающим штурманам не нужным занятием, в действительности не утратило своей важности и актуальности.

Ежедневные наблюдения за Солнцем показывают, что азимут восхода и азимут захода ежедневно изменяются.

Изменяется время восхода и захода Солнца, изменяется меридиональная высота светила, всё это свидетельствует о том, что Солнце, помимо участия в видимом суточном движении имеет видимое кажущееся движение.

Если выбрать из Морского астрономического Ежегодника (МАЕ) на истинный полдень прямое восхождение и склонение Солнца за целый год с промежутком через 10 суток и нанести эти данные на небесную сферу, то получим большой круг, площадь которого не совпадает ни с площадью истинного горизонта, ни с плоскостью небесного экватора, а наклонена к последнему на угол ξ (кси). ξ = 23° 27′ .

Видимый кажущийся годовой путь Солнца по небесной сфере называется эклиптикой .

Эклиптика пересекается с плоскостью небесного экватора в точках равноденствия.

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Южного ( Зюйдовое — S ) на Северное ( Нордовое — N ), называется точкой весеннего равноденствия , это происходит 21 марта, в День весеннего равноденствия .

Точка, в которой Солнце имеет склонение равное 0° и наименование меняется с Северного ( Нордового — N ) на Южное ( Зюйдовое — S ), называется точкой осеннего равноденствия , и Солнце приходит в эту точку 23 сентября, в День осеннего равноденствия .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки равноденствия есть линия равноденствия .

Эклиптика пересекает меридиан наблюдателя в двух точках, точках солнцестояния, обозначенных на небесной сфере В и В1.

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ N является точкой летнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 июня, в День летнего Солнцестояния .

Точка, в которой склонение Солнца достигает наибольшего значения δ = 23° 27′ S является точкой зимнего Солнцестояния и Солнце приходит в неё 22 декабря, в День зимнего Солнцестояния .

Линия на небесной сфере, соединяющая точки солнцестояний называется линией солнцестояний .

Прямая на небесной сфере TN TS перпендикулярная плоскости эклиптики и проходящая через её центр, есть ось эклиптики .

Ось эклиптики пересекает небесную сферу в полюсах TS – северном полюсе эклиптики и TS – южном полюсе эклиптики.

Большой круг проходящий через полюса эклиптики есть колюр .

Солнце в своём движении по эклиптике 21 марта приходит в точку весеннего равноденствия, которая участвует в видимом суточном движении светил. Эта точка вместе с Солнцем начнёт движение. Через сутки точка весеннего равноденствия возвратится на своё место, то есть произойдёт её кульминация, а Солнце опоздает к моменту кульминации на 4 минуты, так как имеет видимое собственное движение, направленное в противоположную сторону видимого суточного движения светил и движется со скоростью 1° в сутки.

С 21 марта Солнце начнёт удаляться от небесного экватора по спиралеобразной кривой и 22 июня придёт в точку В. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ N , прямое восхождение α = 90° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Рака .

С 22 июня Солнце по спиралеобразной кривой начнёт приближаться к плоскости небесного экватора и 23 сентября придёт в точку осеннего равноденствия . Солнце будет иметь склонение δ = 0, прямое восхождение α = 180°.

С 23 сентября Солнце по спиралеобразной кривой начнёт удаляться от небесного экватора к Южному полюсу и 22 декабря придёт в точку В1. Солнце будет иметь склонение δ = 23° 27′ S , прямое восхождение α = 270° и в своём видимом суточном движении опишет на небесной сфере наиболее удалённую от экватора небесную параллель – тропик Козерога .

С 22 декабря Солнце по спиралеобразной кривой вновь начнёт движение в сторону точки весеннего равноденствия .

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия есть тропический год . Его продолжительность 365,2422 суток.

Промежуток времени, в течение которого Солнце сделает полный оборот относительно звёзд есть звёздный год . Его продолжительность 365,2564 суток.

Очевидно, что фактически не Солнце движется вокруг Земли, а Земля движется вокруг Солнца, в ту же самую сторону, в которую она вращается вокруг своей оси.

Путь, по которому движется Земля вокруг Солнца, называется земной орбитой, которая представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце и плоскость эллипса наклонена на 23° 27′. Точка на орбите, ближайшая к Солнцу, называется перигелий , а точка, наиболее удалённая от Солнца, называется афелий .

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

Ученики, начинающие проходить астрономию в 9 классе, узнают множество слов, настоящее значение которых многим неизвестно. Одним из таких фундаментальных понятий является эклиптика в астрономии. Земля и другие небесные тела предстают её частью, вращаясь вокруг Солнца. Кроме того, ось нашей планеты наклонена относительно эклиптики, в результате чего возникают времена года.

Определение и значение
Точки координат
Солнцестояние и равноденствие
Происхождение плоскости орбит
Путь Солнца по знакам зодиака
Небесные тела и Луна
Эклиптика в небе

Определение и значение

Проекция плоскости орбиты Земли над небесной сферой называется эклиптикой. Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Ещё в древности люди заметили сменяемость времён года, характеризующихся различными погодными условиями. Первые земледельческие цивилизации появились возле рек:

Каждый год уровень воды в этих реках испытывал большие сезонные колебания, поэтому для предсказания погоды и времени наступления разливов применялись знания о движении Солнца. Люди давно заметили, что оно движется по разным траекториям, которые повторяются примерно через 365 земных суток, то есть годичный цикл.

Космология античности описывала движение Солнца двумя линиями. Одна из них ежедневно проходила с востока на запад, а вторая (ретроградная) создавала проекцию на небесную сферу, которую назвали эклиптикой.

Её наклон был измерен греческим астрономом Эратосфеном в третьем веке до нашей эры (23º 51 '19). В своём путешествии вокруг Солнца Земля всегда поддерживает этот наклон в одном и том же направлении, вызывая климатические сезоны из-за различных положений солнечного луча.

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. Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Плоскость эклиптики совпадает с небесным экватором, то есть образует угол 23º 27', который известен как наклон эклиптики. Его постоянство 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'.

Солнцестояние и равноденствие

Названия тропиков определяются двумя созвездиями: Рака в северном полушарии и Козерога — в южном. Две точки, где небесный экватор и эклиптика пересекаются, — это:

весенняя, расположенная в созвездии Рыб;
осенняя, находящаяся в созвездии Девы.

Весенняя точка представляет в небесных координатах гринвичский меридиан.

Поворот плоскости экватора относительно эклиптики приводит к тому, что равноденствия не фиксируются. Продолжительность каждого витка составляет около 25 868 лет. Это движение называется прецессией. Если нужно узнать реальное положение звезды в любой момент, необходимо проследить прецессию по небесным картам.

Происхождение плоскости орбит

Неслучайно солнце и планеты находятся почти на одном уровне. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Солнце было создано из межзвёздного материала, который породил предыдущие поколения звёзд, выпуская их в фазы красного гиганта и сверхновые. Это вещество имеет момент импульса, то есть оно вращается, поэтому структура диска образуется из-за центробежных сил, которые отталкивают вещество от оси.

Магнитно-гидродинамические процессы, вызывающие нестабильность вращения, образуют накопление вещества в центре протопланетного диска. Как только этот материал достигает предела критической массы, начинаются процессы термоядерного синтеза и гравитационный коллапс.

При этом Солнце производит излучение, которое пробивается из фотосферы в космос. Однако фотоны имеют импульс и оказывают давление излучения. Кроме того, Солнце испускает солнечный ветер, который также влияет на окружающую среду.

Радиационное давление и солнечный ветер сдувают оставшуюся материю, из которой возникло Солнце. Но не всю. Внутри диска скопления эти вещества сконденсировались под действием силы тяжести, образовав:

планеты и их спутники;
астероиды;
кометы и другие небесные тела.

Эклиптика засвидетельствовала этот процесс, так как даже сегодня Солнце и планеты, образованные из первичного диска, располагаются в одной плоскости.

Путь Солнца по знакам зодиака

Известно, что тела движутся в небесной сфере, но их перемещение не хаотично, а ограничено узкой полосой, которая делит пространство пополам. Она проходит по 12 созвездиям зодиака.

Таблица созвездий, которые пересекает эклиптика Солнца

Овен	19 апреля — 13 мая
Телец	14 мая — 19 июня
Близнецы	20 июня — 20 июля
Рак	21 июля — 9 августа
Лев	10 августа — 15 сентября
Дева	16 сентября — 30 октября
Весы	31 октября — 22 ноября
Скорпион	23 ноября — 29 ноября
Змееносец	30 ноября — 17 декабря
Стрелец	18 декабря — 19 января
Козерог	20 января — 15 февраля
Водолей	16 февраля — 11 марта
Рыбы	12 марта — 18 апреля

Также можно рассчитать, где Солнце находится в зодиаке, как это делали древние астрономы. Для этого нужно наблюдать, по каким созвездиям проходит эклиптика небесного светила, совершая полный круг каждый год, а также какое из последних созвездий зодиака восходит перед Солнцем или после него. Таким образом, каждый месячный период в течение года имеет свой зодиакальный знак.

Астрологи считают, что звёзды таинственным образом управляют жизнью в зависимости от того, под каким знаком человек родился. Однако нужно понимать, что знак, присваиваемый каждому месяцу в гороскопе, — это не созвездие, где Солнце находится в этом месяце, а то, где оно было в далёкие времена. Разница объясняется прецессией равноденствий.

Небесные тела и Луна

Планеты, видимые в небе, всегда находятся близко к эклиптике. Это означает, что их орбиты никогда не располагаются далеко от плоскости. Другими словами, большинство тел в солнечной системе движется почти в одной плоскости.

Орбита Луны пересекает эклиптику под небольшим углом около 5 градусов, поэтому она следует по своему пути через небесную сферу и зодиак. Одну половину времени Луна находится к северу от эклиптики, а другую половину — к югу. Если её тень встречает Землю, Солнце затмевается затенённой областью. Когда Земля закрывает Луну, наступает затмение. Оба эти процесса могут происходить только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии.

Луне требуется около месяца, чтобы совершить полный оборот вокруг Земли. За это время её орбита дважды пересекает эклиптику, переходя с одной стороны на другую.

Во время пересечения Солнце может располагаться в любом месте вдоль эклиптики, но обычно не на линии Земля — Луна. В некоторых случаях, однако, оно находится на ней. Когда это случается, Луна затмевает Солнце, так как располагается между ним и Землёй. Но если она занимает противоположную позицию, тогда тень нашей планеты отбрасывается на Луну.

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. 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.

Поскольку плоскости Луны и Земли немного отличаются, первая обычно проходит выше или ниже Солнца или тени нашей планеты. Исключением является место, где пересекаются две орбиты.

Небе́сный эква́тор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира [1] .

Экватор и эклиптика пересекаются в точках весеннего и осеннего равноденствия, но из-за прецессии земной оси плоскость экватора меняет своё положение и эти точки движутся с периодом в 26000 лет. Угол между плоскостями экватора и эклиптики составляет 23°26’, и за последние 5 миллионов лет из-за прецессии этот угол менялся от 22,0° до 24,5° [2] .

По данным Астрономического Альманаха 2010 года угол между экватором и эклиптикой приближённо описывается формулой [3] :

где T — количество столетий, прошедших с эпохи J2000.0. Эта формула достаточно точна лишь для временного диапазона в несколько столетий [4] .

Небесный экватор — основа первой и второй экваториальных систем небесных координат: от него отсчитывается склонение (аналог географической широты, отсчитываемой от земного экватора). Другая координата — для первой экваториальной системы координат это часовой угол, который отсчитывается от точки пересечения небесного экватора и небесного меридиана, либо, для второй экваториальной системы координат — прямое восхождение (аналог географической долготы) — отсчитывается от точки весеннего равноденствия. В любом случае, склонение всех точек небесного экватора равно нулю, а значит, любая точка на небесном экваторе может наблюдаться с любой точки на Земле [1] .

Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными созвездиями. На эпоху J2000.0 список экваториальных созвездий выглядит так:

Читайте также: