Обзор главы из учебника Левитана по астрономии «§ 4. ИЗМЕНЕНИЕ ВИДА ЗВЕЗДНОГО НЕБА В ТЕЧЕНИЕ ГОДА»
1. Экваториальная система координат в астрономии аналогична географическим координатам (широта и долгота) на поверхности Земли. Эта система позволяет точно определить положение небесных объектов на небесной сфере. Прежде чем изучать эти координаты, важно понять термины «небесный экватор» и «круг склонения».
Небесный экватор — это большой круг на небесной сфере, перпендикулярный оси мира и проходящий через центр небесной сферы. Он пересекается с горизонтом в точках востока (Е) и запада (W). Суточные параллели на небесной сфере параллельны небесному экватору.
Круг склонения светила — это большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и наблюдаемое светило. Угловое расстояние светила от плоскости небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения, называется склонением светила (δ). Склонение измеряется в градусах, минутах и секундах. Для звезд северного полушария δ может варьироваться от 0 до 90°, а для звезд южного полушария — от 0 до -90°. Склонение (δ) аналогично географической широте (φ).
Прямое восхождение (α) — это угловое расстояние вертикала светила от точки весеннего равноденствия. Прямое восхождение измеряется вдоль небесного экватора в направлении, противоположном суточному вращению небесной сферы. В астрономии прямое восхождение обычно измеряется в часах, минутах и секундах времени (от 0 до 24 ч).
Экваториальные координаты используются для составления карт, атласов и каталогов звезд. На звездной карте можно найти северный полюс мира (центр карты), небесный экватор, точку весеннего равноденствия и начала отсчетов склонений и прямых восхождений. Это позволяет приближенно определять экваториальные координаты звезд или, наоборот, наносить положения звезд и других светил на карту.
2. Видимое годичное движение Солнца. Солнце, в отличие от звёзд, неустойчиво на небесной сфере и изменяет свои экваториальные координаты в течение года. В день весеннего равноденствия 21 марта, оно находится в точке весеннего равноденствия с координатами δ = 0° и α = 0ч. С наблюдениями видно, что эти координаты меняются в течение года. Например, к 22 июня (дню летнего солнцестояния) они будут равны δ = +23°27′ и α = 6ч, а к 23 сентября (дню осеннего равноденствия) δ = 0° и α = 12ч. Наконец, к 22 декабря (дню зимнего солнцестояния) δ = -23°27′ и α = 18ч. А 21 марта снова, δ = 0° и α = 0ч. Эти данные показывают, что Солнце совершает годичное движение по большому кругу небесной сферы, наклонённому к плоскости небесного экватора под углом 23°27′.
Этот большой круг называется эклиптикой. Она пересекается с небесным экватором в точке весеннего равноденствия (созвездие Овна) и осеннего равноденствия (созвездие Весов). За год Солнце проходит по всей эклиптике, смещаясь примерно на 1° в сутки (в среднем). Созвездия, которые находятся на эклиптике, называются зодиакальными. Их количество соответствует числу месяцев в году (исключая созвездие Змееносца).
Древние астрономы отмечали годичное движение Солнца, но полное понимание этого наблюдаемого явления пришло с пониманием того, что Земля вращается вокруг Солнца. Таким образом, видимое движение Солнца по эклиптике является отражением реального движения Земли вокруг Солнца.
3. Годичное движение Солнца и вид звездного неба представляют интересные аспекты астрономии. Известно, что положение звезд на небесной сфере определяется экваториальными координатами, которые меняются незначительно на протяжении длительных временных интервалов. Поэтому можно было бы предположить, что вид ночного неба в определенный момент времени в определенном месте Земли будет постоянным.
Однако это далеко не так. Используя подвижную карту звездного неба, каждый из вас сможет убедиться, что в течение года наблюдается постоянное изменение картины звездного свода. Например, в разные дни года вблизи небесного меридиана в полночь можно увидеть различные созвездия, сменяя друг друга.
Эти наблюдения привели к выводу о постоянном изменении прямого восхождения Солнца. Фактически, в полночь, когда Солнце находится в нижней кульминации под горизонтом, его прямое восхождение отличается на 12 часов от прямого восхождения звезд, находящихся в этот момент в верхней кульминации. Учитывая, что в разные дни года в полночь достигают кульминации разные звезды, можно сделать вывод о непрерывном изменении прямого восхождения Солнца в течение года.
