Годовой путь солнца. Астрологические корни в современной астрономии

Географические координаты - широта и долгота - являются углами, определяющими положение точки на поверхности земного шара. Нечто подобное можно ввести и на небе.

Для описания взаимных положений и видимых движений светил очень удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы достаточно большого радиуса, а самого наблюдателя - в центре этой сферы. Её назвали небесной сферой и ввели на ней системы угловых координат, аналогичных географическим.

ЗЕНИТ, НАДИР, ГОРИЗОНТ

Чтобы отсчитывать координаты, нужно иметь какие-нибудь точки и линии на небесной сфере. Введём их.

Возьмём нитку и привяжем к ней грузик. Взявшись за свободный конец нитки и подняв грузик в воздух, получим отрезок отвесной линии. Продолжим его мысленно до пересечения с небесной сферой. Верхняя точка пересечения - зенит - будет находиться у нас прямо над головой. Нижняя точка - надир - наблюдению недоступна.

Если пересечь сферу плоскостью, в сечении получится окружность. Максимальный размер она будет иметь тогда, когда плоскость пройдёт1 через центр сферы. Эта линия так и называется - большой круг. Все остальные круги на небесной сфере - малые. Плоскость, перпендикулярная отвесной линии и проходящая через наблюдателя, пересечёт небесную сферу по большому кругу, именуемому горизонтом. Зрительно это то место, где «земля с небом сходится»; мы видим только ту половину небесной сферы, которая располагается над горизонтом. Все точки горизонта отстоят от зенита на 90°."..

ПОЛЮС МИРА, НЕБЕСНЫЙ ЭКВАТОР,
НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН

Проследим, как перемещаются звёзды по небу в течение суток. Лучше всего это сделать фотографически, т. е. направить фотокамеру с открытым затвором на ночное небо и оставить так на несколько часов. На фотографии будет хорошо заметно, что все звёзды описывают на небе окружности с одним и тем же центром. Точка, соответствующая этому центру, называется полюсом мира. В наших широтах над горизонтом располагается северный полюс мира (рядом с Полярной звездой), а в Южном полушарии Земли подобное движение совершается относительно южного полюса мира. Ось, соединяющая полюсы мира, именуется осью мира. Суточное движение светил происходит так, как если бы вся небесная сфера вращалась как одно целое вокруг оси мира в направлении с востока на запад. Это движение, разумеется, мнимое: оно является отражением истинного движения - вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток. Проведём плоскость через наблюдателя перпендикулярно оси мира. Она пересечёт небесную сферу по большому кругу - небесному экватору, который делит её на два полушария - северное и южное. Небесный экватор пересекается с горизонтом в двух точках. Это точки востока и запада. А большой круг, проходящий через оба полюса мира, зенит и надир называется небесным меридианом. Он пересекает горизонт в точках севера и юга.

СИСТЕМЫ КООРДИНАТ НА НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ

Проведём большой круг через зенит и светило, координаты которого хотим получить. Это - сечение небесной сферы плоскостью, проходящей через светило, зенит и наблюдателя. Такой круг называется вертикалом светила. Он, естественно, пересекается с горизонтом.

Угол между направлениями на эту точку пересечения и на светило показывает высоту (h) светила над горизонтом. Она положительна для светил, располагающихся над горизонтом, и отрицательна для находящихся под горизонтом (высота точки зенита всегда 90"). Теперь отсчитаем вдоль горизонта угол между направлениями на точку юга и на точку пересечения горизонта с вертикалом светила. Направление отсчёта - от юга к западу. Этот угол называется астрономическим азимутом (А) и вместе с высотой составляет координаты светила в горизонтальной системе координат.

Иногда вместо высоты используют зенитное расстояние (z) светила - угловое расстояние от светила до зенита. Зенитное расстояние и высота в сумме составляют 90°.

Знание горизонтальных координат светила позволяет найти его на небе. Но большое неудобство заключается в том, что суточное вращение небесной сферы приводит к изменению обеих координат со временем - достаточно быстрому и, что самое неприятное, неравномерному. Поэтому часто применяют системы координат, связанные не с горизонтом, а с экватором.

Снова проведём большой круг через наше светило. На этот раз пусть он проходит через полюс мира. Такой круг называется кругом склонений. Отметим точку пересечения его с небесным экватором. Склонение (6) - угол между направлениями на эту точку и на светило - положительно для северного полушария небесной сферы и отрицательно для южного. Все точки экватора имеют склонение 0°. Теперь отметим две точки небесного экватора: в первой он пересекается с небесным меридианом, во второй - с кругом склонения светила. Угол между направлениями на эти точки, отсчитанный от юга к западу, именуется часовым углом (t) светила. Его можно измерить как обычно - в градусах, но чаще он выражается в часах: вся окружность делится не на 360°, а на 24 ч. Таким образом, 1 ч соответствует 15°, а 1° - 1/15 ч, или 4 мин.

Суточное вращение небесной сферы уже не влияет катастрофически на координаты светила. Светило движется по малому кругу, параллельному небесному экватору и называемому суточной параллелью. При этом угловое расстояние до экватора не меняется, значит, склонение остаётся постоянным. Часовой угол возрастает, но равномерно: зная его значение в какой-либо момент времени, нетрудно рассчитать его для любого другого момента.

Тем не менее составить списки положений звёзд в данной системе координат нельзя, ведь одна координата всё же меняется со временем. Для получения неизменных координат нужно, чтобы система отсчёта перемещалась вместе со всеми объектами. Это возможно, так как небесная сфера в суточном вращении движется как единое целое.

Выберем на небесном экваторе точку, участвующую в общем вращении. В этой точке нет никакого светила; в ней бывает Солнце один раз в году (около 21 марта), когда оно в своём годовом (не суточном!) движении среди звёзд перемещается из южного небесного полушария в северное (см. статью «Путь Солнца среди звёзд»). Угловое расстояние от этой точки, называемой точкой весеннего равноденствия CY1) Д° крута склонений светила, отсчитанное по экватору в направлении, противоположном суточному вращению, т. е. с запада на восток, называется прямым восхождением (а) светила. Оно не меняется при суточном вращении и вместе со склонением образует пару экваториальных координат, которые и приводятся в различных каталогах, описывающих положения светил на небосводе.

Таким образом, чтобы построить систему небесных координат, следует выбрать некоторую основную плоскость, проходящую через наблюдателя и пересекающую небесную сферу по большому кругу. Затем через полюс этого круга и светило проводится еще один большой круг, пересекающий первый, и в качестве координат принимаются угловое расстояние от точки пересечения до светила и угловое расстояние от некоторой точки на основном круге до той же точки пересечения. В горизонтальной системе координат основной плоскостью является плоскость горизонта, в экваториальной - плоскость небесного экватора.

Существуют и другие системы небесных координат. Так, для изучения движений тел в Солнечной системе применяется эклиптическая система координат, в которой основной плоскостью служит плоскость эклиптики (совпадающая с плоскостью земной орбиты), а координатами - эклиптическая широта и эклиптическая долгота. Имеется ещё и галактическая система координат, е ней в качестве основной плоскости принята средняя плоскость галактического диска.

Путешествуя по небесным просторам среди бесчисленных звёзд и туманностей, немудрено и заблудиться, если нет под рукой надёжной карты. Чтобы составить её, нужно точно знать положения тысяч звёзд на небе. И вот часть астрономов (их именуют астрометристами) занимается тем же, над чем трудились ещё звездочёты древности: они терпеливо из меряют координаты звёзд на небе, в основном одних и тех же, словно не доверяя своим предшественникам и самим себе

.

И они совершенно правы! «Неподвижные» звёзды на самом деле непрерывно меняют свои положения - как вследствие собственных движений (ведь звёзды участвуют во вращении Галактики и перемещаются относительно Солнца), так и из-за изменения самой системы координат. Прецессия земной оси приводит к медленному перемещению полюса мира и точки весеннего равноденствия среди звёзд (см. статью «Игра с волчком, или Длинная история с полярными звёздами»). Вот почему в звёздных каталогах, содержащих экваториальные координаты звёзд, обязательно сообщают дату равноденствия, на которую они ориентированы.

ЗВЁЗДНОЕ НЕБО РАЗНЫХ ШИРОТ

Суточные параллели светил в средних широтах .

При хороших условиях наблюдения невооружённым глазом на небе видно одновременно около 3 тыс. звёзд, независимо от того, где мы находимся-в Индии или в Лапландии. Но картина звёздного неба зависит как от широты места, так и от времени наблюдения.

Теперь предположим, что мы решили выяснить: сколько же всего звёзд можно увидеть, скажем, не выезжая из Москвы. Пересчитав те 3 тыс. светил, которые в данный момент находятся над горизонтом, сделаем перерыв и вернёмся на наблюдательную площадку через час. Мы увидим, что картина неба изменилась! Часть звезд, находившихся у западного „ края горизонта, опустилась под горизонт, и теперь их не видно. Зато с восточной стороны поднялись новые светила. Они пополнят наш список. В течение суток звёзды описывают на небе круги с центром в полюсе мира (см. статью «Адреса светил на небесной сфере»). Чем ближе к полюсу звезда, тем крут меньше. Может оказаться так, что весь круг лежит над горизонтом: звезда никогда не заходит. К таким незаходящим звёздам в наших широтах относится, например, Ковш Большой Медведицы. Как только стемнеет, мы сразу найдём его на небе - в любое время года.

Другие светила, более удалённые от полюса, как мы убедились, восходят в восточной стороне горизонта и заходят в западной. Те, что расположены вблизи небесного экватора, восходят вблизи точки востока и заходят возле точки запада. Восход некоторых светил южного полушария небесной сферы наблюдается у нас на юго-востоке, а заход - на юго-западе. Они описывают невысокие дуги над южным горизонтом.

Чем южнее звезда на небесной сфере, тем короче её путь над нашим горизонтом. Следовательно, еще дальше к югу имеются невосходящие светила, суточные пути которых полностью лежат под горизонтом. Что же нужно сделать, чтобы увидеть их? Двигаться на юг!

В Москве, например, можно наблюдать Антарес - яркую звезду в созвездии Скорпиона. «Хвост» Скорпиона, опускающийся круто к югу, в Москве никогда не виден. Однако стоит нам переместиться в Крым - на десяток градусов широты южнее - и в летнее время над южным горизонтом можно будет разглядеть всю фигуру небесного Скорпиона. Полярная же звезда в Крыму располагается гораздо ниже, чем в Москве.

Напротив, если из Москвы двинуться на север, Полярная звезда, вокруг которой ведут свой хоровод остальные светила, будет подниматься всё выше и выше. Есть теорема, точно описывающая эту закономерность: высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения. Остановимся на некоторых следствиях, вытекающих из этой теоремы.

Представим, что мы попали на Северный полюс и оттуда наблюдаем звёзды. Наша широта 90"; значит, полюс мира имеет высоту 90°, т. е. расположен в зените, прямо у нас над головой. Светила описывают суточные круги вокруг этой точки и движутся параллельно горизонту, с которым совпал небесный экватор. Ни одно из них не восходит и не заходит. Доступны наблюдению лишь звёзды северного полушария небесной сферы, т. е. примерно половина всех светил небосвода.

Вернемся в Москву. Теперь широта около 56°. «Около» - потому что Москва вытянута с севера на юг почти на 50 км, а это чуть ли не полградуса. Высота полюса мира 5б°, он расположен в северной части небосвода. В Москве уже можно видеть некоторые звёзды южной полусферы, а именно те, у которых склонение (б) превосходит -34°. Среди них много ярких: Сириус (5 = -17°), Ригель (6 - -8 е), Спика (5 = -1 I е ), Антарес (6 = -26°), Фомаль-гаут (6 = -30°). Звёзды со склонением больше +34° в Москве никогда на заходят. Звёзды южной полусферы со склонением ниже -34" являются не восходящими, их наблюдать в Москве невозможно.

ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ CO Л H Ц A , Л УНЫ И ПЛАНЕТ
ПУТЬ CO ЛНЦА СРЕДИ ЗВЕЗД

СУТОЧНЫЙ ПУТЬ CO ЛНЦА

Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается на западе. Для жителей Северного полушария это движение происходит слева направо, для южан - справа налево. В полдень

Солнце достигает наибольшей высоты, или, как говорят астрономы, кульминирует. Полдень - это верхняя кульминация, а бывает ещё и нижняя - в полночь. В наших средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, так как она происходит под горизонтом. А вот за Полярным крутой, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации.

На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается всё выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5е)-Следующие четверть года, до осеннего равноденствия, Солнце спускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь.

В средних широтах на протяжении года видимый суточный путь

Солнца то сокращается, то увеличивается. Наименьшим он оказывается в день зимнего солнцестояния, наибольшим - в день летнего солнцестояния. Б дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В эти дни оно восходит в точке востока и заходит в точке запада.

В период от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния место восхода Солнца смещается от точки востока влево, к северу. А место захода удаляется от точки запада вправо, тоже к северу. В день летнего солнцестояния Солнце появляется на северо-востоке. В полдень оно кульминирует на максимальной за год высоте. Заходит Солнце на северо-западе.

Затем места восхода и захода смещаются обратно к югу. В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, пересекает небесный меридиан на минимальной высоте и заходит на юго-западе.

Следует учитывать, что вследствие рефракции (т. е. преломления световых лучей в земной атмосфере) видимая высота светила всегда больше истинной. Поэтому восход Солнца происходит раньше, а заход - позже, чем это было бы при отсутствии атмосферы.

Итак, суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. В то же время в течение года Солнце перемещается относительно небесного экватора то к северу, то к югу. Дневная и ночная части его пути неодинаковы. Они равны только в дни равноденствий, когда Солнце находится на небесном экваторе.

Солние зашло за горизонт. Стемне­ло. На небе появились звёзды. Одна­ко день переходит в ночь не сразу. С заходом Солнца Земля ещё долго получает слабое рассеянное осве­щение, которое гаснет постепенно, уступая место ночному мраку. Этот период именуется сумерками

Гражданские сумерки . Навигаиионные сумерки .
Астрономические сумерки

.

Сумерки помогают зрению перестраиваться с условий очень высокой освещённости на низкую и наоборот (при утренних сумерках). Измерения показали, что в средних широтах в ходе сумерек освещённость падает в два раза примерно за 5 мин. Этого достаточно для плавной адаптации зрения. Постепенное изменение естественного освещения разительно отличает его от искусственного. Электрические лампы включаются и выключаются мгновенно, заставляя нас щуриться от яркого света или на некоторое время «слепнуть» в кажущейся кромешной тьме.

Между сумерками и ночной тьмой нет резкой границы. Однако на практике такую границу проводить приходится: нужно знать, когда включать уличное освещение или маячные огни в аэропортах и на реках. Вот почему уже давно сумерки делят на три периода в зависимости от глубины погружения Солнца под горизонт.

Самый ранний период - с момента заката Солнца и до тех пор, пока оно не опустится под горизонт на 6° - именуется гражданскими сумерками. В это время человек видит так же, как днём, и необходимости в искусственном освещении нет.

С погружением Солнца под горизонт от 6 до 12° наступают навигационные сумерки. В этот период естественная освещённость падает настолько, что читать уже нельзя, а видимость окрестных предметов сильно ухудшается. Но штурман корабля ещё может ориентироваться по силуэтам неосвещённых берегов. После погружения Солнца на 12° становится совсем темно, однако тусклый свет зари ещё мешает видеть слабые звёзды. Это - астрономические сумерки. И только когда Солнце опустится на 1 7-18° ниже горизонта, на небе загораются самые слабые звёзды, заметные невооружённым глазом.

ГОДИЧНЫЙ ПУТЬ COAHUA

Выражение «путь Солнца среди звёзд» кому-то покажется странным. Ведь днем звёзд не видно. Поэтому нелегко заметить, что Солнце медленно, примерно на 1" за сутки, перемещается среди звёзд справа налево. Зато можно проследить, как в течение года меняется вид звёздного неба. Всё это - следствия обращения Земли вокруг Солнца.

Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне, звёзд именуется эклиптикой (от греч. «эклипсис» - «затмение»), а период оборота по эклиптике - звёздным годом. Он равен 365 суткам 6 ч 9 мин 10 с, или 365,2564 средних солнечных суток.

Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23°26" в точках весеннего и осеннего равноденствия. В первой из этих точек Солнце обычно бывает 21 марта, когда оно переходит из южного полушария неба в северное. Во второй - 23 сентября, при переходе из северного полушария в южное. В наиболее удалённой к северу точке эклиптики Солнце бывает 22 июня (летнее солнцестояние), а к югу - 22 декабря (зимнее солнцестояние). В високосный год эти даты сдвинуты на один день.

Из четырёх точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от неё" отсчитывается одна из небесных координат - прямое восхождение. Она же служит для отсчёта звёздного времени и тропического года - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времён года на нашей планете.

Так как точка весеннего равноденствия медленно перемещается среди звёзд вследствие прецессии земной оси (см. статью «Игра с волчком, или Длинная история с полярными звёздами»), продолжительность тропического года меньше продолжительности звёздного. Она составляет 365,2422 средних солнечных суток.

Около 2 тыс. лет назад, когда Гиппарх составил свой звёздный каталог (первый дошедший до нас целиком), точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. К нашему времени она переместилась почти на 30°, в созвездие Рыб. а точка осеннего равноденствия - из созвездия Весов в созвездие Девы. Но по традиции точки равноденствий обозначаются знаками прежних «равноденственных» созвездий - Овна и Бесов. То же случилось и с точками солнцестояний: летнее в созвездии Тельца отмечается знаком Рака 23, а зимнее в созвездии Стрельца - знаком Козерога.

И наконец, последнее, что связано с видимым годичным движением Солнца. Половину эклиптики от весеннего равноденствия до осеннего (с 21 марта по 23 сентября) Солнце проходит за 186 суток. Вторую половину, от осеннего равноденствия до весеннего, - за 179-180 суток. Но половинки эклиптики равны: каждая 180°. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно. Эта неравномерность отражает изменения скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца.

Неравномерность движения Солнца по эклиптике приводит к разной длительности времён года. Для жителей Северного полушария весна и лето па шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2-4 июля расположена от Солнца на 5 млн километров дальше, чем 2-3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера. Летом Земля получает от Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.

ДВИЖЕНИЕ И ФАЗЫ ЛУНЫ

Известно, что Луна меняет свой вид. Сама она не излучает света, поэтому на небе видна только освещенная Солнцем её поверхность - дневная сторона. Перемещаясь по небу с запада на восток, Луна за месяц догоняет и перегоняет Солнце. При этом происходит смена лунных фаз: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

В новолуние Луну не разглядеть даже в телескоп. Она располагается в том же направлении, что и Солнце (только выше или ниже его), и повёрнута к Земле неосвещённым полушарием. Через один-два дня, когда Луна удалится от Солнца, узкий серп можно будет наблюдать за несколько минут до её захода в западной стороне неба на фоне вечерней зари. Первое появление лунного серпа после новолуния греки называли «неомения» («новая Луна*). Этот момент у древних народов считался началом лунного месяца.

Иногда в течение нескольких дней до и после новолуния удаётся заметить пепельный свет Луны. Это слабое свечение ночной части лунного диска не что иное, как солнечный свет, отражённый Землёй на Луну. Когда лунный серп увеличивается, пепельный свет бледнее!4 и становится незаметным.

Всё дальше и дальше влево от Солнца уходит Луна. Серп её с каждым днём растёт, оставаясь выпуклым вправо, к Солнцу. Через 7 суток 10ч после новолуния наступает фаза, именуемая первой четвертью. За это время Луна удалилась от Солнца на 90°. Теперь солнечные лучи освещают только правую половину лунного диска. После захода Солнца Луна находится в южной стороне неба и заходит около полуночи. Продолжая перемещаться от Солнца всё дальше к востоку. Луна с вечера появляется на восточной стороне неба. Заходит она уже после полуночи, причём каждые сутки всё позднее и позднее.

Когда наш спутник оказывается в стороне, противоположной Солнцу (на угловом расстоянии 180° от него), наступает полнолуние. Полная Луна светит всю ночь. Она восходит с вечера и заходит под утро. Спустя 14 суток 18 ч с момента новолуния Луна начинает приближаться к Солнцу справа. Освещенная доля лунного диска уменьшается. Всё позднее восходит Луна над горизонтом и к утру

Звезды указывают путь

Еще Одиссей держал направление корабля согласуясь с положением на небе Большой Медведицы. Он был умелым навигатором, хорошо знавшего звездное небо. Он сверял курс своего корабля с созвездием,которое заходит точно на севере-западе Одиссей знал, как перемещается в течение ночи скопление Плеяды и, ориентируясь по нему, вел корабль в нужном направлении.

Но, разумеется, главным звёздным компасом всегда служила Полярная звезда. Если встать к ней лицом, то легко определить стороны горизонта: впереди будет север, позади - юг, справа - восток, слева - запад. Этот простой способ ещё в древности позволял отправлявшимся в дальний путь правильно выбрать направление на суше и на море.

Астронавигация - ориентирование по звёздам - сохранила своё значение и в наши дни. В авиации, мореплавании, сухопутных экспедициях и в космических полётах без нес не обойтись.

Хотя самолёты и морские суда оборудованы новейшей радионавигационной и радиолокационной техникой, бывают ситуации, когда приборами воспользоваться невозможно: предположим, они вышли из строя или в магнитном поле Земли разыгралась буря. В таких случаях штурман самолёта или корабля должен уметь определять его положение и направление движения по Луне, звёздам или Солнцу. И космонавту не обойтись без астронавигации. Иногда ему необходимо развернуть станцию определённым образом: например, так, чтобы телескоп смотрел на исследуемый объект, или для состыковки с прибывшим транспортным кораблём.

Лётчик-космонавт Валентин Витальевич Лебедев вспоминает об астронавигационной подготовке: «Перед нами встала практическая проблема - как можно лучше изучить звездное небо, узнать и хорошо изучить созвездия, опорные звёзды... Ведь поле зрения у нас ограничено - мы смотрим в иллюминатор. Нам нужно было уверенно определять маршруты переходов от одного созвездия к другому, чтобы наиболее коротким путём прийти к заданному участку неба и найти звёзды, по которым надо было ориентировать и стабилизировать корабль, обеспечивая определённое направление телескопов в пространстве... Значительная часть нашей астрономической подготовки проходила в Московском планетарии. ...От звезды к звезде, от созвездия к созвездию мы распутывали лабиринты звёздных узоров, научились находить в них смысловые и нужные для пас линии направлений».

НАВИГАЦИОННЫЕ ЗВЁЗДЫ

Навигационные звёзды - звёзды, с помощью которых в авиации, мореплавании и космонавтике определяют местонахождение и курс корабля. Из 6 тыс. звёзд, видимых невооружённым глазом, навигационными считаются 26. Это наиболее яркие звёзды, примерно до 2-й звёздной величины. Для всех этих звёзд составлены таблицы высот и азимутов, облегчающие решение навигационных задач.

Для ориентирования в Северном полушарии Земли используются 18 навигационных звёзд. В северном небесном полушарии это Полярная, Арктур, Вега, Капелла, Алиот, Поллукс, Альта-ир, Регул, Альдебаран, Денеб, Бетель-гейзе, Процион и Альферац (звезда а Андромеды имеет три названия: Альферац, Альфарет и Сиррах; у штурманов принято название Альферац). К этим звёздам добавляются 5 звёзд южного полушария неба; Сириус, Ригель, Спика, Антарес и Фомальгаут.

Представим себе карту звёзд северного небесного полушария. В центре её - Полярная звезда, а внизу Большая Медведица с соседними созвездиями. Ни координатная сетка, ни границы созвездий нам не понадобятся - ведь на реальном небосводе они тоже отсутствуют. Будем учиться ориентироваться только по характерным очертаниям созвездий и положениям ярких звёзд.

Чтобы удобнее было отыскать навигационные звёзды, видимые в Северном полушарии Земли, звёздное небо разделяют на три участка (сектора): нижний, правый и левый.

В нижнем секторе расположены созвездия Большой Медведицы, Малой Медведицы, Волопаса, Девы, Скорпиона и Льва. Условные границы сектора идут от Полярной вправо вниз и влево вниз. Самая яркая звезда здесь Арктур (слева внизу). На него указывает продолжение «ручки» Ковша Большой Медведицы. Яркая звезда справа внизу - Регул (а Льва).

В правом секторе находятся созвездия Ориона, Тельца, Возничего, Близнецов, Большого Пса и Малого Пса. Самые яркие звёзды - Сириус (на карту он не попадает, поскольку находится в южном небесном полушарии) и Капелла, далее Ригель (он тоже не попадает на карту) и Бетельгейзе из Ориона (справа у края карты), Чугь выше - Альдебаран из Тельца, а ниже у края - Процион из Малого Пса.

В левом секторе - созвездия Лиры, Лебедя, Орла, Пегаса, Андромеды, Овна и Южной Рыбы. Самой яркой звездой здесь является Вега, которая вместе с Альтаиром и Деиебом образует характерный треугольник.

Для навигации в Южном полушарии Земли используются 24 навигационные звезды, из которых 16 - те же, что и в Северном полушарии (исключая Полярную и Бетельгейзе). К ним добавляются ещё 8 звёзд. Одна из них - Хамаль - из северного созвездия Овна. Остальные семь - из южных созвездий: Канопус (а Киля), Ахернар (а Эридана), Пикок (а Павлина), Мимоза (fj Южного Креста), Толиман (а Центавра), Атрия (а Южного Треугольника) и Каус Аустралис (е Стрельца).

Самое знаменитое навигационное созвездие здесь Южный Крест. Его более длинная «перекладина» почти точно указывает на южный полюс мира, который лежит в созвездии Октанта, где нет заметных звёзд.

Чтобы безошибочно отыскать навигационную звезду, недостаточно знать, в каком созвездии она находится. В облачную погоду, например, наблюдается только часть звёзд. При космических полётах существует другое ограничение; в иллюминатор виден лишь небольшой участок неба. Поэтому необходимо уметь быстро распознать нужную навигационную звезду по цвету и блеску.

Постарайтесь в ясный вечер разглядеть на небе навигационные звёзды, которые каждый штурман знает назубок.

Поставьте посреди комнаты стул и, повернувшись к нему лицом, сделайте вокруг него несколько кругов. И не важно, что стул неподвижен, - вам покажется, что он перемещается в пространстве, потому что будет виден на фоне разных предметов комнатной обстановки.

Точно также Земля обращается вокруг Солнца, а нам, жителям Земли, кажется, что Солнце перемещается на фоне звёзд, делая полный оборот по небу за один год. Такое движение Солнца называется годовым. Кроме того, Солнце, как и все прочие небесные тела, участвует в суточном движении неба.

Путь среди звёзд, по которому происходит годовое движение Солнца, называется эклиптикой.

Полный оборот по эклиптике Солнце совершает за год, т.е. примерно, за 365 суток, поэтому за сутки Солнце смещается на 360°/365≈1°.

Поскольку Солнце из года в год движется примерно по одному и тому же пути, т.е. положение эклиптики среди звёзд меняется со временем очень и очень медленно, эклиптику можно нанести на карту звёздного неба:

Здесь фиолетовая линия - небесный экватор. Выше него - прилегающая к экватору часть северного полушария неба, ниже - экваториальная часть южного полушария.

Жирная волнистая линия изображает годовой путь Солнца по небу, т.е. эклиптику. Наверху написано, какой сезон года начинается в северном полушарии Земли, когда Солнце находится в соответствующей области неба.

Изображение Солнца на карте перемещается вдоль эклиптики справа налево.

В течение года Солнце успевает побывать в 12-и зодиакальных созвездиях и ещё в одном, - в Змееносце (с 29 ноября по 17 декабря),

На эклиптике выделяются четыре особые точки.

ВР - точка весеннего равноденствия. Солнце, проходя через точку весеннего равноденствия, попадает из южного полушария неба в северное.

ЛС - точка летнего солнцестояния, - точка эклиптики, расположенная в северном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора.

ОР - точка осеннего равноденствия. Солнце, проходя через точку осеннего равноденствия, попадает из северного полушария неба в южное.

ЗС - точка зимнего солнцестояния, - точка эклиптики, расположенная в южном полушарии неба и наиболее удалённая от небесного экватора.

Наконец, как узнать, что Солнце действительно перемещается по небу среди звёзд?

В настоящее время это совсем не проблема, т.к. наиболее яркие звёзды видны в телескоп даже днём, поэтому перемещение Солнца среди звёзд с помощью телескопа можно при желании усмотреть воочию.

В дотелескопическую эпоху астрономы измеряли длину тени от гномона, - вертикального шеста, что позволяло им определять угловое расстояние Солнца до небесного экватора. Кроме того, они наблюдали не само Солнце, а звёзды, диаметрально противоположные Солнцу, т.е. те звёзды, которые оказывались выше всего над горизонтом в полночь. В результате древние астрономы определяли положение Солнца на небе и, следовательно, положение эклиптики среди звёзд.

Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается на западе. Для жителей Северного полушария это движение происходит слева направо, для южан справа налево. В полдень Солнце достигает наибольшей высоты, или, как говорят астрономы, кульминирует. Полдень - это верхняя кульминация, а бывает еще и нижняя - в полночь. В наших средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, так как она происходит под горизонтом. А вот за Полярным кругом, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации.

На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается все выше и выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5?). Следующие четверть года, до осеннего равноденствия, Солнце спускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь. В средних широтах на протяжении года видимый суточный путь Солнца то сокращается, то увеличивается. Наименьшим он оказывается в день зимнего солнцестояния, наибольшим - в день летнего солнцестояния. В дни равноденствий

Солнце находится на небесном экваторе. В это же время оно восходит в точке востока и заходит в точке запада.

В период от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния место восхода Солнца немного смещается от точки восхода влево, к северу. А место захода удаляется от точки запада вправо, хотя тоже к северу. В день летнего солнцестояния Солнце появляется на северо-востоке, а в полдень оно кульминирует на максимальной за год высоте. Заходит Солнце на северо-западе.

Затем места восхода и захода смещаются обратно к югу. В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, пересекает небесный меридиан на минимальной высоте и заходит на юго-западе. Следует учитывать, что вследствие рефракции (то есть преломления световых лучей в земной атмосфере) видимая высота светила всегда больше истинной.

Поэтому восход Солнца происходит раньше, а заход - позже, чем это было бы при отсутствии атмосферы.

Итак, суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. В то же время в течении года Солнце перемещается относительно небесного экватора то к северу, то к югу. Дневная и ночная части его пути неодинаковы. Они равны только в дни равноденствий, когда Солнце находится на небесном экваторе.

Выражение «путь Солнца среди звезд» кому-то покажется странным. Ведь днем звезд не видно. Поэтому нелегко заметить, что Солнце медленно, примерно на 1? за сутки, перемещается среди звезд справа налево. Зато можно проследить, как в течение года меняется вид звездного неба. Все это - следствие обращения Земли вокруг Солнца.

Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звезд именуется эклиптикой (от греческого «эклипсис» - «затмение»), а период оборота по эклиптике - звездным годом. Он равен 265 суткам 6 часам 9 минутам 10 секундам, или 365, 2564 средних солнечных суток.

Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23?26" в точках весеннего и осеннего равноденствия. В первой из этих точек Солнце обычно бывает 21 марта, когда оно переходит из южного полушария неба в северное. Во второй - 23 сентября, при переходе их северного полушария в южное. В наиболее удаленной к северу точке эклиптике Солнце бывает 22 июня (летнее солнцестояние), а к югу - 22 декабря (зимнее солнцестояние). В високосный год эти даты сдвинуты на один день.

Из четырех точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от нее отсчитывается одна из небесных координат - прямое восхождение. Она же служит для отсчета звездного времени и тропического года - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времен года на нашей планете.

Так как точка весеннего равноденствия медленно перемещается среди звезд вследствие прецессии земной оси, продолжительность тропического года меньше продолжительности звездного. Она составляет 365,2422 средних солнечных суток. Около 2 тысяч лет назад, когда Гиппарх составил свой звездный каталог (первый дошедший до нас целиком), точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. К нашему времени она переместилась почти на 30?, в созвездие Рыб, а точка осеннего равноденствия - из созвездия Весов в созвездие Девы. Но по традиции точки равноденствий обозначаются прежними знаками прежних «равноденственных» созвездий - Овна и Весов. То же случилось и с точками солнцестояния: летнее в созвездии Тельца отмечается знаком Рака, а зимнее в созвездие Стрельца - знаком Козерога.

И наконец, последнее, что связано с видимым годичным движением Солнца. Половину эклиптики от весеннего равноденствия до осеннего (с 21 марта по 23 сентября) Солнце проходит за 186 суток. Вторую половину, от осеннего равноденствия да весеннего, - за 179 суток (180 в високосный год). Но ведь половинки эклиптики равны: каждая по 180?. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно. Эта неравномерность объясняется изменением скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца. Неравномерность движения Солнца по эклиптике приводит к разной длительности времен года. Для жителей северного полушария, например, весна и лето на шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2-4 июня расположена от Солнца на 5 миллионов километров дольше, чем 2-3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера. Летом Земля получает от

Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.

Истинное движение Земли - Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере - Небесный экватор и плоскость эклиптики - Экваториальные координаты Солнца в течение года

Истинное движение Земли

Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли . Земля является одной из планет . 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.

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.

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 . 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.

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 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°.

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.

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°.

Мы знаем, что Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за один год. Благодаря этому, наблюдатель на Земле видит Солнце, перемещающимся на фоне созвездий. Годичный видимый путь Солнца называется эклиптикой, что переводится как "имеющий отношение к затмениям". Иначе говоря, эклиптика - это плоскость вращения Земли вокруг Солнца. 12 созвездий, расположенных вдоль видимого годового пути Солнца среди звёзд, называются зодиакальными созвездиями. Зодиак, обычно переводится, как «круг животных», но можно перевести его и как «круг живых существ» или даже как «дающий жизнь, животворящий», ведь в основе слова зодиакос лежит греческое zоdion и его уменьшительная форма zоon имеет несколько значений: 1) живое существо; 2) животное; 3) тварь; 4) изображение с натуры. И, как мы видим, первым по значению слова zоon идет живое существо. Также у слова зодиакос в греческом языке есть синоним zitou foros, который имеет следующие значения: I) покрытый изображениями животных. II) зодиак. III) дающий жизнь, животворящий. Зодиак в астрономии - пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, Зодиак в астрологии - это последовательность участков, на которые делится этот пояс. Наиболее распространен зодиак, состоящий из двенадцати знаков зодиака по 30°. Началом Зодиакального круга является точка весеннего равноденствия, которая совпадает с началом знака Овна. Разница между созвездиями и знаками Зодиака состоит в том, что созвездия из-за прецессии земной оси равномерно смещаются в направлении зодиакального движения небесных светил, проходя 1° за 71,6 года, а знаки Зодиака привязаны к точке весеннего равноденствия. В настоящее время большинство зодиакальных созвездий проецируется на следующий знак Зодиака. Например, созвездие Овна полностью оказывается в зодиакальном секторе знака Тельца. Вот, что писал индийский теософ Субба Роу (1856 - 1890) в своей статье "Двенадцать Знаков Зодиака": "Указывают ли различные знаки только на форму или конфигурацию разных созвездий, включенных в это деление, или же они - просто маскировка, предназначенная для сокрытия некоего сокровенного значения? Первое предположение абсолютно неприемлемо по двум причинам, а именно: Индусы были знакомы с прецессией точек равноденствия, они были вполне осведомлены о том факте, что созвездия в различных подразделениях Зодиака вовсе не являются неподвижными. И потому они не могли приписывать определенные формы этим перемещающимся группам соседствующих друг с другом звезд, называя их подразделениями Зодиака. Но названия, обозначающие зодиакальные знаки, все время оставались неизменными. Поэтому мы должны заключить, что названия, данные различным знакам, не имеют никакого отношения к конфигурациям созвездий, в них включенных" - и далее он продолжает - "Знаки Зодиака обладают более чем одним значением. Прежде всего, они представляют различные стадии эволюции - вплоть до того времени, когда нынешняя материальная Вселенная с ее пятью элементами вступила в свое проявленное существование. Санскритские названия, отнесенные к различным делениям Зодиака арийскими философами, содержат внутри самих себя ключ к разгадке этой проблемы." Далее Субба Роу раскрывает сокровенный смысл каждого из Знаков Зодиака. Так, к примеру, Овен - ассоциируется с Парабраманом или Абсолютом. Зодиак относится к самой большой древности, Египетский Зодиак свидетельствует о более, нежели 75 000 лет наблюдений. Интересен тот факт, что в разных культурах Зодиак делили на 12 частей, а Знаки Зодиака называли схожими именами. Сущность буддийской теософии состояла в том, что бесчисленные боги индусской мифологии были лишь наименованиями для Энергий. Яков Бёмэ (1575-1624) – величайший ясновидец средних веков писал: «Все звезды суть... силы Бога и все тело Мира состоит из семи соответственных или начальных духов». Духовное нисхождение и восхождение Монады или Души не может быть отделено от знаков Зодиака - говорится в Тайной Доктрине. Пифагор, и после него Филон Иудейский, считали число 12 весьма сокровенным: «Число двенадцать, есть число совершенное. Это число знаков Зодиака, которые Солнце посещает в двенадцать месяцев». Платон в диалоге «Тимей», развивая учение Пифагора о правильных многогранниках, говорит, что Вселенная построена "Первородным" на основе геометрической фигуры додекаэдра. Эту традицию можно увидеть в иллюстрациях к работе Иогана Кеплера Mysterium Cosmographicum, изданной в 1596 году, где космос изображен в форме додекаэдра. Исследования современных ученых подтверждают, что энергетическая структура Вселенной представляет собой додекаэдр.