Клуб понимателей.

  Виталий Лесин.   Слайд-шоу о небесных координатах.




Рис. 1. Одинокое Солнце.



Рис. 2. Солнце поближе.



Рис. 3. Сфера вокруг Солнца.



Рис. 4. Небесная сфера с отверстиями.



Рис. 5. Сфера без звезд.



Рис. 6. Земная орбита.
ПРЕДИСЛОВИЕ

        В середине декабря этого года редакция научно-популярного и общественно-политического интернет-журнала "..." поздравит своих читателей с наступающим "атеистическим" новым годом и поместит на своей первой странице открытку по этому случаю.
        Однако, небольшое исследование среди моих знакомых показало, что ВСЕ ОНИ имеют весьма смутное, искаженное представление о таких вещах, как движение Земли вокруг Солнца, о календаре, что такое времена года, т. е. обо всем, что называется сферической астрономией. В частности, от них я услышал такие суждения:
        1. Летом Земля ближе к Солнцу.
        2. В году 365 или 366 дней.
        3. Земная ось наклонена неизвестно на сколько градусов неизвестно относительно чего.
        4. На экваторе круглый год солнце в полдень светит в темечко.
        Скорее всего наши поздравления с наступающим истинным новым годом не поймут ни мои знакомые, ни большинство читателей нашего журнала.
        Эти обстоятельства и подвигли меня нарисовать следующее слайд-шоу. В нем я постарался как можно более прозрачно изложить такие вопросы, как движение Земли вокруг Солнца, вращение Земли вокруг оси, небесные координаты, что такое эклиптика, почему на Земле наблюдаются времена года, чем астрономический час отличается от физического и еще множество других вопросов, относящихся к теме сферической астрономии.

ГЛАВА ПЕРВАЯ
СОЗДАЕМ ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКУЮ
НЕБЕСНУЮ СФЕРУ

        Одиноко в холодном и темном пространстве висит наше Солнце, пока еще не окруженное восемью планетами, среди которых и наша Земля.
        А сейчас мы произведем наше первое умозрительное построение - построим небесную сферу вокруг Солнца с радиусом 10 парсек или 32,6 световых года.
        Построение небесных сфер не такое уж сложное дело, как может показаться в начале. Небесную сферу можно построить вокруг любого тела, не только небесного, и причем любого размера. Для этого нам не понадобяться ни молоток, ни плоскогубцы. Например, небесную сферу радиусом 30 см можно построить вокруг чашки, которая стоит на вашем столе.
        Действие первое. Смотрим на чашку.
        Действие второе. Не прикасаясь руками к чашке и вообще ни к каким инструментам, вообразим сферу радиусом 30 см вокруг чашки с центром внутри нее. Все, маленькая небесная сфера готова!
        Теперь так же легко одним движением... даже не руки а мысли, создаем сферу вокруг Солнца (рис. 3).
        Почему именно 10 парсек? Ведь в любом учебнике астрономии сказано, что, во-первых, небесная сфера может иметь любой радиус и, во-вторых, центр небесной сферы расположен в левом глазу каждого наблюдателя.
        В данном случае и вообще во всех наших дальнейших построениях мы будем избегать объектов неопределенного размера, расположенных в неопределенном месте. Не случайно я попросил вас построить сферу радиусом именно 10 парсек, а не 30 см или 35 парсек. Диаметр Солнца равен 5 световым секундам, т. е. свету требуется 5 секунд, чтобы пересечь Солнца от одного его края до другого. Таким образом наша небесная сфера гораздо больше Солнца, и Солнце в ней помешается целиком, ни одна часть Солнца не выпирает из нашей сферы. Радиус Земной орбиты равен 8 световым минутам, т. е. Земная орбита тоже целиком и и полностью помещается внутри сферы. Радиус Земной орбиты настолько меньше радиуса сферы (или радиус сферы настолько больше радиуса Земной орбиты), что положение центра сферы внутри Солнца или внутри Земли роли не играет. Тем более не играет роли положение центра сферы внутри Земли или в центре левого глаза наблюдателя (если, конечно, этот наблюдатель на Земле). Согласитесь, что рисовать множество небесных сфер для каждого наблюдателя было бы неудобно. Существуют и другие причины, чтобы сфера имела радиус 10 парсек, но о них мы поговорим ниже.



Рис. 7. Земля в нулевой точке своей орбиты. Показаны: орбита и направление годового вращения Земли вокруг Солнца.



Рис. 8. Земля в нулевой точке своей орбиты поближе. Показаны: зеленая Земня ось, направление вращения Земли вокруг оси, Земная орбита, направление движения Земли вокруг Солнца, красный Солнечный луч, упирающийся в центр Земли и Московский меридиан.



Рис. 8. Планета, вращения которой вокруг оси и вокруг центрального светила связаны между собой посредством зубчатой передачи.



Рис. 9. Наклон Земной оси в нулевой точке орбиты.



Рис. 10. Земная ось сохраняет свое положение в годовом движении Земли.



Рис. 11. Новогодняя точка небесной сферы.



Рис. 12. Отделяем от небесной сферы северный и южный купол.



Рис. 13. Вид изнутри на пояс зодиака с нанесенными координатами.



Рис. 14. Бетельгейзе (справа).



Рис.15. Луч Бетельгейзе, направленный к Солнцу.



Рис. 16. Луч от Бетельгейзе, протыкающий небесную сферу.
        В созданной только что сфере спереди и сверху сделаем пару аккуратных отверстий, чтобы в дальнейшем без труда заглядывать внутрь (рис. 4).
        В эту сферу попали 252 ближайших к Солнцу звезды, среди которых такие знаменитые, как тройная система Альфа, Бета и Проксима Кентавра (Центавра) и Сириус.
        Напомню, что диаметр Солнца составляет 5 световых секунд, а радиус Земной орбиты - 8 световых минут. Соотношение масштабов непозволительно велико для нашего мира, поэтому мы смело удаляем из небесной сферы все звезды (рис. 5).
        Настало время добавить Землю.

ГЛАВА ВТОРАЯ
ДОБАВИМ ЗЕМЛЮ

        Земная орбита представляет собой кольцо, в центре которого находится Солнце (рис. 6). Напомню, что в реальности это кольцо сделано не из железа или дерева, а представляет собой лишь путь, по которому Земля движется вокруг Солнца. Радиус этого кольца составляет 8 световых минут, т. е. свету, испущенному Солнцем, требуется 8 минут, чтобы достичь Земли или глаза наблюдателя, стоящего на ней.
        Земная орбита как и любое кольцо не имеет ни начала, ни конца. И тем не менее, нам нужно выбрать на ней нулевую точку, куда поместить Землю, и откуда Земля начнет свое движение вокруг Солнца. Выбираем любую точку на этом кольце среди других таких же одинаковых и равноправных точек и отмечаем это место напильником.
        Помещаем в эту точку Землю, раскручиваем ее двумя пальцами за ось и толкаем по орбите вокруг Солнца (рис. 7 и 8).
        С этого момента Земля, довольно быстро вращаясь вокруг своей оси, ходит вокруг Солнца, каждый год возвращаясь к тому месту своей орбиты, где мы ее подтолкнули, т. е. к нулевой точке. Хочу подчеркнуть, что вращение Земли вокруг оси НИКАК НЕ СВЯЗАНО с ее вращением вокруг Солнца, оба вида вращения НЕЗАВИСИМЫ. На Земном экваторе и на Земной орбите нет взаимно цепляющихся зубцов, которые синхронизировали бы оба вращения, как показано на рис. 8.
        За один полный оборот вокруг Солца от нулевой точки до нулевой Земля поворачивается вокруг своей оси не 365 раз и не 366 раз, а 365,24568... и т. д. раз (бесконечная непериодическая дробь).
        Вернемся к рис. 8, на котором изображена Земля в начале своего годичного движения в нулевой точке орбиты. Попробуем определить на этом рисунке время суток. Сразу возникает вопрос: где? Отвечаю: в Москве. Московский меридиан проходит через точки на Земле, где время суток одинаково. Очевидно, что на рис. 7 в Москве, а также в Израиле, Эфиопии, Кении, Танзании и Мозамбике полдень. В Пекине - 6 часов вечера. В Америке - не знаю, отсюда не видно, скорее всего утро. На Тихом океане - полночь. Итак, в нулевой точке орбиты Земли, в точке, где наступил новый год, в Москве было ровно 12 часов дня. Запомним эту цифру. Ровно через год, когда Земля совершит полный оборот и вернется в нулевую точку своей орбиты, в Москве будет 17 часов, 48 минут, 46 секунд.
        Вы мне возразите: мы же отмечаем новый год в полночь! Принимаю ваши возражения. В новогодней точке Земной орбиты поворачиваю Землю к Солнцу противоположной стороной и пускаю вокруг Солнца. Ровно через год, когда Земля вернется в нулевую точку, в Москве будет 5 часов, 48 минут, 46 секунд утра. Дело в том, что 31 декабря в полночь мы отмечаем наступление не астрономического нового года, а календарного Нового года, а это две большие разницы. Об отличии астрономическго нового года от календарного мы поговорим позднее. А пока вернемся к нулевой точке Земной орбиты.
        Большинство наших читателей слышали, что Земная ось наклонена неизвестно на сколько градусов неизвестно относительно чего. Сейчас я вам расскажу, на сколько градусов и относительно чего.
        Земная ось наклонена в нулевой точке своей орбиты своим северным концом от Солнца, а южным - к Солнцу на 23 градуса 27 минут (рис. 9).
        Земная ось сохраняет свое положение в годовом движении Земли (рис. 10). Следовательно, в нулевой точке орбиты Земли угол между направлением на Солнце и северной половиной Земной оси наибольший и составляет 90° + 23°27' = 113°27'. Именно так, без напильника, и определяется нулевая точка. Эта нулевая точка иначе называется точкой нового года или точкой зимнего солнцестояния. Позже, когда мы перейдем к временам года, я расскажу, почему эта точка называется зимней, а в главах, посвященных геоцентрическим небесным координатам, - что такое солнцестояние.
        Луч, выходящий из центра Солнца и проходящий через новогоднюю точку Земной орбиты, с ночной стороны упирается в небесную сферу в новогодней точке небесной сферы (рис. 11).

ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПОЯС ЗОДИАКА

        Через кольцо Земной орбиты проходит плоскость Земной орбиты. Продолжаясь во все стороны, плоскость Земной орбиты пересекает небесную сферу по окружности, называемой эклиптикой. Под углом 90° через новогоднюю точку проходит нулевой меридиан небесной сферы. Под углом 90° к нулевому меридиану проходит весенне-осенний меридиан. Пересекаясь в двух точках, эти меридианы образуют северный и южный полюс небесной сферы. Проведя дополнительные окружности через каждые 15°, мы получим сетку координат, на которой и будем рисовать карту звездного неба. Но не всю, а только те созвездия, которые расположены на эклиптике в пределах ± 30° по широте - пояс зодиакальных созвездий или пояс зодиака.
        Отделим от небесной сферы северный и южный купол - они нам больше не понадобяться (рис. 12 и 13). Всем известная Большая медведица также удаляется вместе с северным куполом и не попадает в пояс зодиакальных созвездий.
        Первой на нашу карту нанесем звезду Бетельгейзе (рис. 14), кстати весьма популярную в Интернете благодаря американскому космическому телескопу "Хаббл", который получил реальное изображение ее фотосферы - первое и пока единственное изображение фотосферы другой звезды.
        Бетельгейзе, как и все звезды, испускает во все стороны лучи. Один из этих лучей направлен к Солнцу (рис. 15).
        По пути этот луч протыкает небесную сферу (рис. 16).
        В том месте, где луч от Бетельгейзе протыкает небесную сферу, нарисуем звезду Бетельгейзе и подпишем ее. Остальные звезды наносятся на карту таким же образом. Соединяем звезды на карте линиями, чтобы получить характерные фигуры созвездий, и карта готова (рис. 17).
        Посмотрим поближе, как будет выглядеть новогодняя точка на звездной карте (рис. 18).
        Оказывается, она расположена между Дзетой Тельца и Этой Близнецов.
        Продолжим луч, соединяющий Солнце и Землю в противоположную от Солнца сторону. Он упрется в небесную сферу в районе созвездия Стрельца. Т. е., если бы нам не мешала дневная засветка неба, мы бы увидели, что Солнце проецируется на Стрельца. Однако астрологи утверждают, что Солнце в середине зимы находится в Козероге. Да, действительно, астрологи отстали на 2 000 лет. Почему так случилось - узнаем позднее. А пока перейдем к временам года.



Рис. 17. Карта звездного неба (пояса зодиака).



Рис. 18. Новогодняя точка на звездной карте.



Рис. 19. Зима.



Рис. 20. Положение полосы нагрева на карте Меркатора в середине зимы в северном полушарии.



Рис. 21. Земля в точке весеннего равноденствия.



Рис. 22. Весна.



Рис. 23. Изображение полосы нагрева на карте Меркатора в середине весны в северном полушарии.



Рис. 24. Земля в точке летнего солнцестояния.



Рис. 25. Лето.



Рис. 26. Изображение полосы нагрева на карте Меркатора в разгаре лета в северном полушарии.



Рис. 27. Земля в точке осеннего равноденствия.



Рис. 28. Осень.



Рис. 29. Движение подсолнечной точки по поверхности Земли с юга на север и обратно за 2,5 года.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ВРЕМЕНА ГОДА

        Мы наблюдаем времена года только потому, что Земная ось наклонена к Земной орбите и сохраняет свое положение в пространстве, пока обращается вокруг Солнца. На тех планетах, оси вращения которых перпендикулярны орбитам, времен года нет.
        Рассказ о временах года я начну с зимы, когда Земля находится в точке зимнего солнцестояния. Нет, не так. Земля находится в точке зимнего солнцестояния ровно в середине зимы. Так будет совсем верно.
       
        ЗИМА
       
        На рис. 17 и 19 справа Земля расположена в точке зимнего солнцестояния, повернута к Солнцу Московским меридианом и не вращается вокруг своей оси. Луч, выходящий из центра Солнца и направленный в центр Земли, обозначен красным. Этот луч врезается в Землю под прямым углом в точке, которая называется подсолнечной. В данном случае она расположена на Московском меридиане в 23°27' южнее экватора у берегов Мозамбика, в самом центре горячего пятна, обозначенного желтым. Если бы в этот момент, а именно в 12 часов дня по Московскому или Мозамбикскому времени, вы плыли в лодке по морю-океану между Мозамбиком и Мадагаскаром, безжалостное Солнце светило бы вам прямо в темечко, предметы не отбрасывали бы теней, и вам некуда было бы спрятаться от Солнца. Кстати, в Солнечной системе есть планета, которая на самом деле всегда повернута к Солнцу одной стороной - это Меркурий. Кроме того ось Меркурия не наклонена к его орбите, поэтому подсолнечная точка и горячее пятно всегда расположены в центре "дневного" полушария Меркурия и даже в течение года не перемещаются по его повархности.
        Но Земля, как мы знаем, на самом деле вращается вокруг своей оси и причем довольно быстро. Так, по пути из точки А своей орбиты в точку Б она успевает провернуться 31 раз. И горячее пятно размазывается в полосу, показанную на рис. 19 слева. Поскольку полоса нагрева смещена относительно экватора к югу, в южном полушарии наблюдается лето, а в северном - зима. Положение полосы нагрева на карте Меркатора в середине зимы в северном полушарии, когда Земля находится в точке зимнего солнцестояния, показано на рис. 20.
        Из всего этого следует любопытный вывод. Оказывается, зимой самые жаркие места на планете не на экваторе, а на широте -23°27'.
        Кстати, положение подсолнечной точки в середине зимы вы можете проверить сами. У вас есть знакомые в Мозамбике? C 21 по 23 декабря Земля проходит точку зимнего солнцестояния. Позвоните вашим знакомым 21, 22 или 23 декабря с 11 до часу дня по Московскому (или Мозамбикскому) времени и спросите, где у них на небе Солнце?
       
        ВЕСНА
       
        Пока Земля движется по своей орбите из точки зимнего солнцестояния к точке весеннего равноденствия, удаленной от точки зимнего солнцестояния ровно на 90°, подсолнечная точка на ее дневной стороне медленно, но неотвратимо поднимается к экватору. Вместе с подсолнечной точкой к экватору поднимается и полоса нагрева. В северном полушарии наступает весна, соответственно в южном - осень. И в тот момент, когда Земля в своем движении по орбите проходит точку весеннего равноденствия (рис. 21), подсолнечная точка и полоса нагрева пересекают экватор (рис. 22 справа, рис. 22 слева и рис. 23).
       
        ЛЕТО
       
        Пройдя точку весеннего равноденствия, Земля движется по орбите дальше, к точке летнего солнцестояния (рис. 24 и рис. 25 справа). Подсолнечная же точка пересекает экватор и поднимается к северу. В момент летнего солнцестояния она доходит до 23°27' северной широты. Вместе с подсолнечной точкой полоса нагрева также переходит в северное полушарие, и в северном полушарии наступает лето (рис. 25 слева и рис. 26).
       
        ОСЕНЬ
       
        Когда Земля движется от точки летнего солнцестояния к точке осеннего равноденствия (рис. 27), подсолнечная точка и полоса нагрева сползают на юг, к экватору (рис. 28 и 23).
        Кстати, на любой географической карте существуют линии, ограничивающие область годичного перемещения подсолнечной точки по широте. С севера - северный тропик, с юга - южный тропик. На рис. 29 тропики обозначены желтыми пунктирными линиями.

ГЛАВА ПЯТАЯ
ВРЕМЯ СУТОК
и
ЛИНИЯ ПЕРЕМЕНЫ ДАТ
(как она работает)


ГЛАВА ШЕСТАЯ
ЧАСОВЫЕ ПОЯСА

ГЛАВА СЕДЬМАЯ
СОЛНЕЧНЫЕ КАЛЕНДАРИ:
древнеегипетский, юлианский, григорианский,
(а также спор церквей)

Продоложение следует...


    в начало.
Используются технологии uCoz