Видимое годовое движение Солнца и его годовые периоды.

Движение светил солнечной системы (планеты и Луна) подчиняются закону всемирного тяготения Ньютона: две материальные частицы взаимно притягиваются с силой F, прямо пропорциональной произведению их масс (М и m) и обратно пропорциональной квадрату расстояния (r) между ними, т. е.

, (29)

где f – постоянная тяготения.

Движение планет и Луны происходит по эллиптическим орбитам и в первом приближении (учитывается только сила тяготения двух тел) характеризуется законами Кеплера (рис. 11).

Рис. 11

Первый закон. Орбиты планет и спутников есть эллипсы, в одном из фокусов которых находится центральное тело (Солнце, Земля).

Из закона следует, что расстояние r обращающего тела в точке П наименьшее, а точке А – наибольшее. Положение обращающего тела на орбите задается радиус-вектором r.

Второй закон. Площади, описываемые радиус-вектором в равные промежутки времени, равны рис. 11.

Из закона следует, что скорость движения планеты на орбите неравномерная, ближе к Солнцу – быстрее, дальше – медленнее.

Третий закон. Квадраты звездных периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Из закона следует, что планеты расположенные ближе к Солнцу имеют большую среднюю скорость на орбите: например для Меркурия – υ=48 км/cек, Земли – υ= 30 км/cек, Венеры – υ= 35 км/cек.

Движение Земли по орбите и видимое годовое движение Солнца

Рис. 12

На рис. 12 построена геоцентрическая небесная сфера (центр сферы находится в центре Солнца – знак ). Внутри сферы эллиптическая орбита Земли. Движение Земли по орбите происходит в направлении ее суточного вращения, а ось Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66°33¢.

В соответствии 1-ым и 2-ым законами Кеплера с наибольшей скоростью υ = 30,3 км/сек Земля движется в точке П¢ – перигелии, который она проходит около 4 января. В противоположной точке А¢ – афелии скорость наименьшая υ = = 29,2 км/сек, которую она проходит около 4 июля.

Рассмотрим как изменяется место Солнца на сфере в течении года (оборот Земли вокруг Солнца) и связанные с этим явления на Земле.

Проекцию орбиты Земли на небесную сферу (видимое с Земли положение Солнца на сфере) называют видимым годовым движением Солнца.

Годовые периоды в движении Солнца. Различают два периода: тропический и звездный год.

Тропическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку Овна. Его продолжительность равна 365,2422^д. Он является основой календарного года, продолжительность которого равна 365,25^д.

Точка Овна, как будет показано далее (см. разд. 2.4.), за год смещается навстречу движения Солнца около 1¢.

Звездным годом называется полный оборот (360°) Солнца по эклиптике относительно звезды. Звездный год приблизительно на 20^м больше тропического.

7. Эклиптическая система координат. (рис. 12).

Эклиптикой называется большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца.

Диаметр сферы, перпендикулярный плоскости эклиптики, является осью эклиптики с полюсами: северный Р _эк и южный Р' _эк. Угол между осью мира и осью эклиптики приближенно остается постоянным и его называют углом наклона эклиптики (ε). На 2007 г. ε = 23°26 ' ≈ 23,5°.

Из характерных точек I, II, III и IV на орбите Земли Солнце наблюдается на сфере в точках I¢, II¢, III¢ и IV¢ с координатами (d,a) в определенные даты, приведенных в табл.1.

Таблица 1.

Дата	Точка эклиптики	Знак	Название	d^	a^
21.03	Весеннее равноденствие	g	Овна	0°	0°
22.06.	Летнее солнцестояние		Рака	23,5° N	90°
23.09	Осеннее равноденствие		Весов	0°	180°
22.12.	Зимнее солнцестояние		Козерога	23,5° S	270°

В дни равноденствий d^=0° на всей Земле (кроме полюсов) день равен ночи. В дни солнцестояний d^=23,5° N или S полуденная высота почти не меняется и как бы стоит, причем суточные параллели называются тропиками: северный – тропиком Рака, южный – тропиком Козерога. В соответствии с этим земные параллели, на которых Солнце проходит через зенит в дни солнцестояния, носят те же названия.

Эклиптическая система координат

Основным направлением является ось эклиптики.

Основными кругами являются: эклиптика и круг широты точки Овна.

Вспомогательным кругом является круг широт.

Кругом широт называется половина большого круга, проходящего через полюса эклиптики и светило.

Координаты – эклиптическая широта и эклиптическая долгота.

Эклиптической широтой ( β ) называется дуга круга широт от эклиптики до места светила в пределах от 0° до 90° со знаком «+» к северу и «–» к югу.

Эклиптической долготой ( λ_э ) называется дуга эклиптики от точки Овна до круга широты светила в пределах от 0° до 360° в сторону счета координаты прямого восхождения ( a ).

Долгота Солнца в характерные даты совпадает с его значениями прямого восхождения, т.е. 0°; 90°; 180°; 270°.