Орбита Земли лежит в воображаемой плоскости, которая пересекает небесную сферу по большому кругу, называемому эклиптикой. Этим же термином называют большой круг, соответствующий проекции перемещения Земли или Солнца на небосводе.
Это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Этот круг отражает траекторию движения Земли вокруг Солнца.
Наше светило проецируется на определенную область небесной сферы. Положение Земли относительно Солнца изменяется ежесуточно в течение года, и Солнце, в свою очередь, проецируется в другую область. За год наша звезда возвращается в первоначальное положение, за которое обычно принимается точка пересечения эклиптики и небесного экватора.
Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики под углом 66°33. Однако «с Земли» плоскость эклиптики наклонена под углом 66°33 относительно земной оси и под утлом 23°27 относительно экватора, как земного, так и небесного.
Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются узлами или точками равноденствия.
21 марта Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая точку весеннего равноденствия, совпадающую с у. В точке осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное. Точки эклиптики, когда Солнце отстоит на 90° от точек равноденствия, называют точками солнцестояния.
Вследствие обращения Земли участки неба, на которые проецируется светило, медленно сменяют друг друга. Солнце смещается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки (360° за 365 дней) и, следовательно, примерно на 180° за полгода. Видимые созвездия сменяют друг друга от сезона к сезону.
Из-за наклона эклиптики относительно экватора, склонение Солнца тоже изменяется в течение года, как и длительность светового дня. Поэтому продолжительность дня и ночи в течение года различны, кроме моментов равноденствий, когда Солнце находится вблизи одного из узлов.
Непосредственно перед равноденствием и после него максимальная высота Солнца над горизонтом изменяется каждые сутки. В этот период каждый день становится длиннее (или короче) на несколько минут.
Точки солнцестояния проецируются на небосвод на максимальном расстоянии (на север и на юг) от небесного экватора. Солнце проходит либо через самую северную точку эклиптики, имеющую склонение +23° 27 (летнее солнцестояние), либо через самую южную - -23° 27 (зимнее солнцестояние). Вблизи этих точек высота Солнца над горизонтом практически не изменяется, а продолжительность светового дня увеличивается либо уменьшается лишь на несколько секунд. В высоких широтах (близко к полюсам) Солнце периодически становится околополярной звездой - оно не восходит и не заходит и находится над горизонтом даже в полночь. Эти периоды могут быть длиннее или короче, в зависимости от времени года.
На полюсах Солнце восходит и садится только один раз в год. Причина тому - наклон оси вращения Земли. День и ночь длятся на земных полюсах по 6 месяцев.
Эклиптическая система
Началами координат являются эклиптика и круг долгот, проходящий через полюсы эклиптики и точку у. В качестве координат используются:
Эклиптическая долгота X. Она измеряется в плоскости эклиптики от точки у в направлении, противоположном движению звезд, до точки пересечения эклиптики и круга долгот, проходящего через звезду. Эклиптическая долгота измеряется в градусах, минутах и секундах дуги, а ее значения варьируются от 0° до 360°;
Эклиптическая широта (3. Она измеряется по кругу долгот, проходящем через звезду, и равна углу между звездой и эклиптикой. Ее значения варьируются от 90° до -90°. (по материалам http://colonization.com.ua/ в редакции Р.Д.И.Стрельцова )
Наблюдение за звездным небом во все века служило людям для получения нужной информации. Мы находим астрономические таблицы у египтян, шумеров, майя. По ним древние люди определяли время начала сельскохозяйственных работ, разлива рек, солнечные и лунные затмения, создавали календари. Во времена Великих географических открытий звезды служили единственным ориентиром для кораблей в океане. Поэтому астрономические знания были жизненно важны. Все, кто когда-либо интересовался астрономией, слышал название "эклиптика". Это понятие встречается при описании движения небесных тел, определении звездных координат. Рассмотрим, что такое эклиптика.
История
В древности, когда люди считали Землю плоской и покрытой небесной чашей, движение солнца объясняли по-разному. Это бог Ра у египтян проплывал на своей лодке, или Гелиос у греков правил колесницей. Но путь этих богов по небу повторялся год от года.
В геоцентрической системе мира Птолемея Солнце вращалось вокруг Земли вместе с другими планетами, и путь его в течение года был назван эклиптикой солнца. Эта воображаемая линия служила важным ориентиром для определения координат и была одним из основных элементов армиллярной сферы. С помощью армиллярной сферы определялись звездные координаты, и эклиптика на ней обычно представляла широкое кольцо с изображением знаков зодиака. Что такое эклиптика в современной науке?
Определение
После открытия Коперника стало ясно, что видимое с Земли движение Солнца по эклиптике объясняется движением Земли вокруг центрального светила. Но это понятие не перестало существовать. Слово "эклиптика" произошло от древнегреческого "эклипсис", что значит "затмение". Только на этой линии наблюдаются солнечные и лунные затмения. Современная астрономия определяет эклиптику как круг, по которому солнце движется в течение года. Если быть точнее, то это линия сечения сферы плоскостью орбиты геометрического центра пары Земля-Луна.
Плоскость
Плоскость эклиптики образует орбита системы Земля-Луна при вращении вокруг Солнца. Угол наклона плоскости к небесному экватору составляет примерно 23 о. С течением времени он изменяется. Для расчета этих изменений существует специальная формула. Колебания угла наклона происходят периодически - каждые 18,6 лет. Диапазон изменения равен примерно 18,42". Происходят колебания наклона каждые 40 000 лет. Все планеты Солнечной системы имеют свой угол эклиптики.
Зодиак
В астрономии пояс небосвода примерно по 9 о по обе стороны от эклиптики называется зодиакальным поясом. В нем Солнце проходит тринадцать созвездий. Это двенадцать всем хорошо известных созвездий эклиптики, принятых в астрологии, и Змееносец.
Впервые зодиакальный круг встречается в Вавилоне (Месопотамия) в V веке до н. э. Там была принята шестидесятиричная система исчисления, где полный круг равен 360 о. Изначально вавилоняне разделили небосвод на 36 секторов, потом на 18 и на 12. В каждом секторе группа звезд образовывала созвездия. Каждому созвездию приписывались особенные свойства. В зодиаке были определены особенные точки.
Это весеннее равноденствие 21 марта (созвездие Рыб), летнее солнцестояние 22 июня (созвездие Рака), осеннее равноденствие 22 сентября (созвездие Весы) и зимнее солнцестояние 22 декабря (Козерог).
Змееносец
Созвездие Змееносца утвердилось на эклиптике в первой половине XX века, когда были уточнены границы и координаты созвездий. Оно расположено между Скорпионом и Стрельцом. Причем в Змееносце Солнце проводит даже больше времени, чем в Стрельце. В созвездии Змееносца вспыхнула в 1604 году последняя в нашей Галактике сверхновая звезда. Ее наблюдал еще Иоганн Кеплер. В 1848 году была зафиксирована вспышка новой звезды. В созвездии Змееносца много интересных астрономических объектов. Это красный карлик - звезда Барнарда, множество шаровых скоплений и около 2500 переменных звезд. Ученые открыли около 9 звезд в этом созвездии.
Эклиптическая система координат
На основе эклиптики существует система эклиптических звездных координат. Плоскость эклиптики была принята за основу. Координаты определяются между плоскостью и полюсом эклиптики. Основными координатами является эклиптическая широта и эклиптическая долгота. Широта - это угол между плоскостью эклиптики и объектом. Долгота - это угол между точкой весеннего равноденствия и плоскостью широты.
Типы координат
Существует два типа эклиптических координат. В первом типе за центральную точку принимается центр Земли. Такая геоцентрическая система используется в основном для расчетов лунных орбит. Во втором типе координат центром считается середина Солнца, и эта система используется при расчете орбит планет Солнечной системы. Учитывая периодические колебания угла наклона эклиптики, надо иметь в виду эпоху, когда были определены те или иные координаты. Для этого постоянно определяются текущие координаты полюсов эклиптики и Солнца.
Зодиакальная система координат
Эта система координат применяется в астрологии. Основной координатой здесь является зодиакальная позиция, которая вычисляется на основе эклиптической долготы. Широта в этой системе в основном не используется. Но в особых случаях определяется так же, как и в астрономии. Годичное движение Солнца и эклиптика служат важными индикаторами для астрологии.
Астрология
Во все времена люди верили, что на человеческую жизнь оказывает влияние расположение небесных светил. Так же, как развитие химии было вызвано потребностями алхимии, так и бурному развитию астрономии в средние века частично способствовала астрология. Каждому созвездию в астрологии приписывают свое особое влияние на человечество в целом и на каждого конкретного человека. От сочетания расположения созвездий и планет, по мнению астрологов, зависит буквально все - от счастливого супружества до состояния финансовых рынков. Существуют две крупные астрологические системы - Западная и Ведическая. Каждая из них оперирует своими постулатами, и выводы из одних и тех же посылов не всегда совпадают. Современная наука астрологию не признает, считая ее лженаукой. Но каждый из нас иногда читает гороскопы. Что такое эклиптика, в астрологии знает практически каждый
Полеты в пространстве
Во многих фантастических романах описываются приключения космических кораблей, астероидов, попавших в пояс, который расположен между орбитами Марса и Юпитера. Такие эпизоды есть у Ефремова, Стругацких, Лема. Пояс астероидов, как и все планеты Солнечной системы, вращается в плоскости эклиптики. Может быть, стоит выйти за пределы этой плоскости и избежать всех возможных столкновений? К сожалению, по законам небесной механики, это требует очень больших затрат энергии и, соответственно, большого количества дополнительного топлива. Кроме того, стоит учитывать, что обратное возвращение потребует тоже больших энергозатрат. В перспективе рассматриваются космические корабли с солнечным парусом, которые используют солнечный ветер.
В одном из рассказов С. Лема о пилоте Пирксе полеты в этой зоне вообще запрещены, она объявлена закрытой. Потом выясняется, что там находится инопланетный космический корабль, который тщательно скрывают. Расчет межпланетных космических орбит - очень сложная задача. Приходится решать проблему минимум трех движущихся тел, учитывать гравитацию планет и особенности их вращения. Космические аппараты, запущенные к другим планетам, движутся по сложным траекториям. Сила тяготения планет используется иногда для их ускорения.
Так, первые, запущенные еще в 70-е годы, зонды "Пионер-10" и "Пионер-11" уже покинули пределы Солнечной системы под действием тяготения Юпитера и Сатурна. Во всех этих расчетах понятие эклиптики играет фундаментальную роль. Что такое эклиптика для межпланетных путешествий, уже объяснять не надо.
Изначально эклиптикой называлась окружность, которая обозначает траекторию движения Солнца на земном небе.
С древних времен человек с большим интересом наблюдал за небом. Научные знания древних людей были крайне фрагментарны, в связи с этим у первобытных людей сильно развилась вера в сверхъестественные силы, представления о том, что силами природы на земле и в небе управляют высшие существа (боги). Изображения небесных тел, таких как Солнце, Луна и яркие звезды (в том числе и возможные сверхновые) часто встречаются в наскальных рисунках первобытных людей. на этих рисунках каменного и бронзового века часто изображается в виде диска, диска с точкой, диска с расходящимися лучами или креста, заключенного в круг. Кроме того, знание объектов неба упрощало древним людям ориентирование на местности. С переходом человеческой цивилизации от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству возникла большая потребность в создании календарей. Человеку было необходимо знать, когда проводить различные сельскохозяйственные работы, к примеру, посев или жатву. С древнейших времен человек заметил, что погода подвержена циклическим изменениям – к примеру, зима сменяет лето и т.д. С другой стороны первые земледельческие цивилизации возникли в долинах крупных рек (Нила, Евфрата, Тигра, Инда, Ганга, Хуанхэ и Янцзы). Первые земледельческие цивилизации активно использовали систему ирригационных каналов для орошения своих полей. Каждый год уровень воды в этих реках испытывал циклические колебания. Для решения задачи предсказания погодных условий и времени наступления разливов рек очень пригодились знания о движении Солнца. Древние люди достаточно быстро отметили, что движение Солнца по небу повторяется примерно через 365 земных суток (земной год). Первые свидетельства о создании солнечного календаря относятся к 5 тысячелетию до нашей эры (Древний Египет). Результатом создания годичного календаря стало внедрение системы летосчисления. Примечательным доказательством того, что уже в Древнем мире понимали важность наблюдения за Солнцем, является т.н. Стоунхендж в современной Великобритании. Предполагается, что сооружение, строительство которого датируется примерно третьим тысячелетием до нашей эры, было построено таким образом, чтобы тщательно отслеживать Солнце в день летнего солнцестояния (примерно 22 июня). Днем солнечного солнцестояния называется время года, с максимальной длительностью светового дня, и соответственно с самым коротким темным временем (продолжительностью ночи). Наиболее примечательные камни Стоунхенджа расположены оптимальным образом для наблюдения восхода и заката Солнца именно в день зимнего солнцестояния. С другой стороны отмечено неслучайное расположение камней древнего сооружения для наблюдения Солнца в день зимнего солнцестояния – времени максимальной длительности темного времени суток и минимальной длительности светлого времени суток.
С другой стороны отмечено, что отверстия в камнях Стоунхенджа были установлены таким неслучайным образом, чтобы проводить наблюдения закатов Луны во время максимального удаления от траектории Солнца (эклиптики). Такие события называются “верхняя Луна” и “нижняя Луна”. Во время них Луна отдаляется от эклиптики примерно на 5 градусов. Данные события вызваны тем, что орбиты Луны отличаются друг от друга на 5.1 градусов.
Плоскости орбит объектов Солнечной Системы
По современным теоретическим представлениям Солнечная Система образовалась в протопланетном газопылевом облаке. В связи с этим изначально большинство орбит образовавшихся объектов находилось в одной плоскости. Исключение составляли лишь кометные орбиты (большинство комет образовались в протозвездной туманности или были гравитационно захвачены Солнцем в межзвездном пространстве). В частности чаще всего “чужие“ кометы (пришельцы из межзвездной среды) встречаются на ретроградных орбитах. Такими орбитами называют орбиты с обратным (ретроградным) движением. Их наклонение заключено между 90 и 180 градусов.
После образования Солнечной Системы по причине постоянных гравитационных возмущений между объектами Солнечной Система, а так же от близких пролетов звезд происходило постоянное изменение орбит объектов Солнечной Системы (планет, астероидов). В частности орбиты становились более эксцентричными (менее круговыми), а их наклонение стало отличаться от изначальной плоскости протопланетного диска. Максимальное отличие наклонения планет Солнечной Системы от наклонения земной орбиты наблюдается у (7 градусов), а минимальное отличие у (меньше одного градуса).
В частности у наиболее крупной карликовой планеты Солнечной Системы (Эриды) наклонение орбиты достигает 44 градуса.
В целом большинство орбит объектов Солнечной Системы находится вблизи эклиптики. В связи с этим поиски околоземных астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей, практически не ведутся в районе эклиптических полюсов.
Предполагается, что гравитационные возмущения между объектами Солнечной Системы и близкими звездами привели не только к изменению орбит объектов Солнечной Системы, но и изменили наклонения осей вращения планет от изначального перпендикулярного направления к плоскости эклиптики. Как известно ось вращения Земли наклонена к эклиптике на 24 градуса. Из планет Солнечной Системы этот наклон является минимальным у (0.01 градусов), а максимальным у (177 градусов) и (98 градусов). Интересно отметить, что и у Солнца ось вращения не является строго перпендикулярной эклиптике. Её наклон составляет примерно 6 градусов. В последние годы теоретики объясняют существование этого наклона влиянием не открытой девятой планеты, масса которой в 5-10 раз превышает массу Земли, а период обращения составляет 10-20 тысяч лет.
Кроме планет, астероидов и комет в Солнечной Системе можно наблюдать т.н. , скопления пыли, которые расположены преимущественно в плоскости эклиптики. Этот свет можно увидеть даже невооруженным глазом при полном отсутствии ночного освещения. Предполагается, что источником этой пыли являются столкновения между астероидами. Прогнозируется, что данная пыль не может оставаться долгое время в Солнечной Системе по причине выдувания её солнечным светом.
Наклонения орбит планет у других звезд
В последние десятилетия появилась возможность наблюдать чужие планетные системы у других звезд, а так же их протопланетные диски. Нынешние наблюдения показали, что практически у каждой звезды могут существовать хотя бы маленькие планеты на небольшом расстоянии от звезды (внутри земной орбиты). Примерно в шести сотнях случаев открыты планетные системы с несколькими планетами (до восьми в системе Кеплер-90). Открытие систем вроде Кеплер-90 с восьмью транзитными планетами и TRAPPIST-1 с семью транзитными планетами хорошо доказывает, что большинство случаев наклонения орбит близки к друг другу (как и в Солнечной Системе). С другой стороны подробное изучение планетных систем с открытыми транзитными планетами привело к обнаружению многочисленных случаев нетранзитных планет. То есть эти системы отличаются большой разницей между наклонениями орбит экзопланет.
С другой стороны измерения лучевых скоростей звезд с известными транзитными планетами позволяют определить угол между экватором звезды и плоскостью орбиты транзитной планеты (т.н. Rossiter–McLaughlin(RM)-эффект). К настоящему времени этот эффект измерен для 134 транзитных планет.
В то же время, как следует из вышеприведенных схем, у некоторых транзитных планет наблюдается даже ретроградное вращение. Теоретики предполагают, что такие необычные орбиты связаны с наличием в системе других массивных объектов (к примеру, планет или звезд).
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
В научно-популярных статьях на темы космоса и астрономии часто можно встретить не совсем понятный термин «эклиптика». Это слово кроме учёных часто используется также астрологами. Его употребляют для обозначения местоположения удалённых от Солнечной системы космических объектов, для описания орбит небесных тел в самой системе. Так что же такое «эклиптика»?
При чём тут зодиак
Ещё наблюдавшие за небесными светилами древние жрецы заметили одну особенность поведения Солнца. Оно, как оказалось, движется относительно звёзд. Отслеживая его перемещение по небу, наблюдатели заметили, что ровно через год Солнце всегда возвращается в исходную точку. Мало того, «маршрут» движения из года в год всегда один и тот же. Его и называют «эклиптика». Это линия, по которой наше главное светило движется по небу в течение календарного года.
Не остались без внимания и звёздные области, через которые пролегал путь сияющего Гелиоса в своей золотой, запряжённой золотыми конями колеснице (так представляли себе древние греки нашу родную звезду).
Круг из 12 созвездий, по которым перемещается Солнце, назвали зодиаком, а сами эти созвездия принято называть зодиакальными.
Если по гороскопу вы, скажем, Лев, то не ищите на небе ночью в июле, месяце в котором родились. В вашем созвездии в этот период находится Солнце, а значит, увидеть его вы сможете, только если повезёт застать полное солнечное затмение.
Линия эклиптики
Если взглянуть на звёздное небо днём (а это можно сделать не только во время полного солнечного затмения, но и с помощью обычного телескопа), мы увидим, что солнце находится в какой-то определённой точке одного из зодиакальных созвездий. Например, в ноябре этим созвездием с большой долей вероятности будет Скорпион, а в августе - Лев. На следующий день положение Солнца чуть сместится влево и так будет происходить каждый день. А спустя месяц (22 ноября) светило наконец дойдёт до границы созвездия Скорпион и переместится на территорию Стрельца.
В августе, это хорошо видно на рисунке, Солнце будет находиться в границах Льва. И так далее. Если каждый день на звёздной карте отмечать положение Солнца, то через год в наших руках окажется карта с нанесённым на неё замкнутым эллипсом. Так вот эклиптикой называется именно эта самая линия.
А когда наблюдать
А вот наблюдать свои созвездия под которыми человек рождается) получится в месяце, противоположном дате рождения. Ведь эклиптика это - маршрут движения Солнца, поэтому, если человек появляется на свет в августе под знаком Льва, то созвездие это находится высоко над горизонтом в полдень, то есть тогда, когда солнечный свет не даст его увидеть.
Зато в феврале Лев украсит собой полуночное небо. В безлунную безоблачную ночь он прекрасно «читается» на фоне других звёзд. Не так повезло рождённым под знаком, скажем, Скорпиона. Созвездие лучше всего видно в мае. Но чтобы его рассмотреть, необходимо запастись терпением и удачей. Лучше отправиться загород, в местность без высоких гор, деревьев и зданий. Лишь тогда наблюдатель сможет разглядеть очертания Скорпиона с его рубиновым Антаресом (альфа Скорпиона, яркая звезда кроваво-красного цвета, относящаяся к классу красных гигантов, имеющая диаметр, сопоставимый с размерами орбиты нашего Марса).
Почему употребляется выражение «плоскость эклиптики»
Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит. Разберёмся, что это такое.
Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости - эклиптике. Это своеобразный воображаемый диск, по сторонам которого расположены все 12 описанных созвездий. Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:
- склонение +66,64°;
- прямое восхождение - 18 ч. 00 мин.
И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона.
Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики (на 23,44°), благодаря чему на планете есть смена времён года.
А у наших «соседей»
Вот вкратце, что такое эклиптика. В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости.
Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета - Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.
Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца - в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно.
А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее. Так, например, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту.
Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е. (а. е. - астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца - 150 миллионов километров), чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.
