§4.  ИЗМЕНЕНИЕ ВИДА ЗВЕЗДНОГО НЕБА В ТЕЧЕНИЕ ГОДА

1. Экваториальная система координат. Подобно тому как положение любого пункта на земной поверхности однозначно фиксируется географическими координатами (φ и λ — географической широтой и географической долготой), положение светил на небесной сфере определяется экваториальными координатами. Прежде чем познакомиться с ними, введем понятия «небесный эква­тор» и  «круг склонения».

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы и проведенная перпендикулярно оси мира, пересекает небес­ную сферу по большому кругу QWQ1небесному экватору (см. рис. 11). Небесный экватор пересекается с горизонтом в точках востока (Е) и запада (W). Ясно, что все суточные параллели расположены параллельно небесному экватору (см. рис. 11).

Рис. 11. Суточные параллели светил: восходящего и заходящего (М1), незаходящего (М2), невосходящего (М3).

Рис. 12. Экваториальная система координат.

Большой круг небесной сферы, проходящий через по­люсы мира и наблюдаемое светило, называется кругом склонения светила (рис.  12).

Угловое расстояние светила от плоскости небесного эква­тора, измеренное вдоль круга склонения (см. рис. 12), называется  склонением светила (δ). Склонение выражается в градусах, минутах и секундах. Небесный экватор делит небесную сферу на северное и южное полушария. Склонения звезд северного полушария могут быть от 0 до 90°, а склонения звезд южного полушария — от 0 до -90°. Очевидно, δ аналогично φ.

Вторая координата в экваториальной системе — пря­мое восхождение (α). Она аналогична λ. Отсчет долгот на земном шаре ведут, как вы знаете, от начального меридиана. Отсчет прямых восхождений ведут от точки весеннего равноденствия (γ). В этой точке небесного экватора бывает центр Солнца в день весеннего равноденствия (21 марта). Прямое восхождение отсчитывается вдоль небесного экватора в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы (см. рис. 12). Прямое восхождение α (как и λ) выражается либо в градусах, мину­тах и секундах дуги, либо в часах, минутах и секундах вре­мени. Обычно используется часовая мера (от 0 до 24 ч). Так как полный оборот (360°) небесная сфера совершает за 24 ч, то 1 ч (1ч — такое обозначение принято в астрономии) соот­ветствует 15°,  1 мин (1м) — 15',  1 с (1с) — 15» дуги.

При суточном вращении небесной сферы положение звезд по отношению к небесному экватору не изменяется. Поэтому экваториальные координаты (как и географические) используются для создания карт, атласов, каталогов (списков звезд).

На своей звездной карте вы найдете северный полюс мира (центр карты), небесный экватор, точку весеннего равноденствия, начала отсчетов склонений и прямых восхожде­ний. Следовательно, пользуясь этой картой, можно приближенно определять экваториальные координаты звезд или, наоборот, по заданным а и S наносить положения звезд и других светил на карту.

Рис. 13. Взаимное расположение небесного экватора  и  эклиптики.

2.Видимое годичное движение Солнца. В отличие от звезд, экваториальные координаты которых остаются неиз­менными на протяжении многих месяцев и даже лет, есть светила, а и 6 которых быстро изменяются. К числу таких светил,  которые не только участвуют (как  звезды) в суточном движении, но и совершают собственные перемещения на небесной сфере, относится Солнце. В день весеннего рав­ноденствия оно, как вы знаете, находится в точке весеннего равноденствия (). Значит, 21 марта его координаты δ = 0° и α = 0ч. Как показывают наблюдения, в течение года эти координаты непрерывно изменяются. К 22 июня (день летнего солнцестояния) они уже будут:  = +23°27΄ = 6ч, а в  день осеннего равноденствия (23 сентября)  = 0°,  = 12ч.  И наконец, 22 декабря (день зимнего солнцестояния) = -23˚27', = 18ч, a 21 марта снова: = 0° и = 0ч. Уже из этих данных следует, что в течение года Солнце движется по большому кругу небесной сферы, который на­клонен к плоскости небесного экватора под углом 23°27' (рис.13). Этот большой круг называется эклиптикой. Эклиптика и экватор пересекаются в точке весеннего равно­денствия  (знак созвездия Овна) и в точке осеннего равноденствия  (знак созвездия Весов). Всю эклиптику Солнце проходит ровно за год, т. е. перемещается по ней в сутки (в среднем) примерно на 1°. Созвездия, через которые проходит эклиптика, называются зодиакальными (рис. 14); их число соответствует числу месяцев в году (созвездие Зме­еносца к зодиакальным не относится).

Рис. 14. Движение Земли вокруг Солнца и кажущееся годичное движение Солнца по эклиптике.

О том, что Солнце имеет годовое движение, знали еще древние астрономы. Но правильное объяснение этому наблю­даемому явлению было дано лишь тогда, когда выяснилось, что Земля обращается вокруг Солнца. Видимое движение Солнца по эклиптике отражение действительного движе­ния Земли вокруг Солнца (см. рис.  14).

3.Годичное движение Солнца и вид звездного неба. По­скольку   положение   звезд   на   небесной   сфере   однозначно определяется парой экваториальных координат, практически не изменяющихся на протяжении длительных промежутков времени, вид звездного неба в данный момент суток в дан­ном месте Земли должен быть, казалось бы, одним и тем же. Однако это не так. Воспользовавшись ПКЗН, каждый из вас может обнаружить, что в течение года вид звездного неба непрерывно изменяется. Например, в разные даты вблизи небесного меридиана в полночь проходят, сменяя друг друга, различные созвездия. Подобные наблюдения как раз и привели к выводу об изменении прямого восхождения Солнца. Действительно, в полночь, когда Солнце находится в нижней кульминации под горизонтом, его прямое восхож­дение на 12ч отличается от прямого восхождения звезд, находящихся в это время в верхней кульминации. Но так как в разные дни года в полночь кульминируют разные звезды, то из этого непосредственно следует, что прямое восхождение Солнца () непрерывно изменяется втечение года.