Astronomische Experimente

Himmelskugel

Über viele Jahrhunderte galt das „irdische Firmament“ als Musterbeispiel für Unantastbarkeit und Unbeweglichkeit. Es ist nicht verwunderlich, dass dieser Fehler so lange andauerte, denn alle unsere Sinne sprechen von der Unbeweglichkeit der Erde und der Rotation des „Himmelsgewölbes“ um sie herum mit den Sternen, der Sonne und dem Mond. Aber auch heute noch wird in der Astronomie als Erinnerung an diese alten Zeiten der Begriff der Himmelskugel verwendet - eine imaginäre unendlich große Kugel, in deren Zentrum sich der Beobachter befindet und auf deren Oberfläche sich die Bewegungen von Himmelskörpern befinden angezeigt.

Am auffälligsten ist natürlich die tägliche Drehung des Himmels – die Sonne geht morgens auf, durchbricht den Himmel und versinkt unter dem Horizont, die Sterne, die abends im Osten sichtbar sind, steigen um Mitternacht hoch im Süden auf dann nach Westen sinken, die Sonne geht wieder auf ... Es scheint, dass sich der Himmel um eine unsichtbare Achse dreht, die sich in der Nähe des Polarsterns befindet.

Bewegung der Sterne um den Friedenspol. Foto von A. Mironov

Aber die tägliche Rotation des Himmels ist sehr abhängig von unserer Position auf der Erde – wenn wir uns auf der Südhalbkugel befinden, wird es für uns sehr ungewöhnlich sein, dass die Sonne in die entgegengesetzte Richtung – von rechts nach links – über den Himmel wandert. Schauen wir uns genauer an, wie sich die scheinbare Rotation des Firmaments in verschiedenen Teilen der Erde ändert.

Zunächst sollte daran erinnert werden, dass die Höhe des Weltpols (der Punkt, um den sich der Himmel dreht) über dem Horizont immer gleich der geografischen Breite des Beobachtungsortes ist. Das bedeutet, dass der Nordstern am Nordpol im Zenit steht und sich alle Gestirne in täglicher Rotation von links nach rechts parallel zum Horizont bewegen, ohne auf- oder unterzugehen. Am Pol konnten wir die Sterne nur einer Hemisphäre sehen, aber in jeder Nacht.

Im Gegensatz dazu gibt es für einen Beobachter am Äquator keine nicht aufgehenden Sterne (aber auch nicht untergehende) - alle Sterne des Himmels stehen zur Beobachtung zur Verfügung, sie gehen im östlichen Teil des Äquators senkrecht auf Horizont und ging genau 12 Stunden später im westlichen Teil des Himmels unter.

In mittleren Breiten fallen einige der Sterne in der Nähe des Pols nie unter den Horizont, aber die gleiche Region des Himmels um den gegenüberliegenden Pol herum ist nie für die Beobachtung verfügbar, während der Rest der Sterne in einem Streifen weiter liegt Beide Seiten des Himmelsäquators gehen tagsüber auf und unter.

Die Bewegung der Leuchten in den mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre wird ungefähr gleich aussehen, mit dem einzigen Unterschied, dass der Südpol der Welt über dem Horizont sichtbar sein wird, um den sich die Sterne im Uhrzeigersinn drehen, und die bekannten Äquatorkonstellationen für uns auf den Kopf gestellt, erheben sie sich über alles im nördlichen Teil des Himmels und bewegen sich von rechts nach links.

Die Bewegung der Sonne und des Tages

Apropos Bewegung der Sterne, wir waren nicht an der Entfernung zu ihnen und der Bewegung der Erde um die Sonne interessiert - die Entfernungen zu den Sternen sind riesig und die Änderungen ihrer Positionen aufgrund der jährlichen Bewegung der Erde sind sehr groß klein und kann nur mit sehr genauen Instrumenten gemessen werden. Eine ganz andere Sache ist die Sonne. Die Bewegung der Erde in ihrer Umlaufbahn führt zu der scheinbaren Bewegung der Sonne zwischen den Sternen. Die Bahn, die die Sonne im Laufe des Jahres am Himmel nimmt, wird als Ekliptik bezeichnet. Da die Erdachse um 23,5° geneigt ist, dreht sich beim Umlauf der Erde um die Sonne entweder die Nord- oder die Südhalbkugel zu ihr – das erklärt den Wechsel der Jahreszeiten auf unserem Planeten.

Wenn die nördliche Hemisphäre der Sonne zugewandt ist, kommt dort der Sommer, die Sonne stellt sich auf ihrem sichtbaren Weg entlang der Ekliptik als in ihrem nördlichen Teil heraus und auf unserer nördlichen Hemisphäre erhebt sie sich höher über den Horizont. Am Nordpol wird die Sonne für ein halbes Jahr zu einer nicht untergehenden Leuchte - es kommt der Polartag. Etwas weiter südlich dauert der Polartag weniger und auf dem Breitengrad des Polarkreises (66,5 ° - der Polarkreis ist 23,5 ° vom Pol entfernt) geht die Sonne mitten im Sommer nur wenige Tage lang nicht unter Tag der Sommersonnenwende (22. Juni). Im Winter geht die Sonne am Pol fast ein halbes Jahr nicht auf (wegen der Lichtbrechung etwas weniger), Richtung Süden wird die Polarnacht kürzer und außerhalb des Polarkreises geht die Sonne sogar mitten über dem Horizont auf Winter.

In den mittleren und äquatorialen Breiten geht die Sonne immer auf und unter, die Tageslänge hängt nicht nur stark von der Jahreszeit, sondern auch vom Breitengrad ab – je näher am Äquator, desto weniger unterscheidet sich die Tageslänge Winter und Sommer, und je näher die Länge von Tag und Nacht bei 12 Stunden liegt. Aber nur am Äquator ist die Länge von Tag und Nacht immer konstant. Die Dauer der Dämmerung hängt auch vom Breitengrad ab - in den äquatorialen Breiten geht die Sonne senkrecht zum Horizont unter und die Dämmerung ist am kürzesten, und auf dem Breitengrad von St. Petersburg im Hochsommer dauert sie von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang - das sind die berühmten weiße Nächte.

Es hängt vom Breitengrad ab, wie hoch die Sonne über den Horizont steigen kann - am Tag der Sonnenwende beträgt diese Höhe 90 ° -φ + 23,5 °.

Übrigens ist die irrige Meinung weit verbreitet, dass am Äquator die Sonne mittags immer im Zenit steht - dies ist an keinem Punkt der Erde der zwischen den Wendekreisen liegt (von 23,5° S bis 23,5° S N). ) geht die Sonne nur zweimal im Jahr genau durch den Zenit, am Äquator - auf den Äquinoktien und auf den Linien der Wendekreise - nur einmal im Jahr, am Tag der Sommersonnenwende auf dem nördlichen Wendekreis und so weiter der Tag der Wintersonnenwende - im Süden.

Die Bewegung der Erde um die Sonne führt zu einem weiteren wichtigen Phänomen - die Dauer eines Sonnentages (das Zeitintervall zwischen zwei Mittagen) stimmt nicht mit den Sterntagen überein (das Zeitintervall zwischen dem Durchgang eines Sterns durch den Meridian). Tatsache ist, dass die Erde zusätzliche Zeit benötigt, um sich um den Winkel zu drehen, den sie an einem Tag auf ihrer Umlaufbahn durchläuft. Außerdem ist die Dauer des Sonnentages nicht konstant (siehe Artikel Zeitgleichung). Es ist einfach, eine grobe Schätzung vorzunehmen - an einem Tag passiert die Erde 1/365 ihrer Umlaufbahn oder etwas weniger als 1 °, und wenn sich die Erde in etwa 24 Stunden um ihre Achse (360 °) dreht, wird sie es tun in ca. 4 Minuten um 1° drehen. Tatsächlich dauert ein Sterntag 23 Stunden 56 Minuten 4 Sekunden.

Mond

Seit der Antike dient unser Satellit den Menschen zum Zählen der Zeit, und das ist kein Zufall - der Wechsel der Mondphasen ist leicht zu beobachten und die Dauer des Monats ist nicht schwer zu bestimmen, außerdem ist der Monat zu einem geworden Sehr praktisches Zwischengerät für Zeitmessungen zwischen einem Tag und einem Jahr. Übrigens wird auch die übliche Sieben-Tage-Woche mit dem Mond in Verbindung gebracht – 7 Tage sind etwa ein Viertelmonat (und auch die Mondphasen werden in Vierteln gemessen). Die meisten alten Kalender waren Mond- und Lunisolarkalender.

Das erste, was einem bei der Beobachtung des Mondes auffällt, ist natürlich die Veränderung seines Aussehens im Laufe des Monats von einer dünnen Sichel, die unmittelbar nach Sonnenuntergang, 2-3 Tage nach Neumond, zu sehen ist, zur Phase des ersten Viertel (auf der Nordhalbkugel wird die rechte Hälfte der Scheibe beleuchtet), weiter bis zum Vollmond, das letzte Viertel (die linke Hälfte der Scheibe wird beleuchtet) und schließlich bis zum Neumond, wenn der Mond ist nähert sich der Sonne und verschwindet in ihren Strahlen. Der Phasenwechsel erklärt sich durch die Änderung der Position des Mondes relativ zur Sonne, wenn er sich um die Erde dreht, ein vollständiger Phasenwechselzyklus - eine Umdrehung relativ zur Sonne oder ein synodischer Monat dauert etwa 29,5 Tage. Die Umlaufzeit relativ zu den Sternen (Sternmonat) ist etwas geringer und beträgt 27,3 Tage. Wie Sie sehen können, enthält ein Jahr eine nicht ganzzahlige Anzahl von Monaten, daher verwenden Lunisolarkalender spezielle Regeln für abwechselnde 12-Monats- und 13-Monats-Jahre. Aus diesem Grund sind sie ziemlich kompliziert und werden jetzt in den meisten Ländern durch den Gregorianischen ersetzt Kalender, der nichts mit dem Mond zu tun hat - in Erinnerung an seine Vorgänger blieben nur Monate (wenn auch länger als Mond) und Wochen übrig ...

Es gibt noch ein weiteres interessantes Merkmal in der Bewegung des Mondes - die Rotationsperiode um seine Achse fällt mit der Rotationsperiode um die Erde zusammen, sodass unser Satellit immer mit einer Hemisphäre der Erde zugewandt ist. Aber man kann nicht sagen, dass wir nur die Hälfte der Mondoberfläche sehen können - aufgrund der ungleichmäßigen Umlaufbahn des Mondes und der Neigung seiner Umlaufbahn zum Erdäquator relativ zum Erdbeobachter dreht sich der Mond sowohl in der Breite als auch leicht in Längengrad (man nennt dieses Phänomen Libration) und wir können die Randzonen der Scheibe sehen - insgesamt stehen etwa 60 % der Mondoberfläche für Beobachtungen zur Verfügung.

Jean Effel, Erschaffung der Welt
- Es ist nicht einfach, das Universum zu starten!