Astronomski eksperimenti

Nebeska sfera

"Zemaljski nebeski svod" se stoljećima smatrao uzorom nepovredivosti i nepokretnosti. Nema ništa iznenađujuće što je ova pogreška trajala toliko dugo, jer sva naša osjetila govore o nepokretnosti Zemlje i rotaciji "nebeskog svoda" oko nje sa zvijezdama, Suncem i Mjesecom. No i sada se u astronomiji, kao sjećanje na ta davna vremena, koristi pojam nebeske sfere – zamišljene beskonačno velike sfere, u čijem se središtu nalazi promatrač i na čijoj se površini odvijaju gibanja nebeskih tijela. prikazano.

Naravno, najuočljivija je dnevna rotacija neba – Sunce izlazi ujutro, prolazi nebom i tone ispod horizonta, zvijezde koje su na istoku vidljive u večernjim satima dižu se visoko na jugu do ponoći i zatim potone na zapad, Sunce ponovno izlazi... Čini se da se nebo okreće oko nevidljive osi koja se nalazi u blizini Sjevernjače.

Kretanje zvijezda oko Pola mira. Fotografija A. Mironova

No dnevna rotacija neba jako ovisi o našem položaju na zemaljskoj kugli – ako se nađemo na južnoj hemisferi, bit će nam vrlo neobično da se Sunce po nebu kreće u suprotnom smjeru – s desna na lijevo. Pogledajmo pobliže kako se mijenja prividna rotacija nebeskog svoda u različitim dijelovima Zemlje.

Za početak, treba imati na umu da je visina Pola svijeta (točka oko koje se nebo okreće) iznad horizonta uvijek jednaka geografskoj širini mjesta promatranja. To znači da će na sjevernom polu Zvijezda Sjevernjača biti u zenitu, a sva će se svjetla kretati u dnevnoj rotaciji s lijeva na desno paralelno s horizontom, nikada neće izlaziti ili zalaziti. Budući da smo na polu, mogli smo vidjeti zvijezde samo jedne hemisfere, ali bilo koje noći.

Naprotiv, za promatrača na ekvatoru nema zvijezda koje ne izlaze (međutim, kao i one koje ne zalaze) - sve zvijezde neba su dostupne za promatranje, one se dižu okomito u istočnom dijelu horizontu i zalazi točno 12 sati kasnije na zapadnom dijelu neba.

U srednjim geografskim širinama neke od zvijezda u blizini pola nikada ne padaju ispod horizonta, ali ista regija neba oko suprotnog pola nikada nije dostupna za promatranje, dok ostale zvijezde, smještene u traci na obje strane nebeskog ekvatora, dižu se i zalaze tijekom dana.

Približno će izgledati kretanje svjetiljki u srednjim geografskim širinama južne hemisfere, s jedinom razlikom što će se iznad horizonta vidjeti Južni pol svijeta oko kojeg se zvijezde okreću u smjeru kazaljke na satu, a poznata ekvatorijalna zviježđa nama, okrenuti naopako, uzdižu se iznad svega na sjevernom dijelu neba i kreću se s desna na lijevo.

Kretanje sunca i dana

Govoreći o kretanju zvijezda, nije nas zanimala udaljenost do njih i kretanje Zemlje oko Sunca – udaljenosti do zvijezda su ogromne i promjene njihovog položaja zbog godišnjeg kretanja Zemlje su vrlo velike. mali i mogu se mjeriti samo vrlo preciznim instrumentima. Sasvim druga stvar je Sunce. Kretanje Zemlje u njezinoj orbiti rezultira prividnim kretanjem Sunca među zvijezdama. Put kojim Sunce prolazi na nebu tijekom godine naziva se ekliptika. Budući da je Zemljina os nagnuta za 23,5 °, kada se Zemlja okreće oko Sunca, sjeverna ili južna hemisfera se okreću prema njoj - to objašnjava promjenu godišnjih doba na našem planetu.

Kada je sjeverna hemisfera okrenuta prema Suncu, tamo dolazi ljeto, Sunce na svojoj vidljivoj putanji po ekliptici ispada u svom sjevernom dijelu, a na našoj sjevernoj hemisferi izdiže se više iznad horizonta. Na Sjevernom polu, na pola godine, Sunce postaje svjetiljka koja ne zalazi - dolazi polarni dan. Nešto južnije polarni dan traje manje i na zemljopisnoj širini polarnog kruga (66,5° - polarni krug je 23,5° od pola) Sunce ne zalazi tek nekoliko dana usred ljeta, blizu dan ljetnog solsticija (22. lipnja). Zimi Sunce ne izlazi na Polu gotovo pola godine (nešto manje zbog loma), na jugu polarna noć postaje kraća i izvan polarnog kruga Sunce izlazi iznad horizonta čak i u sredini zima.

U srednjim i ekvatorijalnim širinama Sunce uvijek izlazi i zalazi, duljina dana snažno ovisi ne samo o dobu godine, već i o geografskoj širini - što je bliže ekvatoru, duljina dana se manje razlikuje u zimi i ljeta, a što je dužina dana i noći bliža 12 sati. Ali samo na ekvatoru duljina dana i noći je uvijek konstantna. Trajanje sumraka ovisi i o geografskoj širini - na ekvatorijalnim širinama Sunce zalazi okomito na horizont i sumrak je najkraći, a na geografskoj širini Sankt Peterburga usred ljeta traju od zalaska do izlaska sunca - to su poznate bijele noći.

O geografskoj širini ovisi koliko se Sunce može izdići iznad horizonta - na dan solsticija ta će visina biti 90 ° -φ + 23,5 °.

Usput, vrlo je rašireno pogrešno mišljenje da je na ekvatoru Sunce uvijek u zenitu u podne - to nije tako, u bilo kojoj točki na Zemlji koja leži između linija tropa (od 23,5 ° S do 23,5 ° N). ) Sunce prolazi točno kroz zenit samo dva puta godišnje, na ekvatoru - u vrijeme ekvinocija, a na linijama tropa - samo jednom godišnje, na dan ljetnog solsticija u sjevernom tropu i na dan zimskog solsticija - na jugu.

Kretanje Zemlje oko Sunca dovodi do još jednog važnog fenomena – trajanje Sunčevog dana (vremenski interval između dva podneva) ne podudara se sa sideričnim danima (vremenskim intervalom između prolaska zvijezde kroz meridijan). Činjenica je da Zemlji treba dodatno vrijeme da se okrene za kut koji prođe u jednom danu u svojoj orbiti. Štoviše, trajanje sunčevog dana nije konstantno (vidi članak Jednadžba vremena). Lako je napraviti grubu procjenu – u danu Zemlja prođe 1/365 svoje orbite, ili nešto manje od 1°, a ako se Zemlja okrene oko svoje osi (360°) za oko 24 sata, tada će okrenuti za 1° za oko 4 minute. Doista, siderički dan traje 23 sata 56 minuta i 4 sekunde.

mjesec

Naš satelit je od davnina služio ljudima da računaju vrijeme, a to nije slučajno - promjenu mjesečevih faza je lako uočiti, a trajanje mjeseca nije teško odrediti, osim toga, mjesec je postao vrlo zgodna srednja jedinica za mjerenje vremena između dana i godine. Inače, uobičajeni sedmodnevni tjedan također je povezan s mjesecom - 7 dana je otprilike četvrtina mjeseca (a mjesečeve se faze također mjere u četvrtinama). Većina drevnih kalendara bili su lunarni i lunisolarni.

Naravno, prvo što vam upada u oči pri promatranju Mjeseca je promjena njegovog izgleda tijekom mjeseca od tankog polumjeseca, koji se može vidjeti odmah nakon zalaska sunca, 2-3 dana nakon mladog mjeseca, do faze prva četvrtina (na sjevernoj hemisferi desna polovica diska je osvijetljena Mjesec), dalje do punog mjeseca, zadnja četvrtina (lijeva polovica diska je osvijetljena) i, konačno, do mladog mjeseca, kada Mjesec približava se Suncu i nestaje u njegovim zrakama. Promjena faza objašnjava se promjenom položaja Mjeseca u odnosu na Sunce kada se okreće oko Zemlje, puni ciklus promjene faza - okretanje u odnosu na Sunce ili sinodički mjesec traje oko 29,5 dana. Razdoblje okretanja u odnosu na zvijezde (siderski mjesec) nešto je kraće i iznosi 27,3 dana. Kao što vidite, godina sadrži necijeli broj mjeseci, tako da lunisolarni kalendari koriste posebna pravila za izmjenu 12-mjesečnih i 13-mjesečnih godina, zbog toga su prilično komplicirani i sada su u većini zemalja zamijenjeni gregorijanskim kalendar, koji nema nikakve veze s Mjesecom - u spomen na njegove prethodnike ostali su samo mjeseci (iako duži od lunarnog) i tjedni...

U kretanju Mjeseca postoji još jedna zanimljivost – period njegove rotacije oko svoje osi poklapa se s periodom okretanja oko Zemlje, pa je naš satelit uvijek jednom hemisferom okrenut prema Zemlji. Ali ne može se reći da možemo vidjeti samo polovicu površine Mjeseca - zbog neravnomjernog orbitalnog gibanja Mjeseca i nagiba njegove orbite prema Zemljinom ekvatoru, u odnosu na Zemljinog promatrača, Mjesec lagano rotira i u zemljopisnu širinu i dužinu (ovaj se fenomen naziva libracija) i možemo vidjeti rubne zone diska - ukupno je oko 60% mjesečeve površine dostupno za promatranja.

Jean Effel, Stvaranje svijeta
- Nije lako pokrenuti svemir!