Эклиптика что это в астрономии

Эклиптика

Эклиптика — воображаемая линия (большой круг небесной сферы), по которой Солнце в течение года перемещается среди звезд.

Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака и созвездию Змееносца. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Название «эклиптика» (греч. εικλειπτική — «затменная» линия) связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом, или драконическим периодом.

Большинство планет Солнечной системы движется вблизи плоскости эклиптики, в одном направлении с вращением Солнца.

Солнце и планеты находятся почти на одном уровне не случайно. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна — Земля, а также вследствие возмущений орбиты Земли от других планет, истинное Солнце не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца».

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат.

Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости.

Слово «экватор» означает «линия равенства». Он называется так потому, что звёзды, находящиеся в этой области, проводят над горизонтом столько же времени, сколько и ниже его. То же происходит с Солнцем два раза в год во время равноденствий.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Что такое «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.

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Постоянство угла наклона устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

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.

Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона. Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики, благодаря чему на планете есть смена времён года.

Зодиак

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными созвездиями. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха — в результате постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий, то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой навстречу видимому годичному движению Солнца, эти точки ныне находятся в других созвездиях:

Зодиак – это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики.

Эклиптика планет Солнечной системы

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°.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

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, карликовая планета, 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°.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой.

Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым, чтобы четко определить линию эклиптики в следующей последовательности:

Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Эклиптика в литературе

У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.

Видео

Источник

Определение и значение

Проекция плоскости орбиты Земли над небесной сферой называется эклиптикой. Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Ещё в древности люди заметили сменяемость времён года, характеризующихся различными погодными условиями. Первые земледельческие цивилизации появились возле рек:

Каждый год уровень воды в этих реках испытывал большие сезонные колебания, поэтому для предсказания погоды и времени наступления разливов применялись знания о движении Солнца. Люди давно заметили, что оно движется по разным траекториям, которые повторяются примерно через 365 земных суток, то есть годичный цикл.

Космология античности описывала движение Солнца двумя линиями. Одна из них ежедневно проходила с востока на запад, а вторая (ретроградная) создавала проекцию на небесную сферу, которую назвали эклиптикой.

Её наклон был измерен греческим астрономом Эратосфеном в третьем веке до нашей эры (23º 51 ’19). В своём путешествии вокруг Солнца Земля всегда поддерживает этот наклон в одном и том же направлении, вызывая климатические сезоны из-за различных положений солнечного луча.

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат. Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Слово «экватор» означает «линия равенства». Он называется так потому, что звёзды, находящиеся в этой области, проводят над горизонтом столько же времени, сколько и ниже его. То же происходит с Солнцем два раза в год во время равноденствий.

Плоскость эклиптики совпадает с небесным экватором, то есть образует угол 23º 27′, который известен как наклон эклиптики. Его постоянство устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

Солнцестояние и равноденствие

Перпендикулярное падение лучей солнечного света охватывает почти 47º (ровно 46º 54´) земного шара. Когда они достигают 23º 27´ северной широты, то попадают на так называемый тропик Рака (21 июня). Когда лучи освещают 23º 27´ южной широты, это называется тропиком Козерога (22 декабря). Максимальные и минимальные точки, которых Солнце достигает по воображаемой линии движения по небу, называются солнцестояниями (от латинского слова Solstitium, что означает «самое высокое Солнце»).

Названия тропиков определяются двумя созвездиями: Рака в северном полушарии и Козерога — в южном. Две точки, где небесный экватор и эклиптика пересекаются, — это:

Весенняя точка представляет в небесных координатах гринвичский меридиан.

В этих двух точках лучи солнечного света перпендикулярно падают на земной экватор, равномерно освещая всю планету. Они называются равноденствиями (латинское название Aequus Nox, что означает «равная продолжительность ночей»). В своём ежегодном путешествии Земля достигает этих точек 21 марта и 21 сентября соответственно.

Поворот плоскости экватора относительно эклиптики приводит к тому, что равноденствия не фиксируются. Продолжительность каждого витка составляет около 25 868 лет. Это движение называется прецессией. Если нужно узнать реальное положение звезды в любой момент, необходимо проследить прецессию по небесным картам.

Происхождение плоскости орбит

Неслучайно солнце и планеты находятся почти на одном уровне. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Солнце было создано из межзвёздного материала, который породил предыдущие поколения звёзд, выпуская их в фазы красного гиганта и сверхновые. Это вещество имеет момент импульса, то есть оно вращается, поэтому структура диска образуется из-за центробежных сил, которые отталкивают вещество от оси.

Магнитно-гидродинамические процессы, вызывающие нестабильность вращения, образуют накопление вещества в центре протопланетного диска. Как только этот материал достигает предела критической массы, начинаются процессы термоядерного синтеза и гравитационный коллапс.

При этом Солнце производит излучение, которое пробивается из фотосферы в космос. Однако фотоны имеют импульс и оказывают давление излучения. Кроме того, Солнце испускает солнечный ветер, который также влияет на окружающую среду.

Радиационное давление и солнечный ветер сдувают оставшуюся материю, из которой возникло Солнце. Но не всю. Внутри диска скопления эти вещества сконденсировались под действием силы тяжести, образовав:

Эклиптика засвидетельствовала этот процесс, так как даже сегодня Солнце и планеты, образованные из первичного диска, располагаются в одной плоскости.

Путь Солнца по знакам зодиака

Известно, что тела движутся в небесной сфере, но их перемещение не хаотично, а ограничено узкой полосой, которая делит пространство пополам. Она проходит по 12 созвездиям зодиака.

Таблица созвездий, которые пересекает эклиптика Солнца

Также можно рассчитать, где Солнце находится в зодиаке, как это делали древние астрономы. Для этого нужно наблюдать, по каким созвездиям проходит эклиптика небесного светила, совершая полный круг каждый год, а также какое из последних созвездий зодиака восходит перед Солнцем или после него. Таким образом, каждый месячный период в течение года имеет свой зодиакальный знак.

Астрологи считают, что звёзды таинственным образом управляют жизнью в зависимости от того, под каким знаком человек родился. Однако нужно понимать, что знак, присваиваемый каждому месяцу в гороскопе, — это не созвездие, где Солнце находится в этом месяце, а то, где оно было в далёкие времена. Разница объясняется прецессией равноденствий.

Небесные тела и Луна

Планеты, видимые в небе, всегда находятся близко к эклиптике. Это означает, что их орбиты никогда не располагаются далеко от плоскости. Другими словами, большинство тел в солнечной системе движется почти в одной плоскости.

Орбита Луны пересекает эклиптику под небольшим углом около 5 градусов, поэтому она следует по своему пути через небесную сферу и зодиак. Одну половину времени Луна находится к северу от эклиптики, а другую половину — к югу. Если её тень встречает Землю, Солнце затмевается затенённой областью. Когда Земля закрывает Луну, наступает затмение. Оба эти процесса могут происходить только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии.

Луне требуется около месяца, чтобы совершить полный оборот вокруг Земли. За это время её орбита дважды пересекает эклиптику, переходя с одной стороны на другую.

Во время пересечения Солнце может располагаться в любом месте вдоль эклиптики, но обычно не на линии Земля — Луна. В некоторых случаях, однако, оно находится на ней. Когда это случается, Луна затмевает Солнце, так как располагается между ним и Землёй. Но если она занимает противоположную позицию, тогда тень нашей планеты отбрасывается на Луну.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой. Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым. На западе, прямо над заходящим Солнцем, будет видна блестящая планета Венера. Луна находится низко на востоке, чуть выше горизонта. Ещё выше можно увидеть Марс, который даст третью точку. Примерно через 2 часа поднимется Сатурн на востоке, определив ещё одну точку. Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Поскольку плоскости Луны и Земли немного отличаются, первая обычно проходит выше или ниже Солнца или тени нашей планеты. Исключением является место, где пересекаются две орбиты.

Источник

Содержание

Видимое движение Солнца

Поскольку Земле требуется один год, чтобы вращаться вокруг Солнца, видимое положение Солнца занимает один год, чтобы совершить полный оборот вокруг эклиптики. С чуть более чем 365 дней в году Солнце перемещается чуть менее чем на 1 ° к востоку. [5] ежедневно. Эта небольшая разница в положении Солнца по отношению к звездам заставляет любое конкретное пятно на поверхности Земли догонять (и стоять прямо к северу или югу от Солнца) каждый день примерно на четыре минуты позже, чем если бы Земля не вращалась по орбите; поэтому сутки на Земле длится 24 часа, а не примерно 23 часа 56 минут. звездный день. Опять же, это упрощение, основанное на гипотетической Земле, которая вращается с постоянной скоростью вокруг Солнца. Фактическая скорость, с которой Земля вращается вокруг Солнца, немного меняется в течение года, поэтому скорость, с которой кажется, что Солнце движется по эклиптике, также меняется. Например, Солнце находится к северу от небесного экватора примерно 185 дней в году и к югу от него примерно 180 дней. [6] Изменение орбитальной скорости составляет часть уравнение времени. [7]

Связь с небесным экватором

Ориентация Ось земли и экватор не фиксируются в пространстве, а вращаются вокруг полюса эклиптики с периодом около 26000 лет, процесс, известный как лунно-солнечный прецессия, так как в основном это связано с гравитационным эффектом Луна и солнце на Экваториальная выпуклость Земли. Точно так же не фиксируется сама эклиптика. Гравитационный возмущения других органов Солнечная система вызывают гораздо меньшее движение плоскости орбиты Земли и, следовательно, эклиптики, известное как планетарный прецессия. Совместное действие этих двух движений называется Общее прецессия, и меняет положение равноденствий примерно на 50 угловые секунды (около 0,014 °) в год. [10]

Еще раз, это упрощение. Периодические движения Луна и кажущиеся периодические движения солнце (фактически Земли на своей орбите) вызывают кратковременные периодические колебания малой амплитуды оси Земли и, следовательно, небесного экватора, известного как нутация. [11] Это добавляет периодический компонент к положению равноденствий; положения небесного экватора и (весеннего) равноденствия с полностью обновленными прецессией и нутацией называются истинный экватор и равноденствие; позиции без нутации являются средний экватор и равноденствие. [12]

Наклон эклиптики

Угловое значение наклона определяется путем наблюдения за движениями Земли и другие планеты на протяжении многих лет. Астрономы производят новые фундаментальные эфемериды как точность наблюдение улучшается и по мере понимания динамика увеличивается, и из этих эфемерид выводятся различные астрономические значения, включая наклон.

ε = 23° 27′ 08″.26 − 46″.845 Т − 0″.0059 Т 2 + 0″.00181 Т 3

куда ε наклон и Т является тропические века из B1900.0 к рассматриваемой дате. [15]

С 1984 г. Лаборатория реактивного движения серии DE компьютерных эфемерид взяли на себя основные эфемериды из Астрономический альманах. Наклон на основе DE200, который анализировал наблюдения с 1911 по 1979 год, был рассчитан:

ε = 23° 26′ 21″.45 − 46″.815 Т − 0″.0006 Т 2 + 0″.00181 Т 3

Основные эфемериды JPL постоянно обновляются. В Астрономический альманах на 2010 год указывает: [17]

ε = 23° 26′ 21″.406 − 46″.836769 Т − 0″.0001831 Т 2 + 0″.00200340 Т 3 − 0″.576×10 −6 Т 4 − 4″.34×10 −8 Т 5

Эти выражения для угла наклона предназначены для высокой точности за относительно короткий промежуток времени, возможно, несколько столетий. [18] Дж. Ласкар вычислил выражение на заказ Т 10 хорош для 0″.04 / 1000 лет более 10 000 лет. [14]

Все эти выражения предназначены для иметь в виду наклонность, то есть без нутации экватора. В истинный или мгновенная наклонность включает нутацию. [19]

Самолет Солнечной системы

Неизменная плоскость определяется угловой момент всей Солнечной системы, по сути, векторная сумма всех орбитальный и вращающийся угловые моменты всех тел системы; более 60% всего приходится на орбиту Юпитера. [20] Эта сумма требует точного знания каждого объекта в системе, что делает ее несколько неопределенной величиной. Из-за неопределенности относительно точного местоположения неизменной плоскости и из-за того, что эклиптика хорошо определяется видимым движением солнцеэклиптика используется в качестве базовой плоскости Солнечной системы как для точности, так и для удобства. Единственный недостаток использования эклиптики вместо неизменной плоскости состоит в том, что в геологических временных масштабах она будет двигаться против фиксированных контрольных точек на далеком фоне неба. [21] [22]

Небесная опорная плоскость

Эклиптические координаты удобны для указания положений Солнечная система объекты, как и большинство планет орбиты иметь маленький наклонности к эклиптике, и поэтому всегда появляются относительно близко к ней на небе. Поскольку орбита Земли, а следовательно, и эклиптика, очень мало перемещаются, это относительно фиксированная точка отсчета по отношению к звездам.

Из-за прецессионное движение равноденствия, эклиптические координаты объектов на небесной сфере непрерывно меняются. Для указания положения в эклиптических координатах необходимо указать конкретное равноденствие, то есть равноденствие определенной даты, известное как равноденствие. эпоха; координаты относятся к направлению равноденствия на эту дату. Например, Астрономический альманах [27] перечисляет гелиоцентрический положение Марс в 0ч Земное время, 4 января 2010 г. как: долгота 118 ° 09 ’15 «0,8, широта + 1 ° 43′ 16» 0,7, истинное гелиоцентрическое расстояние 1,6302454 а.е., среднее равноденствие и эклиптика даты. Это определяет среднее равноденствие от 4 января 2010 г. 0ч TT как указано выше, без добавления нутации.

Затмения

Поскольку орбита Луны наклонен к эклиптике всего на 5,145 °, а солнце всегда очень близко к эклиптике, затмения всегда возникают на нем или рядом с ним. Из-за наклона Лунас орбита, затмения случаются не каждый соединение и оппозиция Солнца и Луны, но только когда Луна находится около восходящий или нисходящий узел в то же время он находится в соединении (новый) или оппозиция (полный). Эклиптика названа так потому, что древние отмечали, что затмения происходят только тогда, когда Луна пересекает ее. [28]

Равноденствия и солнцестояния

Точные моменты равноденствия и солнцестояния времена, когда очевидное эклиптическая долгота (включая эффекты аберрация и нутация) из солнце составляет 0 °, 90 °, 180 ° и 270 °. Потому что возмущения из Орбита Земли и аномалии календарь, даты их не фиксированы. [29]

В созвездиях

Эклиптика в настоящее время проходит через следующие созвездия:

Астрология

Эклиптика образует центр зодиак, небесный пояс шириной около 20 °, через который солнце, Луна, и планеты всегда кажется движущимся. [31] Традиционно этот регион делится на 12 приметы 30 ° долготы, каждая из которых приблизительно соответствует движению Солнца за один месяц. [32] В древние времена знаки соответствовали примерно 12 созвездиям, расположенным на эклиптике. [33] Эти знаки иногда все еще используются в современной терминологии. «Первая точка Овна»был назван, когда Мартовское равноденствие Солнце действительно было в созвездии Овен; с тех пор он переехал в Рыбы потому что прецессия равноденствий. [34]

Источник