Определение полуденной линии по перемещению солнечного пятна. §5.2
В данной местности каждая звезда кульминирует всегда на одной и той же высоте над горизонтом, потому что ее угловое расстояние от полюса мира и от небесного экватора остается неизменным. Солнце же и Луна меняют высоту, на которой они кульминируют. Отсюда можно сделать вывод, что их положение относительно звезд (склонение) изменяется. Мы знаем, что Земля движется вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли. Проследим, как меняется вследствие этого положение обоих светил на небе.
Если по точным часам замечать промежутки времени между верхними кульминациями звезд и Солнца, то можно убедиться, что промежутки между кульминациями звезд на четыре минуты короче, чем промежутки между кульминациями Солнца. Объясняется это тем, что за время одного оборота вокруг оси (сутки) Земля проходит примерно 1 / 365 часть своего пути вокруг Солнца. Нам же кажется, что Солнце сдвигается на фоне звезд к востоку - в сторону, противоположную суточному вращению неба. Этот сдвиг составляет около 1°. Чтобы повернуться на такой угол, небесной сфере нужно еще 4 мин, на которые и "запаздывает" кульминация Солнца. Таким образом, в результате движения Земли по орбите Солнце за год описывает на небе относительно звезд большой круг, называемый эклиптикой (рис. 17).
Так как Луна совершает один оборот настречу вращению неба за месяц и потому проходит за сутки не 1°, а примерно 13°, то ее кульминации запаздывают ежесуточно уже не на 4 мин, а на 50 мин.
Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам (рис. 18). Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи.
Каково склонение Солнца в дни равноденствий?
Двигаясь по эклиптике, Солнце 22 июня отходит дальше всего от небесного экватора в сторону северного полюса мира (на 23°27"). В полдень для северного полушария Земли оно выше всего над горизонтом (на эту величину выше небесного экватора, см. рис. 17 и 18). День самый длинный, он называется днем летнего солнцестояния .
Большой круг эклиптики пересекает большой круг небесного кватора под углом 23°27". На столько же Солнце бывает ниже кватора в день зимнего солнцестояния , 22 декабря (см. рис. 17 и 18). Таким образом, в этот день высота Солнца в верхней кульминации уменьшается по сравнению с 22 июня на 46°54", и день самый короткий. (Из курса физической географии вы знаете, что различия в условиях освещения и нагревания Земли Солнцем определяют ее климатические пояса и смену времен года.)
Обожествление Солнца в древности породило мифы, описывающие периодически повторяющиеся события "рождения", "воскресения" "бога-Солнца" в течение года: умирание природы зимой, ее возрождение весной и т. п. Христианские праздники носят в себе следы культа Солнца.
Путь Солнца пролегает через 12 созвездий, называемых зодиакальными (от греческого слова зоон - животное), а их совокупность называется поясом зодиака. В него входят следующие созвездия: Рыбы , Овен , Телец , Близнецы , Рак , Лев , Дева , Весы , Скорпион , Стрелец , Козерог , Водолей . Каждое зодиакальное созвездие Солнце проходит около месяца. Точка весеннего равноденствия (одно из двух пересечений эклиптики с небесным экватором) находится в созвездии Рыб.
Понятно, что в полночь верхнюю кульминацию проходит зодиакальное созвездие, противоположное тому, в котором находится Солнце. Например, в марте Солнце проходит по созвездию Рыб, а в полночь кульминирует созвездие Девы.
Итак, мы убедились, что видимое движение Луны, которая обращается вокруг Земли, и Солнца, вокруг которого обращается Земля, обнаруживается и описывается одинаково. И на основе только этих наблюдений нельзя решить, движется ли Солнце вокруг Земли или Земля вокруг него.
Планеты перемещаются на фоне звездного неба более сложным образом. Они движутся то в одну, то в другую сторону, иногда медленно выписывая петли (рис. 19). Это обусловлено сочетанием их истинного движения с движением Земли. На звездном небе планеты (в переводе с древнегреческого "блуждающие") не занимают постоянного места, так же как Луна и Солнце. Поэтому на карте звездного неба положение Солнца, Луны и планет можно указать лишь для определенного момента.
Пример решения задачи
Задача. Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в дни летнего и зимнего солнцестояния.
Обратите внимание на то, как связана разность полуденных высот Солнца в дни солнцестояний (для каждого города) с различием его склонения в эти даты.
Сравните различие высоты Солнца в один и тот же день в этих двух городах с разностью их географических широт. Сделайте вывод.
Как, зная в день летнего солнцестояния высоту Солнца в полдень в одном из городов, можно вычислить его высоту в другом городе?
Упражнение 4
1. На какой географической широте Солнце в день летнего солнцестояния кульминирует в зените?
2. В какие дни года Солнце достигает зенита для наблюдателя, находящегося на земном экваторе?
3. Определите географическую широту пункта, в котором в день зимнего солнцестояния кульминация Солнца происходит в точке юга.
Задание 3
1. Найдите 12 зодиакальных созвездий на звездной карте. Пользуясь подвижной картой звездного неба, определите, какие из них будут видны над горизонтом в вечер наблюдения.
2. По "Школьному астрономическому календарю" найдите координаты планет в данное время и определите по карте, в каком созвездии они находятся. Найдите их вечером на небе.
1. Какова географическая широта места наблюдения, если 22 июня Солнце находится в полдень на высоте 58° 34"?90° - 58° 34" = 31° 26"
2. Из Москвы (n=2) самолет вылетел в 23ч45мин и прибыл в Новосибирск (n=5) в 6ч 08мин. Сколько времени он находился в полете?
24-00 – 23-45 + 6-08 = 6-23 время, затраченное на перелет без учета поясного времени
Разница во времени между Москвой и Новосибирском = 3 часа. 6-23 – 3 часа = 3-23
3-23 часа время перелета
3. Каково склонение точки зенита? Какова полуденная высота Солнца в Краснозерске (φ=53° 58"с.ш.) 21 марта?
4. Из Владивостока (n=9) в 14ч20мин отправлена телеграмма в Санкт-Петербург (n=2) , где она доставлена адресату в 11ч25мин. Сколько времени прошло с момента отправки телеграммы до ее доставки адресату?
Разница во времени между Владивостоком и СПб = 7 часов. Когда во Владивостоке 14-20, в СПб 7-20. 11-25 – 7-20 = 4-05.
Следовательно, на доставку потребовалось 4 часа 05 минут.
5. В 18ч32мин по местному времени штурман корабля принял сигнал московского времени, переданный в 11ч. Определите долготу корабля, если известна долгота Москвы (2ч30 м).
2часа = 30°; 60 временных минут соответствуют 15°, следовательно, 30 временным минутам соответствует 7,5°. Соответственно, долгота Москвы 37,5°в.д.
Разница во времени между кораблем и Москвой 7часов 32 минуты.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 7 часов соответствует 105° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5°; 4 временным минутам соответствует 1°; 2 временным минутам соответствует 0,5°. Таким образом, 7ч 32м соответствуют 113°.
Корабль расположен к востоку от Москвы на 113°.
Следовательно, долгота корабля 113 + 37,5 =150,5°в.д.
6. В каком месте на Земле два раза в году Солнце находится в зените? Ответ поясните.
2 раза в году Солнце находится в зените над территорией, расположенной между тропиками.
22.06 Солнце переходит с северного тропика на юг, 22.12 Солнце переходит с южного тропика.
7. В какой день года проводилось наблюдение в Новосибирске (φ=55°), если полуденная высота Солнца оказалась равной 32° 15"?
90 – φ – склонение Солнца= 32° 15"
90 – 55 – склонение Солнца= 32° 15"
90 – 55 – 32° 15" = склонение Солнца
2° 45" = склонение Солнца.
Минимальное значение полуденной высоты Солнца в Новосибирске равно 90° – 55° – 23,5° = 11,5°
Полуденная высота Солнца в Новосибирске в день равноденствия равна 90° – 55° = 35°
Следовательно, при полуденной высоте Солнца равной 32° 15" склонение будет отрицательным. Т.е. в этот день Солнце расположено в южном полушарии
23,5° соответствуют 1410 угловым минутам
Солнце за 93 дня перемещается на 1410 угловых минут
Солнце за 1 день перемещается 15 угловых минут. 2° 45" соответствует 165". Чтобы переместиться на 2° 45" Солнцу требуется 11 дней. Следовательно, Солнце на 11 дней отстоит от дня осеннего равноденствия. 23.09 – 11 дней = 12.09.
Следовательно, наблюдения в Новосибирске проводились 12.09
8. Определите местное время в Новосибирске (λ=5ч32 м), если часы показывают среднее московское время (n = 2) 18ч38мин.
Новосибирск расположен к востоку от Москвы.
= 5ч32м означает, что Новосибирск отстоит от Гринвича на это время.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 5 часов соответствует 75° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5°; 4 временным минутам соответствует 1°; 2 временным минутам соответствует 0,5°. Таким образом, 5ч 32м соответствуют 83° долготы.
Следовательно, долгота Новосибирска 83°в.д.
Среднее московское время соответствует 30°в.д., т.к. московский пояс 2-ой, средний меридиан кратен 15°.
Таким образом, разница в долготах между временем Новосибирска и средним московским составляет 53°.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 3 часам соответствует 45° долготы;
53° - 45° = 8°
7,5° соответствует 30 временным минутам; 0,5° соответствует 2 временным минутам
Таким образом, 53° долготы соответствуют 3ч 32м
18ч38м + 3ч 32м = 22ч10м – местное время в Новосибирске.
9. Осенью охотник пошел в лес по направлению Полярной звезды. Как он должен возвращаться обратно, руководствуясь положением Солнца?
Направление на Полярную звезду – есть направление на север. Осень астрономически приходится на период близкий к дню осеннего равноденствия. Поэтому день и ночь примерно равны. Следовательно, по дороге в лес (а это утро) Солнце должно быть справа по ходу движения. На обратном пути охотник идет на юг вечером, следовательно, Солнце располагается на западе. Солнце должно быть справа.
10. Где Солнце в один и тот же день бывает выше: в Новосибирске (φ =55°), или в Москве (φ =55° 45"). Какова разность высот Солнца?
В один и тот же день Солнце имеет одинаковое склонение для пунктов расположенных в одном полушарии между соответствующим тропиком и полюсом. Следовательно, высота зависит от широты места. Чем широта ниже, тем при прочих равных условиях полуденная высота Солнца выше. Разность высот Солнца для 2 пунктов при измерении в один день различается на разницу широт
В один и тот же день полуденная высота Солнца выше в Новосибирске
В один и тот же день полуденная высота Солнца выше в Новосибирске, чем в Москве на 45"
11. Определите местное время в пункте, географическая долгота которого 7ч46 м, если часы в Москве (λ =2ч30 м) показывают время 18ч38мин.
Пункт расположен к востоку от Москвы.
λ= 2ч30м означает, что Москва отстоит от Гринвича на это время.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 2 часа соответствует 30° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5
λ= 7ч46м означает, что пункт отстоит от Гринвича на это время
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 7 часам соответствуют 105° долготы;
4 временным минутам соответствует 1°, следовательно, 44 временным минутам соответствует 11°.
0,5° соответствует 2 временным минутам
долгота пункта 105° + 11°+ 0,5° = 116,5°в.д.
Таким образом, разница в долготах между московским временем и данным пунктом составляет 116,5° - 37,5° = 79°
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 75° долготы соответствуют5 часам;
4 временным минутам соответствует 1°; следовательно, 4° соответствуют 16 временным минутам.
Следовательно, разница между Москвой и пунктом разница во времени 5ч16м.
18ч38м + 5ч 16м = 23ч54м – местное время в данном пункте.
12. Между какими точками восходит и заходит Солнце в день зимнего солнцестояния?
22.12 Солнце всходит в точке ю-в и заходит в точке ю-з
13. В Москве (λ =2ч30 м, n=2) часы показывают время 18ч50мин. Какое в этот момент местное и поясное время в Омске (λ =4ч54 м, n=5)?
Разница между Москвой и Омском по поясному времени составляет 3ч.
Омск восточнее Москвы. Следовательно, 18ч50мин + 3ч = 21ч50мин
Поясное время в Омске 21ч50мин
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 2 часа соответствуют 30° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5
Таким образом, 2ч 30м соответствуют 37,5°в.д.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 4 часа соответствуют 60° долготы;
4 временным минутам соответствует 1°, следовательно,52 минутам соответствуют 13° долготы
2 временным минутам соответствует 0,5° долготы
Таким образом, 4ч54 м соответствуют 73,5°в.д.
Разница долгот между Москвой и Омском составляет 73,5°в.д. - 37,5°в.д. =36° долготы.
15° долготы соответствуют 1 часу; 1° долготы соответствует 4 временным минутам.
Таким образом, 36° долготы соответствуют 2 часа 24 минуты.
18ч50мин + 2ч24мин = 21ч14мин
Местное время в Омске 21ч14минут
14. Между какими точками восходит и заходит Солнце в день летнего солнцестояния?
22.06 Солнце всходит в точке с-в и заходит в точке с-з
15. Какова долгота места наблюдения, если наблюдатель заметил, что солнечное затмение началось в 13ч52м, а должно быть в 7ч15м по Гринвичу?
13ч52м – 7ч15м = 6ч37м – расстояние места наблюдения от Гринвича.
15° долготы соответствуют 1 часу; 6 ч соответствуют 90° долготы
1° долготы соответствует 4 временным минутам; 36 минутам соответствуют 9° долготы
60 угловым минутам соответствуют 4 временные минуты
15 угловым минутам соответствует 1 временная минута
Следовательно, долгота места наблюдения 99°15"в.д.
16. На какой географической широте полуденная высота Солнца не превышает 23° 26"?
Максимальная полуденная высота наблюдается в северном полушарии в день летнего солнцестояния и в южном полушарии в день зимнего солнцестояния. В этот день солнечное склонение имеет + 23°26".
h = 90° – φ + 23°26"; следовательно при h = 23°26" φ = 90° - 23°26" + 23°26" = 90°
Полуденная высота Солнца не превышает 23°26" на широте северного полюса 22.06 и южного полюса 22.12.
а) Для наблюдателя на северном полюсе Земли (j = + 90°) незаходящими светилами являются те, у которых d-- і?? 0, а невосходящими те, у которых d --< 0.
Таб.1. Высота полуденного Солнца в разных широтах
Положительное склонение у Солнца бывает с 21 марта по 23 сентября, а отрицательное - с 23 сентября по 21 марта. Следовательно, на северном полюсе Земли Солнце приблизительно полгода бывает незаходящим, а полгода - невосходящим светилом. Около 21 марта Солнце здесь появляется над горизонтом (восходит) и вследствие суточного вращения небесной сферы описывает кривые, близкие к окружности и почти параллельные горизонту, поднимаясь с каждым днем все выше и выше. В день летнего солнцестояния (около 22 июня) Солнце достигает максимальной высоты h mах = + 23° 27" . После этого Солнце начинает приближаться к горизонту, высота его постепенно уменьшается и после дня осеннего равноденствия (после 23 сентября) оно скрывается под горизонтом (заходит). День, длившийся полгода, кончается и начинается ночь, которая длится также полгода. Солнце, продолжая описывать кривые, почти параллельные горизонту, но под ним, опускается все ниже и ниже, В день зимнего солнцестояния (около 22 декабря) оно опустится под горизонт на высоту h min = - 23° 27" , а затем снова начнет приближаться к горизонту, высота его будет увеличиваться, и перед днем весеннего равноденствия Солнце снова появится над горизонтом. Для наблюдателя на южном полюсе Земли (j = - 90°) суточное движение Солнца происходит подобным же образом. Только здесь Солнце восходит 23 сентября, а заходит после 21 марта, и поэтому когда на северном полюсе Земли ночь, на южном - день, и наоборот.
б) Для наблюдателя на северном полярном круге (j = + 66° 33" ) незаходящими являются светила с d --і + 23° 27" , а невосходящими - с d < - 23° 27". Следовательно, на северном полярном круге Солнце не заходит в день летнего солнцестояния (в полночь центр Солнца только касается горизонта в точке севера N ) и не восходит в день зимнего солнцестояния (в полдень центр солнечного диска только коснется горизонта в точке юга S, а затем снова опустится под горизонт). В остальные дни года Солнце на этой широте восходит и заходит. При этом максимальной высоты в полдень оно достигает в день летнего солнцестояния (h max = + 46° 54"), а в день зимнего солнцестояния его полуденная высота минимальна (h min = 0°). На южном полярном круге (j = - 66° 33") Солнце не заходит в день зимнего солнцестояния и не восходит в день летнего солнцестояния.
Северный и южный полярные круги являются теоретическими границами тех географических широт, где возможны полярные дни и ночи (дни и ночи, длящиеся больше 24 часов).
В местах, лежащих за полярными кругами, Солнце бывает незаходящим или невосходящим светилом тем дольше, чем ближе место к географическим полюсам. По мере приближения к полюсам продолжительность полярных дня и ночи увеличивается.
в) Для наблюдателя на северном тропике (j --= + 23° 27") Солнце всегда является восходящим и заходящим светилом. В день летнего солнцестояния оно в полдень достигает максимальной высоты h max = + 90°, т.е. проходит через зенит. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует к югу от зенита. В день зимнего солнцестояния его минимальная полуденная высота h min = + 43° 06".
На южном тропике (j = - 23° 27") Солнце также всегда восходит и заходит. Но на максимальной полуденной высоте над горизонтом (+ 90°) оно бывает в день зимнего солнцестояния, а на минимальной (+ 43° 06" ) - в день летнего солнцестояния. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует здесь к северу от зенита.
В местах, лежащих между тропиками и полярными кругами, Солнце восходит и заходит каждый день года. Полгода здесь продолжительность дня больше продолжительности ночи, а полгода - ночь продолжительнее дня. Полуденная высота Солнца здесь всегда меньше 90° (кроме тропиков) и больше 0° (кроме полярных кругов).
В местах, лежащих между тропиками, Солнце бывает в зените два раза в году, в те дни, когда его склонение равно географической широте места.
г) Для наблюдателя на экваторе Земли (j --= 0) все светила, в том числе и Солнце, являются восходящими и заходящими. При этом 12 часов они находятся над горизонтом, a 12 часов - под горизонтом. Следовательно, на экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. Два раза в году Солнце в полдень проходит в зените (21 марта и 23 сентября).
С 21 марта по 23 сентября Солнце на экваторе кульминирует в полдень к северу от зенита, а с 23 сентября по 21 марта - к югу от зенита. Минимальная полуденная высота Солнца здесь будет равна h min = 90° - 23° 27" = 66° 33" (22 июня и 22 декабря).
10-11 класс
Задание № 1
1. Восход и заход звёзд
2. Смена фаз Луны
4. Восход и заход Солнца
5. Солнечные затмения
6. Приливы
Задание № 2
( Замечание
Задание № 3
Задание № 4
h
Задание № 5
Критерии оценивания
Всероссийская олимпиада школьников
Школьный этап олимпиады по астрономии 2017-2018 учебного года
10-11 класс
Время на выполнение работы 60 минут
Задание № 1
Из приведённого списка явлений выберите те, которые вызваны, кроме всего прочего, вращением Луны вокруг Земли. Ответ запишите в виде последовательности цифр.
1. Восход и заход звёзд
2. Смена фаз Луны
3. Смена сезонов года (зима, весна, лето, осень)
4. Восход и заход Солнца
5. Солнечные затмения
6. Приливы
Ответ: 2,5,6.
За каждый правильный из трех ответов 5 баллов. Максимально 15 баллов.
Задание № 2
Зимнее солнцестояние состоялось 22 декабря 2015 года, а весеннее равноденствие произойдёт 20 марта 2016 года. Сколько дней пройдёт между этими событиями?
( Замечание . Считать, что между 1 и 2 декабря проходит 1 день.)
Ответ: 89 – за правильный ответ 10 баллов.
Задание № 3
Задача. Сириус (α Большого Пса = - 17) был в верхней кульминации на высоте 10. Чему равна широта места наблюдения?
Ответ:
Дано: Решение:
δ= склонение Сириуса дано в условиях задачи. Из формулы
h находим, что широта.
φ =?
Ответ:
За правильные расчеты 10 баллов, за правильно выбранную формулу 5 баллов. Максимально - 10 баллов.
Задание № 4
Определите полуденную высоту Солнца h в Архангельске () и в Ашхабаде () в дни летнего и зимнего солнцестояния.
Ответ:
Дано:
Найти:
Решение: приближенные значения широты Архангельска () и Ашхабада () даны в условиях задачи. Склонения Солнца в дни летнего и зимнего солнцестояний известны.
По формуле находим: , .
За каждую правильно посчитанную высоту по 5 баллов. Максимально 20 баллов.
Задание № 5
Сколько времени для наблюдателя, находящегося на Луне, проходит от одной кульминации звезды до следующей?
Ответ: 27,3 суток. Этот промежуток времени – период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчета, связанной со звездами (сидерический месяц). Кульминация светила – момент пересечения небесного меридиана.
За правильный ответ 10 баллов.
Максимальное количество баллов за все задания: 65 баллов
Большой круг эклиптики пересекает большой круг небесного
экватора под углом 23°27" В день летнего солнцестояния, 22 ию-
ня, Солнце поднимается в полдень над горизонтом выше точки, в
которой небесный экватор пересекает меридиан на эту величину
(рис. 17). На столько же Солнце бывает ниже экватора в день
зимнего солнцестояния, 22 декабря. Таким образом, высота Солн-
ца в верхней кульминации меняется в течение года на 46°54".
Понятно, что в полночь в верхней кульминации бывает зодиака-
льное созвездие, противоположное тому, в котором находится Солн-
це. Например, в марте Солнце проходит по созвездию Рыбы, а в
полночь кульминирует созвездие Девы. На рисунке 18 показаны
суточные пути Солнца над горизонтом в дни равноденствий и солн-
цестояний для средних широт (вверху) и экватора Земли (внизу)
Рис. 18. Суточные пути Солнца над
горизонтом в разные вре-
мена года при наблюде-
ниях: а - в средних гео-
графических широтах;
б - на экваторе Земли.
Рис. 19. Экваториальные коорди-
наты.
2 1. Найдите 12 зодиакальных созвездий
на звездной карте и по возможности
отыщите некоторые из них на небе.
2. С помощью эклиметра или гномона
(известного вам из физической геогра-
фии), хотя бы раз в месяц измеряйте
высоту Солнца над горизонтом около
полудня в течение нескольких месяцев.
Построив график изменения высоты
Солнца со временем, вы получите кри-
вую, по которой можно, например,
нанести часть эклиптики на звездную
карту, учитывая, что Солнце за месяц
смещается на звездном небе к восто-
ку примерно на 30°.
f .ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ,
НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ
И ВРЕМЯ
1. Карты и координаты.
Чтобы сде-
лать звездную карту, изображаю-
щую созвездия на плоскости, надо
знать координаты звезд. Коор-
динаты звезд относительно гори-
зонта, например высота, хотя и
наглядны, но непригодны для со-
ставления карт, так как все вре-
мя меняются. Надо использовать
такую систему координат, которая
вращалась бы вместе со звезд-
ным небом. Она называется эква-
ториальной системой. В
ней одной координатой является
угловое расстояние светила от
небесного экватора, называемое
склонением б (рис. 19). Оно ме-
няется в пределах ±90° и считает-
ся положительным к северу от эк-
ватора и отрицательным - к югу.
Склонение аналогично гео-
графической широте
Вторая координата аналогична
географической долготе и называ-
ется прямым восхожде-
нием а.
Точна весеннего
равноденствия
Прямое восхождение светила М
измеряется углом между плоскостя-
ми большого круга, проведенного че-
рез полюсы мира и данное свети-
ло М, и большого круга, проходя-
щего через полюсы мира и точку
весеннего равноденствия
(рис. 19).
Этот угол отсчитывают от точки ве-
сеннего равноденствия Т против хода
часовой стрелки, если смотреть с се-
верного полюса. Он изменяется от О
до 360° и называется прямым вос-
хождением потому, что звезды, рас-
положенные на небесном экваторе,
восходят в порядке возрастания их
прямого восхождения. В этом же по-
рядке они кульминируют друг за дру-
гом. Поэтому а выражают обычно
не в
угловой мере, а во временной,
и исходят из того, что небо за 1 ч поворачивается на 15°, а за 4 мин -
на Г. Поэтому прямое восхождение 90° иначе будет 6 ч, а
7 ч 18 мин = 109°30/. В единицах времени по краям звездной
карты надписывают прямые восхождения.
Существуют также и звездные глобусы, где звезды изображены
на сферической поверхности глобуса.
На одной карте можно изобразить без искажений только часть
звездного неба Начинающим пользоваться такой картой трудно,
потому что они не знают, какие созвездия видны в данное время
и как они расположены относительно горизонта. Удобнее подвиж-
ная карта звездного неба. Идея ее устройства проста. На карту
наложен круг с вырезом, изображающим линию горизонта. Вырез
горизонта эксцентричен, и при вращении накладного круга в вы-
резе будут видны созвездия, находящиеся над горизонтом в разное
время. Как пользоваться такой картой, сказано в приложении VII.
3 1. Выразите 9 ч 15 мин 11 с в градусной мере.
По таблице координат ярких звезд, данной в приложении IV, найдите
на звездной карте некоторые из указанных звезд.
По карте отсчитайте координаты нескольких ярких звезд и проверьте себя,
используя таблицу из приложения IV.
По «Школьному астрономическому календарю» найдите координаты планет
в данное время и определите по карте, в каком созвездии они находятся.
Найди.е их вечером на небе.
Пользуясь подвижной картой звездного неба, определите, какие зодиакальные
созвездия будут видны над горизонтом в вечер наблюдения.
2. Высота светил в кульминации.
Найдем зависимость между вы-
сотой h светила М в верхней кульминации, его склонением 6
и широтой местности ф.
Рис. 20. Высота светила в верхней
кульминации.
На рисунке 20 изображены отвесная линия ZZ", ось мира
РР" и проекции небесного экватора EQ и линии горизонта NS
(полуденная линия) на плоскость небесного меридиана (PZSP"N)
Угол между полуденной линией NS и осью мира РР" равен, как
мы знаем, широте местности
небесного экватора к горизонту, измеряемый углом
равен (рис. 20). Звезда М со склонением 6, кульминирующаяк югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту +
Из этой формулы видно, что географическую широту можно опреде-
лить, измеряя высоту любой звезды с известным склонением 6 в
верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если звезда
в момент кульминации находится к югу от экватора, то ее склонение
отрицательно.
4 1. Сириус
(а Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на
высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Для нижеследующих упражнений географические координаты городов можно
отсчитать по географической карте.
На какой высоте в Ленинграде бывает верхняя кульминация Антареса
(а Скорпиона, см. приложение IV)?
Каково склонение звезд, которые в вашем городе кульминируют в зените?
в точке юга?
Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в
дни летнего и зимнего солнцестояния.
3. Точное время.
Для измерения коротких промежутков времени
в астрономии основной единицей является средняя длитель-
ность солнечных суток, т. е. средний промежуток времени
между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра
Солнца. Среднее значение- приходится использовать, потому что
в течение года длительность солнечных суток слегка колеблется.
Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по
кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного
меняется. Это и вызывает небольшие неравномерности в видимом
движении Солнца по эклиптике в течение года.
Момент верхней кульминации центра Солнца, как мы уже гово-
рили, называется истинным полднем. Но для проверки часов,
для определения точного времени нет надобности отмечать по ним
именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать мо-
менты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации
любой звезды и Солнца точно известна для любого времени.
Поэтому для определения точного времени с помощью специальных
оптических приборов отмечают моменты кульминаций звезд и прове-
ряют по ним правильность хода часов, «хранящих» время. Определя-
емое таким образом время было бы абсолютно точным, если бы
наблюдаемое вращение небосвода происходило со строго постоянной
угловой скоростью. Однако оказалось, что скорость вращения
Земли вокруг оси, а следовательно и видимое вращение небесной
сферы, испытывает со временем очень небольшие изменения. Поэ-
тому для «хранения» точного времени сейчас используются специ-
альные атомные часы, ход которых контролируется колебательными
процессами в атомах, происходящими на неизменной частоте.
Часы отдельных обсерваторий сверяются по сигналам атомного
времени. Сравнение времени, определяемого по атомным часам и
по видимому движению звезд, позволяет исследовать неравномер-
ности вращения Земли.
Определение точного времени, его хранение и передача по ра-
дио всему населению составляют задачу службы точного
времени, которая существует во многих странах.
Сигналы точного времени по радио принимают штурманы морско-
го и воздушного флота, многие научные и производственные орга-
низации, нуждающиеся в знании точного времени. Знать точное
время нужно, в частности, и для определения географических дол-
гот разных пунктов земной поверхности.