Эклиптика - Ecliptic

Если смотреть с орбиты Земли , кажется , что Солнце движется относительно неподвижных звезд , а эклиптика - это годовой путь, по которому Солнце следует на небесной сфере . Этот процесс повторяется в цикле продолжительностью чуть более 365 дней .

Эклиптики является плоскость на орбите Земли вокруг Солнца С точки зрения наблюдателя на Земле, движение Солнца вокруг небесной сферы в течение года отслеживает путь вдоль эклиптики на фоне звезд . Эклиптика является важной опорной плоскостью и основой эклиптической системы координат .

Видимое движение Солнца

Эклиптика - это видимый путь Солнца в течение года .

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 днями в году Солнце каждый день перемещается чуть менее чем на 1 ° к востоку. 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 него) каждый день примерно на четыре минуты позже, чем если бы Земля не вращалась по орбите; Следовательно, сутки на Земле длится 24 часа, а не примерно 23 часа 56 минут звездных суток . Опять же, это упрощение, основанное на гипотетической Земле, которая вращается с одинаковой 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 около 185 дней в году и к югу от него около 180 дней. Изменение орбитальной скорости составляет часть уравнения времени .

Из-за движения Земли вокруг центра масс Земля – Луна видимый путь Солнца слегка колеблется с периодом около одного месяца . Из - за дальнейших возмущений со стороны других планет в Солнечной системе Земля-Луна барицентр качается слегка вокруг среднее положение в сложной форме.

Связь с небесным экватором

Самолет из Земли «s орбиты проецируется во всех направлениях образуют опорную плоскость , известную как эклиптики. Здесь он показан спроецированным наружу (серый цвет) на небесную сферу вместе с земным экватором и полярной осью (зеленый цвет). Плоскость эклиптики пересекает небесную сферу по большому кругу (черный), по которому Солнце движется, как Земля. Пересечения эклиптики и экватора на небесной сфере - это точки весеннего и осеннего равноденствий (красный цвет), когда Солнце, кажется, пересекает небесный экватор.

Поскольку ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости ее орбиты, плоскость экватора Земли не компланарна плоскости эклиптики, а наклонена к ней под углом примерно 23,4 °, который известен как наклон эклиптики . Если экватор проецируется наружу на небесную сферу , образуя небесный экватор , он пересекает эклиптику в двух точках, известных как точки равноденствия . Солнце в своем видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор в этих точках, одна с юга на север, другая с севера на юг. Переход с юга на север известен как весеннее равноденствие , также известное как первая точка Овна и восходящий узел эклиптики на небесном экваторе. Переход с севера на юг - это осеннее равноденствие или нисходящий узел .

Ориентация земной оси и экватора не фиксируется в пространстве, а вращается вокруг полюсов эклиптики с периодом около 26000 лет, процесс, известный как лунно-солнечная прецессия , поскольку он в основном связан с гравитационным эффектом Луны и Солнца. на экваториальной выпуклости Земли . Точно так же не фиксируется сама эклиптика. Гравитационные возмущения других тел Солнечной системы вызывают гораздо меньшее движение плоскости орбиты Земли и, следовательно, эклиптики, известное как планетарная прецессия . Совместное действие этих двух движений называется общей прецессией и изменяет положение точек равноденствия примерно на 50 угловых секунд (примерно 0,014 °) в год.

Еще раз, это упрощение. Периодические движения Луны и кажущиеся периодические движения Солнца (фактически Земли на его орбите) вызывают кратковременные периодические колебания оси Земли и, следовательно, небесного экватора небольшой амплитуды, известные как нутация . Это добавляет периодическую составляющую к положению равноденствий; положения небесного экватора и (весеннего) равноденствия с полностью обновленными прецессией и нутацией называются истинным экватором и равноденствием ; позиции без нутации - средний экватор и равноденствие .

Наклон эклиптики

Наклон эклиптики - это термин, используемый астрономами для обозначения наклона экватора Земли по отношению к эклиптике или оси вращения Земли к перпендикуляру к эклиптике. Она составляет около 23,4 ° и в настоящее время уменьшается на 0,013 градуса (47 угловых секунд) за сто лет из-за планетных возмущений.

Угловое значение наклона определяется путем наблюдения за движением Земли и других планет в течение многих лет. Астрономы производят новые фундаментальные эфемериды по мере повышения точности наблюдения и понимания динамики , и из этих эфемерид выводятся различные астрономические значения, включая наклон.

Наклон эклиптики за 20 000 лет, из Ласкара (1986). Обратите внимание, что наклон за это время меняется только от 24,2 ° до 22,5 °. Красная точка представляет 2000 год.

До 1983 года наклон для любой даты рассчитывался из работы Ньюкомба , который примерно до 1895 года анализировал положение планет:

ε = 23 ° 27′08,26 ″ - 46,845 ″ T - 0,0059 ″ T 2 + 0,00181 ″ T 3

где ε - наклон, а T - тропические столетия от B1900.0 до рассматриваемой даты.

С 1984 года серия компьютерных эфемерид DE Лаборатории реактивного движения стала основной эфемеридой Астрономического альманаха . Угол наклона на основе DE200, который анализировал наблюдения с 1911 по 1979 год, был рассчитан:

ε = 23 ° 26′21,45 ″ - 46,815 ″ T - 0,0006 ″ T 2 + 0,00181 ″ T 3

где и далее T - это юлианские века от J2000.0 .

Основные эфемериды JPL постоянно обновляются. В Астрономическом альманахе на 2010 год указывается:

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

Эти выражения для угла наклона предназначены для обеспечения высокой точности за относительно короткий промежуток времени, возможно, несколько столетий. Дж. Ласкар вычислил выражение порядка T 10 good до 0,04 дюйма / 1000 лет на протяжении 10 000 лет.

Все эти выражения предназначены для среднего угла наклона, то есть без учета нутации экватора. Истинное или мгновенное наклонение включает нутацию.

Самолет Солнечной системы

Плоскость эклиптики, вид сверху.gif Вид сбоку в плоскости эклиптики.gif FourPlanetSunset hao annotated.JPG
Вид сверху и сбоку на плоскость эклиптики с планетами Меркурий , Венеру , Землю и Марс . Большинство планет вращается вокруг Солнца почти в той же плоскости, в которой вращается Земля, - эклиптике. Четыре планеты выстроились вдоль эклиптики в июле 2010 года, показывая, как планеты вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости. Фотография сделана на закате, глядя на запад над Суракартой, Ява, Индонезия.

Большинство крупных тел Солнечной системы вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости. Вероятно, это связано с тем, как Солнечная система образовалась из протопланетного диска . Вероятно, наиболее близкое текущее представление диска известно как неизменная плоскость Солнечной системы . Орбита Земли, и , следовательно, эклиптики, наклонена чуть больше , чем на 1 ° по отношению к неизменной плоскости орбиты Юпитера находится немного больше , чем 1 / 2 ° от него, и другие крупные планеты находятся в пределах около 6 °. Из-за этого большинство тел Солнечной системы выглядят очень близко к эклиптике в небе.

Неизменная плоскость определяется угловым моментом всей Солнечной системы, по сути, векторной суммой всех орбитальных и вращательных угловых моментов всех тел системы; более 60% всего приходится на орбиту Юпитера. 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 Солнца, эклиптика 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.

Небесная опорная плоскость

Видимое движение Солнца по эклиптике (красный цвет) на внутренней стороне небесной сферы . Эклиптические координаты отображаются красным цветом. Небесный экватор (синий) и экваториальные координаты (синяя), наклонены к плоскости эклиптики, по всей видимости, раскачивание по мере продвижения Солнца.

Эклиптика образует одну из двух фундаментальных плоскостей, используемых в качестве ориентира для позиций на небесной сфере, а другая - небесный экватор . Перпендикулярно эклиптике расположены полюса эклиптики , северный полюс эклиптики - это полюс к северу от экватора. Из двух фундаментальных плоскостей эклиптика ближе к неподвижности на фоне звезд, ее движение из-за прецессии планет составляет примерно 1/100 движения небесного экватора.

Сферические координаты , известные как эклиптическая долгота и широта или небесная долгота и широта, используются для определения положений тел на небесной сфере относительно эклиптики. Долгота измеряется положительно на восток от 0 ° до 360 ° по эклиптике от точки весеннего равноденствия, в том же направлении, в котором кажется, что движется Солнце. Широта измеряется перпендикулярно эклиптике, до + 90 ° к северу или -90 ° к югу до полюсов эклиптики, при этом сама эклиптика составляет 0 ° широты. Для полной сферической позиции также необходим параметр расстояния. Для разных объектов используются разные единицы измерения расстояния. В Солнечной системе используются астрономические единицы , а для объектов вблизи Земли используются радиусы Земли или километры . Соответствующая правая прямоугольная система координат также иногда используется; х Оу направлена в день весеннего равноденствия, то у оси х 90 ° на восток, а г ось к северному полюсу эклиптики; астрономическая единица - это единица измерения. Символы для эклиптических координат несколько стандартизированы; см. таблицу.

Краткое изложение обозначений эклиптических координат
Сферический Прямоугольный
Долгота Широта Расстояние
Геоцентрический λ β Δ
Гелиоцентрический л б р х , у , г

Эклиптические координаты удобны для определения положения объектов Солнечной системы, поскольку орбиты большинства планет имеют небольшие наклоны 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.

Наклон эклиптики более 200000 лет из Дзобека (1892 г.). Это наклон к эклиптике 101 800 г. н.э. Обратите внимание, что за это время эклиптика поворачивается только примерно на 7 °, тогда как небесный экватор совершает несколько полных циклов вокруг эклиптики. Эклиптика - относительно стабильный ориентир по сравнению с небесным экватором.

Из-за прецессионного движения точки равноденствия эклиптические координаты объектов на небесной сфере постоянно меняются. Указание положения в эклиптических координатах требует указания конкретного равноденствия, то есть равноденствия определенной даты, известной как эпоха ; координаты относятся к направлению равноденствия на эту дату. Например, астрономический альманах перечисляет гелиоцентрическое положение Марса в 0h земного время , 4 января 2010 года , как: долгота 118 ° 09'15.8 ", широта +-° 43'16.7", истинное гелиоцентрическое расстояние 1,6302454 AU, среднее равноденствия и эклиптика Дата. Это определяет среднее равноденствие 4 января 2010 г. в 0 ч TT, как указано выше , без добавления нутации.

Затмения

Поскольку орбита Луны наклонена к эклиптике всего на 5,145 °, а Солнце всегда находится очень близко к эклиптике, затмения всегда происходят на ней или рядом с ней. Из-за наклона орбиты Луны затмения происходят не при каждом соединении и противостоянии Солнца и Луны, а только тогда, когда Луна находится рядом с восходящим или нисходящим узлом, в то же время она находится в соединении ( новое ) или оппозиции ( полный ). Эклиптика названа так потому, что древние отмечали, что затмения происходят только тогда, когда Луна пересекает ее.

Равноденствия и солнцестояния

Позиции равноденствий и солнцестояний
  эклиптика экваториальный
долгота прямое восхождение
Мартовское равноденствие 0 °
Июньское солнцестояние 90 °
Сентябрьское равноденствие 180 ° 12ч
Декабрьское солнцестояние 270 ° 18ч

Точные моменты равноденствий и солнцестояний - это времена, когда кажущаяся эклиптическая долгота (включая эффекты аберрации и нутации ) Солнца составляет 0 °, 90 °, 180 ° и 270 °. Из - за возмущения на орбите Земли и аномалии календаря , даты их не фиксированы.

В созвездиях

Равнопрямоугольный график зависимости склонения от прямого восхождения современных созвездий с пунктирной линией, обозначающей эклиптику. Созвездия имеют цветовую маркировку в зависимости от семьи и года основания. (подробный вид)

Эклиптика в настоящее время проходит через следующие созвездия :

Астрология

Эклиптика образует центр зодиака , небесный пояс шириной около 20 ° по широте, через который, кажется, всегда движутся Солнце, Луна и планеты. Традиционно этот регион делится на 12 знаков 30 ° долготы, каждый из которых соответствует движению Солнца за один месяц. В древние времена знаки соответствовали примерно 12 созвездиям, расположенным по обе стороны эклиптики. Эти знаки иногда все еще используются в современной терминологии. « Первая точка Овна » была названа, когда Солнце мартовского равноденствия фактически находилось в созвездии Овна ; с тех пор он переместился в Рыбы из-за прецессии равноденствий .

Смотрите также

Примечания и ссылки

внешние ссылки