Видимые движения звезд, Солнца, Луны и планет

Видимые движения звезд, Солнца, Луны и планет

Если в ясную ночь пронаблюдать звездное небо в течение нескольких часов, то легко заметить, что небесный свод, как одно целое, со всеми находящимися на нем светилами плавно вращается около некоторой воображаемой оси, проходящей через место наблюдения. Это вращение небесного свода и светил называется суточным движением, так как одно полное обращение совершается за сутки. Вследствие суточного вращения звезды и другие небесные тела непрерывно меняют свое положение относительно сторон горизонта. Если наблюдать суточное движение звезд в северном полушарии Земли (но не близко к ее полюсу) и при этом стоять лицом к южной стороне горизонта, то их вращение происходит слева направо, т.е. "по часовой стрелке". На восточной стороне горизонта (если наблюдать не на полюсе Земли) звезды восходят, поднимаются выше всего над южной стороной горизонта и заходят на западной стороне. При этом каждая звезда всегда восходит в одной и той же точке восточной стороны горизонта и заходит всегда в одной и той же точке западной стороны. Максимальная высота над горизонтом для каждой данной звезды и для данного места наблюдения также всегда постоянна. Если же стать лицом к северной стороне горизонта, то наблюдения покажут, что одни звезды будут также восходить и заходить, а другие - описывать полные круги над горизонтом, вращаясь вокруг общей неподвижной точки. Эта точка называется северным полюсом мира. Приблизительное положение северного полюса мира на небе можно найти по положению самой яркой звезды в созвездии Малой Медведицы. Эта звезда на звездных картах обозначается буквой ст и за свою близость к северному полюсу мира называется Полярной звездой ( 1). Расстояние Полярной звезды от северного полюса мира в настоящее время меньше 1ё. Солнце и Луна, так же как и звезды, восходят на восточной стороне горизонта, выше всего поднимаются над южной и заходят на западной стороне. Но, наблюдая восход и заход этих светил, можно заметить, что в разные дни года они восходят, в отличие от звезд, в разных точках восточной стороны горизонта и заходят также в разных точках западной стороны. Так, Солнце в начале зимы восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Но с каждым днем точки его восхода и захода передвигаются к северной стороне горизонта. При этом с каждым днем Солнце в полдень поднимается над горизонтом все выше и выше, день становится длиннее, ночь - короче. В начале лета, достигнув некоторого предела на северо-востоке и на северо-западе, точки восхода и захода Солнца начинают перемещаться в обратном направлении, от северной стороны горизонта к южной. При этом полуденная высота Солнца и продолжительность дня начинают уменьшаться, а продолжительность ночи - увеличиваться. Достигнув некоторого предела в начале зимы, точки восхода и захода Солнца снова начинают передвигаться к северной стороне неба и все описанные явления повторяются. Из элементарных и не очень продолжительных наблюдений легко заметить, что Луна не остается все время в одном и том же созвездии, а переходит из одного созвездия в другое, передвигаясь с запада на восток примерно на 13ё в сутки. Перемещаясь по 12 созвездиям, Луна обходит полный круг по небу за 27,32 суток. Более тщательные и более продолжительные наблюдения показывают, что и Солнце, подобно Луне, перемещается по небу с запада на восток, проходя по тем же 12 созвездиям. Только скорость его перемещения значительно меньше, около 1ё в сутки, и весь путь Солнце проходит за год. Созвездия, по которым проходят пути Солнца и Луны, называются зодиакальными (от греческого слова зоон - животное). Названия их таковы: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. Первые три созвездия Солнце проходит в весенние месяцы, следующие три - в летние, еще три следующих - в осенние и, наконец, последние три - в зимние месяцы. Те созвездия, в которых в данное время находится Солнце, недоступны наблюдениям и становятся хорошо видны лишь приблизительно через полгода. Еще в глубокой древности среди звезд зодиакальных созвездий было замечено пять небесных светил, внешне очень похожих на звезды, но отличающихся от последних тем, что они не сохраняют одного и того же положения в созвездиях, а "блуждают" по ним подобно Солнцу и Луне. Эти тела были названы планетами, что значит "блуждающие светила". Древние римляне дали планетам имена своих богов: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В XVIII-XX вв. были открыты еще три планеты: Уран (в 1781 г.), Нептун (в 1846 г.) и Плутон (в 1930 г.). Планеты перемещаются по зодиакальным созвездиям большую часть времени с запада на восток, но часть пути и с востока на запад. Первое движение, т. е. такое же, как у Солнца и Луны, называется прямым, второе, с востока на запад, - попятным движением.

          Звёздные карты, небесные координаты  и время

Невооруженным глазом на всем небе можно  видеть примерно 6000 звезд, но мы видим  лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает  от нас Земля. Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной  его части, другие в это время  находятся высоко над головой, а  третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При  этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода - явление кажущееся, вызванное  вращением Земли. Картину того, что  в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности - 360°. Ведь сутки - это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса - 7,5°. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, - систему экваториальных координат. Как известно, положение  любого пункта на земном шаре можно  указать с помощью географических координат - широты и долготы. Географическая долгота (ф) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана, а географическая широта (L) - по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Обычно на звездном глобусе  изображаются не только звезды, но и  сетка экваториальных координат. По сути дела, звездным глобусом является модель небесной сферы, которая используется на уроках астрономии в школе. На этой модели нет изображений звезд, но зато представлены ось мира, небесный экватор и другие круги небесной сферы. Пользоваться звездным глобусом не всегда удобно, поэтому в астрономии (как и в географии) широкое  распространение получили карты  и атласы. Карту земной поверхности  можно получить, если все точки  глобуса Земли спроектировать на плоскость (поверхность цилиндра или  конуса). Проведя ту же операцию со звездным глобусом, можно получить карту звездного  неба. Познакомимся с простейшей подвижной  звездной картой. Расположим плоскость, на которой мы хотим получить карту, так, чтобы она касалась поверхности  глобуса в точке, где находится  северный полюс мира. Теперь надо спроектировать все звезды и сетку координат с глобуса на эту плоскость. Получим карту, подобную географическим картам Арктики или Антарктики, на которых в центре располагается один из полюсов Земли.

В центре нашей звездной карты  будет располагаться северный полюс  мира, рядом с ним Полярная звезда, чуть дальше остальные звезды Малой  Медведицы, а также звезды Большой  Медведицы и других созвездий, которые  находятся неподалеку от полюса мира. Сетка экваториальных координат  представлена на карте радиально  расходящимися от центра лучами и  концентрическими окружностями. На краю карты против каждого луча написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 ч). Луч, от которого начинается отсчет прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную знаком греческой буквы  «гамма». Склонение отсчитывается  по этим лучам от окружности, которая  изображает небесный экватор и имеет  обозначение 0°. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая  показывает, какое склонение имеет  объект, расположенный на этой окружности. В зависимости от звездной величины звезды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые  образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. Границы  созвездий обозначены пунктиром.

                Состав солнечной системы

Рассмотрим теперь, как  можно оценить средний химический . состав Солнечной системы в целом?

Здесь наиболее важным источником информации являются те же метеориты. Как уже говорилось, газ протосолнечной туманности, из которого впоследствии образовались планеты, был, за исключением летучих элементов, перемешан до довольно однородного состояния. Об этом говорит чрезвычайное постоянство химического состава, обнаруженное при изучении вещества Земли, метеоритов, лунных пород, при анализе состава солнечного ветра (потока частиц, испускаемого Солнцем) и при изучении содержания элементов на поверхности и в короне Солнца (по анализу спектральных линий).

Метеориты, разумеется, составляют очень небольшую долю общей массы  Солнечной системы. Однако если предполагать однородность состава для газа всей протосолнечной туманности, то химический состав хондритов Сl можно считать присущим всей Солнечной системе в целом. Во всяком случае это подтверждается тем, что за исключением инертных газов и других летучих элементов, химический состав хондритов С1 совпадает с составом солнечной поверхности, определенным по линиям в спектре солнечного излучения. Что же касается инертных газов, водорода и других летучих элементов, то их содержание в твердом веществе метеоритов невелико по сравнению с газом протосолнечной туманности. Представление об их распространенности в Солнечной системе можно получить из спектра излучения солнечной поверхности, а также из данных по регистрации солнечного ветра в высоких слоях земной атмосферы и на поверхности Луны. Однако для трех самых тяжелых стабильных инертных газов (аргона, криптона и ксенона), у которых не наблюдаются спектральные линии, степень распространенности в Солнечной системе оценивается косвенным образом. Дело в том, что существует некоторая зависимость элементов распространенности в Солнечной системе от их атомного номера. Она представлена на рис. 5, откуда видно, что распространенность элементов уменьшается от более легких к более тяжелым почти по экспоненциальному закону (немного различному для элементов с четными и нечетными атомными номерами). Если провести линию, соединяющую точки на графике этой зависимости, соответствующие элементам с атомными номерами 16 (сера) и 20 (кальций), то точка этой линии, соответствующая атомному номеру 18, как раз и даст степень распространенности аргона в Солнечной системе.

Рис. 5. Распространенность химических элементов в Солнечной  системе

Подобным же образом оценивается  содержание криптона и ксенона в  Солнечной системе. В заключение перечислим основные источники информации о распространенности химических элементов в Солнечной системе: для нелетучих элементов — из анализа хондритов С1; для летучих элементов, в том числе легких инертных газов (гелия, неона),— из анализа спектра излучения солнечной поверхности;

для тяжелых инертных газов (аргона, криптона, ксенона)— на основании  зависимости между степенью распространенности элемента в Солнечной системе  и их атомным номером (см. рис. 5), полученной Камероном и используемой в настоящее время как стандартной.

               Созвездия.

 Видимое движение  звёзд.

Звёздные карты, небесные

    координаты  и время.

Состав солнечной  системы.

                                              Выполнила: Яковлева Анастасия  11 «м» класс

                                              Преподаватель: Названова Л. С.