"Астрономия (базовый уровень)", Левитан Е.П.
Звёздное небо кажется вращающимся в течение суток, хотя это главным образом следствие вращения Земли вокруг своей оси. Звёзды описывают на небесной сфере окружности вокруг небесного полюса, восходят и заходят либо остаются над горизонтом. Вид картины зависит от широты наблюдателя и положения светила. Знание суточного движения помогает определить высоту звезды, момент её кульминации и возможность наблюдения.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Суточное движение светил — видимое перемещение звёзд и других небесных тел по небесной сфере за сутки. Оно возникает не потому, что все звёзды быстро обращаются вокруг Земли, а из-за вращения Земли вокруг своей оси. Это понятие нужно, чтобы объяснять смену положения светил в течение ночи.
Небесный полюс — точка пересечения оси вращения Земли с небесной сферой. Поскольку Земля вращается вокруг этой оси, звёзды кажутся обращающимися вокруг полюса. Положение полюса помогает представить направление суточных путей и оценить высоту светил.
Кульминация — прохождение светила через небесный меридиан, большую окружность небесной сферы через полюса и точки севера и юга. При верхней кульминации звезда достигает наибольшей высоты, а при нижней — наименьшей. Эти моменты позволяют сравнивать положение звезды в разные часы.
Незаходящие светила — звёзды, которые в данном месте наблюдения не опускаются за горизонт. Они всё время находятся над горизонтом и совершают полный видимый круг вокруг небесного полюса. Одна и та же звезда может быть незаходящей на одной широте и восходящей и заходящей на другой.
Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Наблюдатель вместе с поверхностью Земли поворачивается в этом направлении, поэтому небесная сфера кажется движущейся наоборот — с востока на запад. Так объясняются восход звёзд на востоке, их перемещение по небу и заход на западе.
Звёзды находятся от нас на огромных расстояниях, поэтому за сутки их собственные перемещения почти не влияют на вид созвездий. При вращении Земли меняется направление взгляда наблюдателя, а взаимное расположение звёзд остаётся практически тем же. Поэтому звёзды кажутся точками, движущимися по окружностям вокруг небесного полюса.
Эти окружности параллельны небесному экватору, потому что суточное вращение происходит вокруг оси Земли. Положение звезды относительно небесного экватора определяет размер и расположение её видимого пути. Одни окружности пересекают горизонт, а другие целиком лежат над ним или под ним.
Высота небесного полюса над горизонтом равна географической широте места наблюдения. На экваторе полюс находится на горизонте, а при движении к северу его высота увеличивается; на Северном полюсе она достигает 90°. Поэтому при смене широты меняется наклон суточных окружностей звёзд к горизонту и число незаходящих светил.
В течение суток звезда обычно дважды пересекает небесный меридиан. В верхней кульминации она проходит его над горизонтом и находится выше всего, а в нижней — ниже всего; для некоторых звёзд нижняя кульминация может происходить под горизонтом. Между этими моментами высота звезды непрерывно изменяется.
| Тип звезды | Условие относительно небесного полюса и широты места | Видимый путь | Восход и заход |
|---|---|---|---|
| Звезда, восходящая и заходящая | Суточная окружность пересекает горизонт | Часть пути над горизонтом, часть под ним | Восходит на востоке и заходит на западе |
| Незаходящая звезда | Суточная окружность целиком находится над горизонтом | Полная окружность вокруг небесного полюса | Не восходит и не заходит |
| Невидимая звезда | Суточная окружность целиком находится под горизонтом | Путь недоступен наблюдателю | Не восходит над горизонтом |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите широту места и положение звезды относительно небесного полюса. Затем представьте её суточную окружность и проверьте, пересекает ли она горизонт. Если пересекает — звезда восходит и заходит, если целиком находится выше или ниже горизонта — соответственно является незаходящей или невидимой.
На одной и той же широте границы между этими группами зависят от положения звезды. Чем ближе звезда к небесному полюсу, тем больше вероятность, что её окружность не пересечёт горизонт. Поэтому таблица описывает не постоянное свойство звезды, а результат наблюдения из конкретного места.
Наблюдатель видит, что звёзды за ночь перемещаются с востока на запад. Нужно определить причину этого направления, не принимая видимое движение за настоящее обращение звёзд вокруг Земли.
Ответ: звёзды кажутся движущимися с востока на запад, потому что Земля вращается с запада на восток.
Наблюдатель находится на широте 60° с. ш. Требуется определить высоту Северного небесного полюса над горизонтом.
Ответ: высота Северного небесного полюса равна 60° над северным горизонтом.
Нужно сравнить путь звезды, расположенной близко к небесному полюсу, с путём звезды, лежащей далеко от него, и определить, какая из них может быть незаходящей.
Ответ: незаходящей может быть звезда, расположенная близко к Северному небесному полюсу; её путь меньше наклонён к северному горизонту и целиком остаётся над ним.
Ошибка 1. Считать, что звёзды действительно за сутки обращаются вокруг Земли. Так кажется из-за наблюдаемого перемещения, но причина находится в вращении Земли. Проверка: вспомните, что суточное движение является видимым, а не собственным обращением звёзд.
Ошибка 2. Путать направления вращения Земли и движения звёзд. Земля вращается с запада на восток, а звёзды кажутся движущимися с востока на запад. Проверить себя можно по последовательности: светило восходит на востоке и перемещается к западу.
Ошибка 3. Считать, что все звёзды обязательно восходят и заходят. На это влияет широта и расстояние суточной окружности от небесного полюса, поэтому часть звёзд может быть незаходящей. Проверьте, пересекает ли путь звезды горизонт.
Ошибка 4. Смешивать верхнюю и нижнюю кульминации. Верхняя кульминация означает наибольшую высоту, нижняя — наименьшую. Если сомневаетесь, сравните положение светила с горизонтом в два момента пересечения меридиана.
Для понимания суточного движения нужны модель небесной сферы, небесный экватор и основные направления горизонта. Эти представления позволяют мысленно построить путь звезды и определить, где она окажется в разные часы.
Понятия суточного движения и кульминации используются при определении положения светил и времени их наблюдения. Они также помогают объяснить различия в видимости звёзд на разных географических широтах.
Почему звёзды движутся по небу, хотя их взаимное расположение почти не меняется?
Звёзды находятся настолько далеко, что за одни сутки их собственное перемещение почти незаметно. Видимое движение создаётся вращением Земли, поэтому все звёзды почти одновременно смещаются по небесной сфере, сохраняя рисунок созвездий.
В какую сторону движутся звёзды в течение суток?
На небе звёзды кажутся движущимися с востока на запад. Это противоположно направлению вращения Земли, которая вращается с запада на восток.
Почему высота Полярной звезды над горизонтом зависит от места наблюдения?
Полярная звезда находится близко к Северному небесному полюсу. Высота полюса над горизонтом равна географической широте, поэтому при перемещении к северу Полярная звезда поднимается, а при движении к югу опускается.
Чем верхняя кульминация отличается от нижней?
При верхней кульминации светило пересекает небесный меридиан на наибольшей высоте над горизонтом. При нижней кульминации оно проходит меридиан на наименьшей высоте.
Почему одни звёзды восходят и заходят, а другие остаются над горизонтом?
Это зависит от положения суточной окружности звезды относительно горизонта и от широты наблюдателя. Если окружность целиком находится над горизонтом, звезда является незаходящей; если она пересекает горизонт, звезда восходит и заходит.
§ 3. Изменение вида звёздного неба в течение суток
