"Физика", Перышкин А.В.
Видимое движение светил — изменение их положения на небе при наблюдении с Земли. Оно помогает описывать, где и когда мы видим Солнце, Луну и звёзды, но не всегда означает, что сами светила движутся вокруг Земли. Суточное перемещение светил с востока на запад вызвано вращением Земли вокруг оси, а изменение положения Солнца среди звёзд за год связано с обращением Земли вокруг Солнца.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Видимое движение светил — это изменение их положения на небесной сфере, которое наблюдатель замечает с Земли. Оно не всегда означает, что светила действительно обращаются вокруг нашей планеты: причиной перемещения может быть движение самой Земли. Это понятие помогает отделять наблюдаемую картину от того, как тела движутся в действительности.
Небесная сфера — воображаемая сфера, на которую мысленно проецируют положения светил. Она нужна не потому, что звёзды и планеты прикреплены к оболочке, а для удобного описания их расположения на небе. Представляя сферу вокруг наблюдателя, можно сравнивать, где светило находилось раньше и куда переместилось.
Суточное видимое движение — кажущееся перемещение светил по небесной сфере с востока на запад за сутки. Так движущимися по небу выглядят Солнце, Луна и звёзды. Определение помогает описать регулярное изменение их положения и связать его с вращением Земли, а не с обращением каждого светила вокруг нас.
Годичное видимое движение Солнца — изменение его положения среди звёзд на протяжении года. Оно связано с обращением Земли вокруг Солнца, из-за которого меняется направление наблюдения на Солнце относительно далёких звёзд. Это понятие позволяет отличить годовой ход Солнца по звёздному фону от его перемещения по небу в течение одного дня.
За несколько часов Солнце, Луна и звёзды заметно меняют положение на небе и словно движутся с востока на запад. Земля вращается в противоположном направлении — с запада на восток, поэтому наблюдатель вместе с поверхностью планеты поворачивается навстречу видимому движению. Подобное ощущение возникает, когда пассажир в движущемся поезде видит, как неподвижные предметы за окном словно едут назад. Значит, суточная картина не доказывает, что все небесные тела совершают оборот вокруг Земли.
В северной части неба многие звёзды за ночь описывают дуги, похожие на части окружностей. Их видимые пути как будто проходят вокруг точки рядом с Полярной звездой, потому что эта точка расположена близко к продолжению земной оси на север. Когда Земля вращается, направление её оси в пространстве почти не меняется, а вместе с наблюдателем поворачивается всё остальное небо. Поэтому Полярная звезда кажется почти неподвижной, а звёзды вокруг неё меняют положение.
Смена дня и ночи тоже объясняется вращением Земли, а не ежедневным обходом Солнца вокруг планеты. Солнечные лучи освещают только ту половину Земли, которая обращена к Солнцу; на противоположной стороне в это время ночь. По мере вращения место наблюдателя переходит из освещённой части в неосвещённую и обратно. Поэтому видимый путь Солнца по небу связан с тем, как поворачивается Земля относительно направления солнечных лучей.
Если сравнивать положение Солнца на фоне далёких звёзд в разные дни года, оно будет меняться. Пока Земля обращается вокруг Солнца, меняется положение наблюдателя на её орбите, а значит, и направление от Земли к Солнцу относительно звёзд. Поэтому Солнце постепенно оказывается на фоне разных участков звёздного неба. Это годичное изменение не следует путать с его ежедневным видимым перемещением, которое вызвано вращением Земли вокруг оси.
Чтобы различить два вида движения, нужно учитывать промежуток между наблюдениями и сравнивать подходящие ориентиры. За несколько часов можно заметить, как меняются положения звёзд и Солнца относительно горизонта: это суточное движение. Если наблюдать Солнце в одно и то же время суток с интервалом в разные дни года и сравнивать его положение относительно звёзд, проявится годичное изменение. Так время наблюдения помогает определить, какая причина стоит за перемещением.
| Характеристика | Суточное движение | Годичное движение Солнца |
|---|---|---|
| Какие светила наблюдаются | Солнце, Луна и звёзды | Солнце на фоне звёзд |
| Как меняется положение на небе | Светила перемещаются относительно горизонта | Меняется положение Солнца среди звёзд |
| Направление видимого перемещения | С востока на запад | По-разному в разные дни года; положение смещается среди звёзд |
| Причина наблюдаемого движения | Вращение Земли вокруг оси с запада на восток | Обращение Земли вокруг Солнца |
| Период наблюдения | Несколько часов или сутки | Разные дни в течение года |
Сначала определите, какие именно светила сравнивают и за какой промежуток времени изменяется их положение. Затем найдите в таблице причину: вращение Земли вокруг оси объясняет суточное движение, а обращение Земли вокруг Солнца — годичное изменение положения Солнца среди звёзд. Таблица помогает не смешивать разные наблюдения, даже если оба явления связаны с кажущимся перемещением по небу.
Наблюдатель заметил, что вечером звёзды находятся в другом положении, чем несколько часов назад. Нужно объяснить изменение, не предполагая, что звёзды за это время совершили оборот вокруг Земли. Сравнение сделано в пределах одной ночи, поэтому речь идёт о суточном видимом движении.
Ответ: звёзды изменили видимое положение вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Их наблюдаемое движение за вечер не означает, что они обращаются вокруг Земли.
В течение нескольких ночей наблюдатель отмечал положение одной и той же звезды относительно горизонта. Требуется объяснить, почему звезда описывает дугу, и определить, где её путь близок к окружности вокруг Полярной звезды. Вид траектории зависит от положения участка неба относительно направления земной оси и от того, какую часть неба видит наблюдатель.
Ответ: звезда описывает дугу, потому что при вращении Земли меняется её видимое положение на небесной сфере. В северной части неба её путь может быть близок к окружности вокруг Полярной звезды; звезда не является центром настоящего вращения всех светил.
Две фотографии сделаны в одно и то же время суток, но с интервалом в несколько месяцев. На них звёзды расположены почти одинаково, а Солнце находится в разных местах среди звёзд. Нужно объяснить, почему сравнение показывает два разных движения, хотя время суток выбрано одинаковое.
Ответ: ежедневное видимое перемещение связано с вращением Земли вокруг оси, а отличие положения Солнца на снимках — с обращением Земли вокруг Солнца. Поэтому фотографии показывают суточное и годичное явления, которые нельзя объяснить одной причиной.
Ошибка — считать, что все светила каждый день обращаются вокруг Земли. Такое объяснение кажется естественным, потому что наблюдатель действительно видит, как они перемещаются по небу. Но видимое движение вызвано вращением Земли вокруг оси. Проверка: вспомните, что разные светила показывают похожее суточное перемещение в одном направлении.
Нередко путают направления: считают, что светила должны двигаться с запада на восток, как вращается Земля. При наблюдении возникает обратная картина, поскольку наблюдатель поворачивается вместе с земной поверхностью. Земля вращается с запада на восток, а светила кажутся движущимися с востока на запад. Проверить себя можно, отдельно назвав реальное направление вращения Земли и видимое направление движения светил.
Полярную звезду иногда называют совершенно неподвижной. Это упрощение возникает из-за того, что её положение меняется гораздо заметнее меньше, чем у других звёзд рядом. На самом деле она лишь кажется почти неподвижной, потому что находится близко к направлению земной оси. Проверка: используйте слово «почти» и помните, что близость к оси не означает точное совпадение с ней.
Ещё одна ошибка — объяснять годичное изменение положения Солнца его обращением вокруг Земли. Так можно неверно истолковать сравнение наблюдений, сделанных в разные месяцы. Причина годичного изменения — движение Земли по орбите вокруг Солнца, а суточного перемещения — вращение Земли вокруг оси. Проверьте себя по промежутку между наблюдениями: часы или месяцы помогают различить эти причины.
Для понимания видимого движения светил нужно знать, что Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца. Суточное движение связывает вращение Земли со сменой дня и ночи, а также помогает объяснять, почему меняется положение небесных объектов. Годичное изменение положения Солнца среди звёзд пригодится при изучении времён года и других астрономических явлений. Эти наблюдения показывают, как движение Земли проявляется в повседневной картине неба.
Почему Солнце каждый день восходит на востоке и заходит на западе?
Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Из-за этого наблюдателю кажется, что Солнце движется по небу в противоположную сторону — с востока на запад.
Действительно ли звёзды движутся вокруг Земли?
Их суточное перемещение по небу — видимое, а не настоящее обращение вокруг Земли. Оно возникает потому, что вращается Земля. При этом звёзды могут двигаться в пространстве, но это не объясняет их кажущееся суточное движение.
Почему Полярная звезда почти не меняет своего положения?
Полярная звезда расположена близко к направлению земной оси, продолженному на север. Поэтому при вращении Земли она кажется почти неподвижной, а другие звёзды рядом с ней описывают окружности.
Почему положение Солнца среди звёзд меняется в течение года?
Земля обращается вокруг Солнца, поэтому направление от Земли к Солнцу постепенно меняется относительно далёких звёзд. Так Солнце в течение года оказывается в разных местах на их фоне.
Чем суточное видимое движение светил отличается от годичного движения Солнца?
Суточное движение наблюдают за часы: светила кажутся перемещающимися с востока на запад из-за вращения Земли вокруг оси. Годичное изменение положения Солнца среди звёзд заметно при сравнении наблюдений в разные дни года и связано с обращением Земли вокруг Солнца.
§ 64 Видимое движение светил
