Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Засєкіна

§ 44. Видимі рухи світил на небесній сфері

Вигляд зоряного неба на різних широтах. Вигляд зоряного неба залежить від географічної широти пункту спостережень на земній поверхні. Для спостерігача на Північному полюсі Землі полюс світу збігається із зенітом і всі зорі Північної небесної півкулі не заходять, а зорі Південної небесної півкулі не сходять (мал. 180, а). Для спостерігача на екваторі (широта φ = 0°) полюс світу збігається з точкою півночі, а вісь світу лежить у площині горизонту. Небесні світила, рухаючись навколо осі світу, будуть сходити й заходити під прямим кутом до горизонту (мал. 180, б). Усі світила тут будуть такими, що сходять і заходять.

Мал. 180. Вигляд зоряного неба на різних широтах

У середніх широтах є зорі, що не заходять, і такі, що сходять і заходять (мал. 180, в).

Видимі рухи зір. Найпомітніші для людини зміни зоряного неба і спостережуваний рух Сонця спричинені обертанням Землі навколо осі та її рухом довкола Сонця. Перше зумовлює зміни вигляду неба впродовж доби, а друге — упродовж року. Пояснюючи й описуючи видимий рух світил, ми маємо справу з відносністю руху в космічних масштабах. Нам видається, що зорі описують на небі кола (тим менші, що ближче зоря до полюса світу), центри яких розташовані на осі світу (мал. 181, а). Описуючи коло, кожна зоря двічі перетинає небесний меридіан — кульмінує.

Мал. 181. Видиме обертання небесних світил: а — добове; б — річне (для сузір’я Великої Ведмедиці)

Обертом Землі навколо Сонця пояснюється зміна вигляду зоряного неба впродовж року. Є зорі, які навесні безпосередньо після заходу Сонця підіймаються над горизонтом на сході, через три місяці на цю ж пору доби височіють у його південній частині. Ще через три місяці вони зникають у вечірній заграві на заході. Є сузір’я, які можна спостерігати над територією України весь рік, а є такі, що можна спостерігати тільки певної пори року. Так, сузір’я Оріон можна побачити в Україні лише взимку, а сузір’я Стрілець і Скорпіон — тільки влітку. Увесь рік на небі красуються 7 сузір’їв: Велика й Мала Ведмедиці, Кассіопея, Цефей, Дракон, Жираф і Рись. На малюнку 181, б зображено, як змінюється положення сузір’я Великої Ведмедиці впродовж року.

Лише Полярна зоря практично нерухома й розташована над Північним полюсом. Тож за нею досить легко визначити сторони світу (мал. 182).

Мал. 182. Визначення сторін світу за Полярною зорею

Видимий рух Сонця. Спостережуваний рух Сонця спричинений обертанням Землі навколо осі та її рухом довкола Сонця. Перше зумовлює «рух» Сонця впродовж доби, а друге — упродовж року, що разом створює картину видимого руху Сонця.

У своєму видимому річному русі небесною сферою Сонце проходить поміж різних зір, розташованих уздовж екліптики (мал. 183). Смуга неба уздовж екліптики, утворена 12 сузір’ями, і була названа у свій час Зодіаком (коло тварин), а сузір’я — зодіакальними.

Мал. 183. Екліптика — слід видимого руху Сонця

Видимий рух Сонця здійснюється із заходу на схід (назустріч добовому обертанню неба). За рік Сонце здійснює по небесній сфері один оберт (360°). Реально це Земля за рік обертається навколо Сонця й одночасно навколо своєї осі. При цьому вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти Землі під кутом 23° 26' і під час руху Землі навколо Сонця зберігається паралельною сама собі. Як наслідок, промені Сонця впродовж року падають на земну поверхню в одних і тих самих широтах під різними кутами. Це є причиною зміни пір року (мал. 184).

Мал. 184. Річний рух Землі

Про визначення часу з астрономічних спостережень, календарі та особливості річного руху Сонця на різних географічних широтах читайте в електронному додатку.

ЗНАЮ, ВМІЮ, РОЗУМІЮ

1. Що є причиною добового руху небесних світил? 2. Що є причиною зміни вигляду зоряного неба протягом календарного року? 3. Поясніть, який вигляд має зоряне небо для спостерігача, що перебуває на екваторі Землі. 4. Поясніть, як на практиці можна визначити географічну широту зі спостережень Полярної зорі. 5. Де пізніше заходить Сонце — у Львові чи Харкові? 6. Чому влітку набагато тепліше, ніж узимку, хоча світить нам одне й те ж Сонце?

Вправа 34

1. Між якими географічними паралелями вертикально поставлений стовп двічі на рік не створює тіні?

2. Як змінились би пори року, якби вісь добового обертання Землі була прямовисно напрямлена до площини екліптики?

3. З’ясуйте, які сузір’я видно в овалі накладного круга рухомої карти зоряного неба о 21 год 20 вересня; 20 жовтня; 20 листопада. Простежте, куди зміщуються по небесній сфері ці сузір’я. Перевірте себе безпосередніми спостереженнями.

4. Зоря зійшла в точці горизонту, що розташована між точками сходу й південного сходу. У якій частині горизонту вона зайде?

5. Визначте висоту h Сонця в день літнього сонцестояння в момент верхньої кульмінації в м. Рівному (φ = 50°38').