Чем объясняется вращение звездного неба

Астрофизика.РУ

ваш путь к звездам

Причины Вращения Звездного Неба

Причины вращения звездного неба

Познакомимся теперь более подробно с кажущимся суточным движением звезд. Повернитесь лицом к южной стороне горизонта и наблюдайте за движением звезд. Для того чтобы эти наблюдения было удобнее проводить, представьте себе полуокружность, которая проходит через зенит (точка прямо над головой) и полюс мира. Эта полуокружность пересечется с горизонтом в точке севера (под Полярной звездой) и в противоположной ей точке юга. Эту линию астрономы называют небесным меридианом. Она делит небосвод на восточную и западную половины. Наблюдая за движением звезд в южной части неба, мы заметим, что звезды, расположенные слева от небесного меридиана (т. е. в восточной части неба), поднимаются над горизонтом. Пройдя через небесный меридиан и попав в западную часть неба, они начинают опускаться к горизонту.

Значит, когда они проходили через небесный меридиан, то в этот момент они достигли своей наибольшей высоты над горизонтом. Астрономы называют прохождение звезды через наивысшее положение над горизонтом верхней кульминацией данной звезды.

Если вы повернетесь лицом к северу и станете наблюдать за движением звезд в северной части неба, то заметите, что звезды, проходящие через небесный меридиан ниже Полярной звезды, в этот момент занимают наиболее низкое положение над горизонтом. Двигаясь слева направо, они, пройдя небесный меридиан, начинают подниматься. Когда звезда проходит через наинизшее из возможных положений над горизонтом, астрономы говорят, что звезда находится в нижней кульминации.

Таким образом, если звезда проходит через линию небесного меридиана между полюсом мира (или приблизительно Полярной звездой) и точкой юга, то это будет верхняя кульминация звезды.

Источник

Как вращается звездное небо?

Как и почему вращается звездное небо?

А в нашем Telegram-канале ещё больше интересного

А в нашем Telegram-канале ещё больше интересного

У многих людей возникают вопросы: как и почему вращается звездное небо? Также интересно и то, почему Полярная звезда практически не двигается куда-либо?
На самом деле все эти явления объясняются довольно просто. Причиной такой иллюзии является вращение самой Земли. Примерно такая же иллюзия возникает у человека, который кружится в комнате. Ему начинает казаться, что не он вращается в помещении, а все предметы перемещаются.

Источник: https://regnum.ru/

Точно также и с планетой, это не звёзды двигаются, а Земной шар вращается. Вокруг Земли есть ось вращения, по которой планета совершает регулярные круги.
У оси вращения планеты Земля есть две точки пересечения – Южный и Северный полюса. Если бы можно было продолжить ось вращения, то она бы прошла поблизости от Полярной звезды. Именно поэтому у человека, который слабо осведомлён в данной теме, возникает иллюзия, будто бы Полярная звезда стоит на месте и не совершает движения.

Источник: https://stihi.ru/

Людям кажется, что вращение происходит с востока на запад, но нужно помнить, что это не так. Такое движение отражает настоящее вращение Земного шара вокруг своей оси.
Вращение солнца – это тоже всего лишь отражение вращения Земли. На нашей планете день сменяет ночь и наоборот. Такие явления можно объяснить тем, что планета делает круги вокруг своей оси.

Источник

Вращение звездного неба

Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Но как узнать, одни и те же звезды видны всю ночь на небе или они перемещаются, подобно тому как Солнце перемещается днем? Это легко узнать.

Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно. Заметьте, над какими местами горизонта (домами или деревьями) Солнце видно утром, в полдень и вечером. Возвратясь на то же место вечером, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблюдения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась выше, а та, которая была в стороне вечернего Солнца, опустилась ниже.

Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. В этом легко убедиться.

Ту сторону, где Солнце видно в полдень, называют южной, противоположную — северной. Сделайте наблюдения в северной стороне сначала над звездами, близкими к горизонту, а потом над более высокими. Тогда увидите, что чем выше от горизонта звезды, тем передвижение их становится все менее заметным. И, наконец, можно найти на небе звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Значит, все небо движется так, что взаимное расположение на нем звезд не меняется, но одна звезда почти неподвижна, и чем ближе к ней звезды, тем менее заметно их движение. Все небо вращается как одно целое, поворачиваясь вокруг одной звезды; эту звезду назвали Полярной звездой.

В древности, наблюдая суточное вращение неба, люди сделали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются вокруг Земли. На самом деле, как это установил в XVI в. Коперник, видимое вращение звездного неба — только отражение суточного вращения Земли вокруг своей оси. Но картина видимого суточного вращения неба имеет для нас большое значение: не ознакомившись с ней, нельзя даже найти на небе ту или иную звезду.

Источник

CheckTests

Создай свой урок с применением ПК

§ 2-3. Небесная сфера и координаты

Рисунок 10 — Суточные дуги светил в полярной области неба

2. Видимое суточное движение звёзд. При наблюдении звёздного неба на протяжении одного-двух часов мы убеждаемся в том, что оно вращается как единое целое таким образом, что с одной стороны звёзды поднимаются, а с другой — опускаются. Для нас, жителей Северного полушария, звёзды поднимаются с восточной части горизонта и смещаются вправо. Далее они достигают наивысшего положения в южной части неба и затем опускаются в западной части горизонта. В течение суток звёздное небо со всеми находящимися на нём светилами совершает один оборот. Таким образом, видимое суточное вращение звёздного неба происходит с востока на запад, если стоять лицом к югу, т. е. по часовой стрелке.

В северной части неба можно отыскать Полярную звезду. Кажется, что всё небо вращается вокруг неё (рис. 10). На самом же деле вокруг своей оси вращается Земля с запада на восток, а весь небосвод вращается в обратном направлении с востока на запад. Полярная звезда для данной местности остаётся почти неподвижной и на одной и той же высоте над горизонтом. Очевидно, что суточное движение звёзд (светил) — наблюдаемое кажущееся явление вращения небесного свода — отражает действительное вращение земного шара вокруг оси.

Фильм. Небесная сфера, координаты.

3. Основные точки, линии и плоскости небесной сферы. Нам кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и одинаково удалены от наблюдателя. На самом деле они находятся от нас на различных расстояниях. Поэтому воображаемую поверхность небосвода стали называть небесной сферой.
Небесная сфера — это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой в зависимости от решаемой задачи совмещается с той или иной точкой пространства. Центр небесной сферы может быть выбран в месте наблюдения (глаз наблюдателя), в центре Земли или Солнца и т. д. Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений, для изучения взаимного расположения и движения космических объектов на небе.

Рис. 11. Схема проецирования звезд в созвездии Большой Медведицы на небесной сфере

На поверхность небесной сферы проецируются видимые положения всех светил, а для удобства измерений на ней строят ряд точек и линий. Например, некоторые из звезд «ковша» Большой Медведицы находятся далеко одна от другой, но для земного наблюдателя они проецируются на один и тот же участок небесной сферы (рис. 11).

Ось мира — прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли, пересекающая небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках.

Рисунок 12 — Небесная сфера: О — центр небесной сферы (местонахождение наблюдателя); PN — Северный полюс мира; РS — Южный полюс мира; PNPS — ось мира; Z — зенит; Z’ — надир; E — восток; W — запад; N — север; S — юг; Q — верхняя точка небесного экватора; Q’ — нижняя точка небесного экватора; ZZ’ — вертикальная линия; PNMPS — круг склонения; NS — полуденная линия; M — светило на небесной сфере

Рисунок 13 — Эклиптика

Круг склонения светила — большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило.

Суточная параллель — малый круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира.

Видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. В плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца, т. е. её орбита. Она наклонена к небесному экватору под углом 23° 27′ и пересекает его в точках весеннего (ϒ, около 21 марта) и осеннего (Ω, около 23 сентября) равноденствия (рис. 13).

§ 3. Небесные координаты

1. Системы координат. Положение светил определяется по отношению к точкам и кругам небесной сферы (см. рис. 12). Для этого введены небесные координаты, подобные географическим координатам на поверхности Земли.

В астрономии применяется несколько систем координат. Отличаются они друг от друга тем, что строятся по отношению к разным кругам небесной сферы. Небесные координаты отсчитываются дугами больших кругов или центральными углами, охватывающими эти дуги.

Небесные координаты — центральные углы или дуги больших кругов небесной сферы, с помощью которых определяют положение светил по отношению к основным кругам и точкам небесной сферы.

Рисунок 14 — Горизонтальная система координат: h — высота светила й над горизонтом; z — зенитное расстояние; А — азимут

Высота светила — угловое расстояние светила М от истинного горизонта, измеренное вдоль вертикального круга (рис. 14). Высота определяется в градусах, минутах и секундах. Она отсчитывается в пределах от 0 до +90° к зениту, если светило находится в видимой части небесной сферы, и от 0 до -90° к надиру, если светило находится под горизонтом.

Для измерения азимутов за начало отсчёта принимается точка юга. Азимут светила — угловое расстояние, измеренное вдоль истинного горизонта, от точки юга до точки пересечения горизонта с вертикальным кругом, проходящим через светило М (см. рис. 14). Азимут отсчитывается к западу от точки юга в пределах от 0 до 360°.

Горизонтальная система координат используется при топографической съёмке, в навигации. Вследствие суточного вращения небесной сферы высота и азимут светила со временем изменяются. Следовательно горизонтальные координаты имеют определённое значение только для известного момента времени.

Угловое расстояние от зенита до светила, измеренное вдоль вертикального круга, называется зенитным расстоянием (z). Оно отсчитывается в пределах от 0 до +180° к надиру. Высота и зенитное расстояние связаны соотношением: z + h = 90°.

Рисунок 15 — Экваториальная система небесных координат: δ — склонение светила М; α — прямое восхождение; t — часовой угол

Прямое восхождение светила — угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила. Прямое восхождение отсчитывается в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360° в градусной мере или от 0 до 24 ч в часовой мере.

Для некоторых астрономических задач (связанных с измерением времени) вместо прямого восхождения (а) вводится часовой угол (t) (см. рис. 15). Часовой угол — это угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от верхней точки небесного экватора до круга склонения светила. Отсчитывается часовой угол по направлению видимого суточного вращения небесной сферы, т. е. к западу, в пределах от 0 до 24 ч в часовой мере.

Координаты звёзд (α, δ) в экваториальной системе координат не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно. Поэтому они применяются для составления звёздных карт и каталогов. Звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат. Онлайн карта звёздного неба. Набор звёздных карт смежных участков неба, покрывающих всё небо или некоторую его часть, называется звёздным атласом. В специальных списках звёзд, называемых звёздными каталогами, указываются координаты их места на небесной сфере, звёздная величина и другие параметры. Например, каталог Hubble Guide Star Catalog (GSC) содержит почти 19 млн объектов.

Рисунок 16 — Высота полюса мира над горизонтом

2. Лунно-солнечная прецессия. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Под воздействием притяжения Луны и Солнца из-за неоднородности распределения плотности массы внутри Земли ось описывает конус. Так как направление оси Земли изменяется, то перпендикулярная ей плоскость экватора также будет смещаться, что приводит к перемещению точки весеннего равноденствия. Это явление называется лунно-солнечной прецессией. Точка весеннего равноденствия перемещается навстречу видимому годичному движению Солнца на 50,3″ в год или на 1° в 71,6 года, совершая полный оборот по эклиптике за 25 770 лет. Полюса мира также перемещаются среди звёзд. В настоящее время Северный полюс мира находится возле Полярной звезды, а через 10 тыс. лет он переместится к Веге ( a Лиры).

3. Высота полюса мира над горизонтом. Мы уже знаем, что Полярная звезда, находящаяся вблизи Северного полюса мира, остаётся почти на одной высоте над горизонтом на данной широте при суточном вращении звёздного неба. При перемещении наблюдателя с севера на юг, где географическая широта меньше, Полярная звезда опускается к горизонту, т. е. существует зависимость между высотой полюса мира и географической широтой места наблюдения.

На рисунке 16 земной шар и небесная сфера изображены в сечении плоскостью небесного меридиана места наблюдения. Наблюдатель из точки О видит полюс мира на высоте Ð NOP = h_P. Направление оси мира ОР параллельно земной оси. Угол при центре Земли Ð OO’q соответствует географической широте места наблюдения ф. Так как радиус Земли в точке наблюдения перпендикулярен плоскости истинного горизонта, а ось мира перпендикулярна плоскости географического экватора, то Ð NOP и Ð OO’q равны между собой как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Таким образом, угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения:

С другой стороны, из рисунка 16 следует, что Ð QOZ определяет собой величину склонения зенита d_Z. Поэтому можно записать, что

Равенство (2) характеризует зависимость между географической широтой места наблюдения и соответствующими горизонтальной и экваториальной координатами светила.

Суточное вращение звёздного неба на средних широтах

Суточное вращение звёздного неба на земном экваторе

По мере перемещения наблюдателя к Северному полюсу Земли Северный полюс мира поднимается над горизонтом. На полюсе Земли полюс мира будет находиться в зените. Звёзды здесь движутся по кругам, параллельным горизонту, который совпадает с небесным экватором. Становится неопределённым небесный меридиан, теряют смысл точки севера, юга, востока и запада.

На экваторе Земли ось мира совпадает с полуденной линией, а полюсы мира — с точками севера и юга. Небесный экватор проходит через точки востока, запада, точки зенита и надира. Суточные пути всех звёзд перпендикулярны горизонту, и каждая из них половину суток находится над горизонтом.

Главные выводы

Контрольные вопросы и задания

Источник

Вращение звездного неба

Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, по­том начинает опускаться и заходит. Нетрудно убедиться, что и звезды тоже перемещаются по небосводу.

Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно, и заметьте с него, над какими предметами, видимыми на горизон­те (домами или деревьями), Солнце видно утром, в полдень и вечером. Придите на это место после захода Солнца, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблю­дения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась на небо­своде, а звезда, которая была в стороне вечер­него Солнца, опустилась.

Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. Можно сказать, что все небо с находящимися на нем звездами как бы вращается каждые сутки вокруг нас.

Ту сторону неба, где Солнце видно в пол­день, называют южной, противоположную — северной. Понаблюдайте в северной стороне неба сначала над звездами, близкими к горизон­ту, а потом над более высокими. Вы увидите, что чем выше от горизонта звезды, тем менее заметно их передвижение. На небе можно найти и такую звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно, и чем бли­же к этой звезде другие звезды, тем менее за­метно их движение. Эту звезду назвали Полярной, мы уже знаем, как найти ее по звездам Большой Медведицы.

Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — на северный полюс мира, направле­ние нашего взгляда совпадает с направлением оси звездного неба. Сама ось вращения звезд­ного неба называется осью мира.

Вращение неба вокруг Земли — явление кажущееся. Причина его заключается во вра­щении Земли. Подобно тому как человеку, кружащемуся по комнате, представляется, будто вся комната кружится вокруг него, так и нам, находящимся на вращающейся Земле, кажется, что вращается небо. В древности, наблюдая суточное вращение неба, люди сде­лали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются вокруг Земли. На самом же деле, как это уста­новил в XVI в. Коперник, видимое вращение звездного неба — только отражение суточного вращения Земли вокруг своей оси. Однако звезды все же движутся. Не так давно астрономы установили, что все звезды нашей Галактики дви­жутся с разной скоростью вокруг ее центра (о Га­лактике рассказано в статье «3везды и глубины Вселенной»).

Воображаемая ось, вокруг которой вращает­ся земной шар, пересекает поверхность Земли в двух точках. Эти точки — Северный и Южный географические полюсы. Если продолжить на­правление земной оси, она пройдет вблизи Полярной звезды. Вот почему Полярная звезда кажется нам почти неподвижной.

На южном звездном небе, которое в нашем северном полушарии из-за шарообразной фор­мы Земли видно лишь частично, находится вторая неподвижная точка неба — южный полюс мира. Вокруг этой точки вращают­ся звезды южного полушария.

Если вы повернетесь лицом к северу и станете наблюдать за движениями звезд в северной части неба, то заметите, что звезды, проходя­щие через небесный меридиан ниже Полярной звезды, в этот момент занимают наиболее низкое положение над горизонтом. Двигаясь

слева направо, они, пройдя небесный меридиан, начинают подниматься. Когда звезда прохо­дит через наинизшее из возможных положений над горизонтом, астрономы говорят, что звезда находится в нижней кульминации.

Среди созвездий, видимых в нашей стране, есть такие, которые, двигаясь вокруг полюса мира, никогда не заходят за горизонт. Это нетрудно проверить наблюдениями: в зимние месяцы созвездие Большой Медведицы в момент наинизшего положения в течение суток видно над горизонтом.

Но не только Большая Медведица оказы­вается незаходящим созвездием для жителей СССР. Звезды Малой Медведицы, Кассиопеи, Дракона, Цефея, близко расположенные к северному полюсу мира, также никогда не заходят, например, за московский горизонт. Это незаходящие звезды.

Наряду с незаходящими звездами есть и такие, которые никогда не восходят над нашей страной. К ним относятся многие звезды юж­ного полушария неба.

Небо, подобно земному шару, мысленно де­лится на два полушария воображаемой окруж­ностью, все точки которой отстоят от полюсов мира на одинаковом расстоянии. Эта окруж­ность называется небесным эквато­ром. Она пересекает линию горизонта в точ­ках востока и запада.

Все звезды в течение суток описывают пути, параллельные небесному экватору. То полуша­рие неба, в котором находится Полярная звез­да, называется северным, а другое полуша­рие — южным.

Источник