Сторінка
2

Видимий річний рух Сонця. Тропічний і зоряний рік

Оскільки Сонце, рухаючись по небесній сфері вздовж екліптики, то віддаляється від лінії небесного екватора, то наближається до неї, відбувається безперервна зміна його екваторіальних небесних коорди­нат - прямого піднесення α⊙ і схилення δ⊙.

21 березня Сонце перетинає небесний екватор у точці весняного рівнодення, переходячи з південної півкулі неба у північну. У цей момент схилення Сонця δ⊙ і пряме піднесення α⊙ дорівнюють 0°, в північній півкулі Землі починається астрономічна весна.

Коли Сонце знаходиться в точці весняного рівнодення, то воно на всіх широтах сходить у точці сходу Е, а заходить у точці заходу W. По­ловина його добового шляху на небі знаходиться над горизонтом, поло­вина - під горизонтом. Отже, на всій земній кулі (окрім приполярних областей) день та ніч стають рівними між собою. Цей день називається днем весняного рівнодення.

22 червня, у день літнього сонцестояння, Сонце най-далі відходить від лінії небесного екватора у північну небесну півкулю; У північній півкулі Землі починається астрономічне літо. В цей час α⊙ = 6h, a δ⊙ = +23°26'. Протягом декількох днів схилення Сон­ця, а отже, і його висота над горизонтом у верхній кульмінації не змінюється (звідси і назва явища - «сонцестояння»). При цьому у північній півкулі тривалість дня найбільша, а ночі - найменша.

23 вересня Сонце знову перетинає небесний екватор у точці осіннього рівнодення, переходячи з північної у південну небесну півкулю; у північній півкулі Землі настає астрономічна осінь. В цей момент схилен­ня Сонця δ⊙ знову, як і в день весняного рівнодення, дорівнює 0°, а пряме піднесення α⊙ = 12h. Знову на земній кулі день та ніч стають рівними між собою. Цей день називається днем осіннього рівнодення.

22 грудня, у день зимового сонцестояння, Сонце знову найдалі відходить від лінії небесного екватора, але вже у південну небесну півкулю. Це - початок астрономічної зими у північній півкулі. В цей день схилення Сонця δ⊙ = -23°26', а пряме піднесення α⊙ = 18h. В північній півкулі Землі тривалість дня стає найменшою, а ночі - найбільшою в році.

Така зміна схилення Сонця δ⊙ упродовж року обумовлена тим, що вісь добового обертання Землі не змінює свого напрямку в просторі під час орбітального руху навколо Сонця. В якій би точці своєї орбіти не знаходилась Земля, кут нахилу її осі обертання до площини екліптики завжди становить

90° - ε = 66°34'. Як наслідок, промені Сонця впродовж року падають на земну поверхню в одних і тих же широтах під різними кутами. Саме цим обумовлена зміна пір року.

Та подивившись у календар, ми побачимо, що ні 21 березня, ні 23 вересня день та ніч не рівні між собою. 21 березня на широті φ = 50° день триває 12 год 10 хв, а не 12 год 00 хв, рівнодення ж настає 17-18 березня. Восени згідно з календарем рівнодення настає 26, а не 23 вересня. На це є дві причини.

По-перше, ми вважаємо, що момент рівнодення настав, коли центр сонячного диска потрапить у точку весняного рівнодення. Але ж ми визначаємо початок дня не за центром со­нячного диска, а за тим моментом, коли верхній край Сонця торкнеться лінії го­ризонту. Відповідно кінець дня визна­чається моментом, коли верхній край Сонця зникне під горизонтом. Таким чи­ном, Сонце в цілому проводить на небі трохи більше часу, ніж центр його диска.,

По-друге, є таке явище, як атмо­сферна рефракція - відхилення світлово­го променя від прямолінійного напрямку при його проходженні через неоднорідну атмосферу Землі. На горизонті рефракція досягає найбільшого значення 35', тобто, навіть перевищує кутові розміри Сонця і Місяця (вони близькі до 31'). За рахунок рефракції верхній край Сонця з'явиться над горизонтом раніше, а зайде пізніше, ніж Сонце зійде і зайде насправді.

Завдяки цьому явищу тривалість дня на Землі завжди довша, ніж це бу­ло б на планеті, позбавленій атмосфери. Відповідно точки сходу і захо­ду світил при φ = 50° зміщуються у бік півночі приблизно на 1°.

Іноді, внаслідок особливо хаотичних рухів атмосферних мас, кут рефракції може, різко змінюючись, сягати 2° і більше. Тоді спостерігачеві здається, що Сонце то «визирає» з-під горизонту, то ховається за ним. Виявивши цей факт, наші предки склали повір'я, ніби «на Великдень Сонце тричі купається».

Разом із зміною екваторіальних координат Сонця, спричинених йо­го видимим рухом по небесній сфері, безперервно змінюються упродовж року також азимути АЕ і AW точок сходу і заходу Сонця, висота Сонця h⊙ над горизонтом у верхній кульмінації і тривалість його перебування над горизонтом.

5. Тропічний і зоряний рік. Завдяки явищу прецесії з'яви­лись поняття тропічного і зоряного року.

Зоряний рік Т* - це проміжок часу, за який центр диска Сон­ця здійснює повний оберт по екліптиці відносно зір. Т* = 365,25636d = 365 діб 6 год 9 хв 10 с. Фактично зоряний рік - це проміжок часу, за який Земля здійснює повний оберт навколо Сонця відносно далеких зір.

Тропічний рік Т^ — це проміжок часу між двома послідов­ними проходженнями центра диска Сонця через точку весняного рівноден­ня. Тропічний рік є основною кален­дарною одиницею часу.

Через прецесію, яка змушує точку весняного рівнодення рухатися назустріч Сонцю на 50,26" щороку, тропічний рік Т^ виявляється ко­ротшим від зоряного Т* на 20 хв 24 с. В результаті багаторічних спосте­режень встановлено, що тривалість тропічного року Т^ = 365,24220d = 365 діб 5 год 48 хв 46 с. Отже

Т* = Т^ + 20 хв 24 с.