#ликбез@pogoda812

#ликбез@pogoda812

КАК СОЛНЦЕ ДВИЖЕТСЯ ПО НЕБУ?

Несколько лет назад я написал вот этот пост о том, почему астрономический полдень в течение года наступает в разное время: https://vk.com/pogoda812?w=wall-78160088_87309

И вот, вчера нам с Пашей написал человек, который утверждал, что в этом посте всё неправда, так как он провёл эксперимент, который, якобы, это опровергает. Я потратил много времени на объяснения, поэтому решил, чтобы было больше пользы, опубликовать их для всех. Может быть, кому-то ещё это тоже будет интересно, хотя речь пойдёт скорее об астрономии, чем о метеорологии. Давайте разберёмся, что за эксперимент, и что с ним не так.

Итак, что было сделано. Человек положил транспортир на горизонтальную поверхность. Засёк, куда падает тень от предмета (например, вертикально стоящего гвоздя). Через час ещё раз засёк. Вычислил разницу углов между двумя положениями тени. Оказалось, что тень сместилась не на 15 градусов, как следовало ожидать (так как 360/24 = 15), а только на 13. Из чего сделал вывод, что солнце движется по небу медленнее, чем следует. Как это противоречит моему посту, я не понял, но давайте попробуем разобраться, почему не получилось (и не должно было получиться 15 градусов). Для этого придётся включить пространственное воображение.

Давайте представим, как древние люди, что вращается не Земля, а небо вокруг неё. Что есть какая-то небесная сфера, и все светила как бы прибиты к ней гвоздями. Конечно, их положение на этой сфере со временем тоже меняется, так как планеты движутся вокруг Солнца, Солнце движется на фоне звёзд, но для наших целей мы можем считать, что в течение суток Солнце почти неподвижно.

Для наблюдателя, находящегося в Петербурге, небо будет вращаться вокруг оси, проходящей через 3 точки: Полярную звезду, находящуюся в небе над северным горизонтом на высоте 60 градусов, самого наблюдателя и точку, противоположную Полярной звезде (находящуюся как бы под землей на юге ниже горизонта на 60 градусов). Перпендикулярно этой оси проведём плоскость, тоже проходящую через наблюдателя - это будет небесный экватор. Небесный экватор будет на юге подниматься над горизонтом на 30 градусов (90 - широта места), а на западе и востоке пересекать горизонт. На севере он будет проходить под горизонтом.

В день равноденствия солнце движется точно по небесному экватору. Так как сфера вращается, оно совершит вокруг наблюдателя большой круг, взойдёт на востоке, на юге поднимется на 30 градусов над горизонтом и зайдёт на западе. Летом траектория солнца на этой сфере поднимается выше. Оно будет большую часть времени над горизонтом, заходить будет на северо-западе, а восходить - на северо-востоке. Ну а зимой - наоборот, солнце ниже экватора, и большую часть времени находится под горизонтом. Чтобы лучше это всё понять, обязательно посмотрите рисунок и попытайтесь это представить. Угол, на который солнце (или другое светило) выше небесного экватора, называется склонением. Склонение солнца меняется по закону, график которого похож на синусоиду. В максимуме летом оно составляет +23.5 градуса, в минимуме зимой - минус 23.5 градуса. Вблизи солнцестояния склонение почти не меняется, поэтому и траектория солнца на небе, время и место восхода и захода и продолжительность дня остаются почти одинаковыми.

Думаю, теперь понятно, что на 15 градусов в час поворачивается именно небесная сфера, а вместе с ней сдвигается солнце. Да, оно ещё участвует в годичном движении, но это движение пренебрежимо мало по сравнению с суточным вращением. Угол же, который измерил этот человек в своём эксперименте - это совсем другой угол. Он называется азимутом небесного светила и отсчитывается от направления на север в горизонтальной плоскости. И изменяется он в течение суток неравномерно, хотя на 60-й широте это не так заметно.

Чтобы понять, что это совсем разные углы, давайте в качестве упражнения представим, как будет выглядеть мой рисунок на экваторе. Там сфера будет вращаться как бы "лёжа на боку". Ось вращения будет параллельна поверхности Земли и проходить через направление на север, наблюдателя и направление на юг.