Файл: Лабораторный практикум В. Ф. Говердовский, А. В. Дикинис.pdf

формулы  синусов,  косинусов  и пяти элементов  для  преобразова­

ния координат.

Необходимо заметить, что в зависимости от положения Солн­

ца на эклиптике условия  видимости  небесных тел  (созвездий)  на 
протяжении года непрерывно изменяются, и одно и то же созвез­

дие в разные времена года видно в различное время суток.

Видимое  годовое  движение  Солнца  в  различных  широтах 

происходит по-разному:

- на Северном полюсе Солнце восходит около 21  марта, дос­

тигает максимальной высоты (23°27') 22 июня и заходит около 23 

сентября; то есть на полюсе полгода продолжается полярный день. 
остальные полгода - полярная ночь:

- на земном экваторе день  всегда равен ночи;  21  марта и 23 

сентября Солнце в полдень бывает в зените; наименьшая полуден­

ная высота его 66°33' наблюдается 22 июня (к северу от зенита) и 

22 декабря (к югу от зенита);

- на Северном полярном круге (ф = 66°33' с.ш.) в день летнего 

солнцестояния (22 июня) Солнце не заходит, касаясь лишь в пол­
ночь горизонта в точке севера (N), а в день зимнего солнцестояния 
(22  декабря)  Солнце  не  восходит, лишь  появляется  в  полдень  на 
горизонте в точке юга (S);

- на географическом  северном тропике  (греч.  tropicos - круг 

поворота)  или  тропике  Рака  (ф  =  23°27')  Солнце  в  день  летнего 
солнцестояния (22 июня) в полдень проходит через зенит;  в день 
зимнего  солнцестояния  (22  декабря)  оно  бывает в  зените на юж­
ном тропике (тропике Козерога).

Отсюда идет  деление  земной поверхности на климатические 

пояса:  тропический (жаркий)  пояс - между тропиками,  полярные 
(холодные) пояса - северный и южный (Арктика и Антарктика), два 
умеренных пояса (северный - между широтами 23°27' с.ш. и 66°33' 
с.ш., южный - между параллелями 23°27' ю. ш. и 66°33' ю. ш.).

Следствием  движения  Земли  вокруг  Солнца,  наклона  оси 

вращения Земли к плоскости орбиты и постоянства этого наклона 
является регулярная смена времен года на Земле.

С ут очн ое  движ ен ие  Солнца.

  В процессе суточного вращения 

небесной  сферы  положение  эклиптики  относительно  истинного 
горизонта непрерывно изменяется, причем самое высокое и самое

81

низкое положение эклиптика занимает в момент восхода и захода 

её равноденственных точек. Другими словами, условия суточного 

вращения  небесной  сферы  изменяются  при  изменении  широты  ф 
места  наблюдения,  так  как  для  разных  широт  наклон  оси  мира 
к горизонту будет различный.

Наступление различного времени суток зависит от положения 

Солнца  над  горизонтом,  и  поэтому  в  практической  жизни  счет 
времени  ведется  по  положению  Солнца  относительно  небесного 
меридиана. Видимое суточное движение Солнца, Луны и звезд по 
их  суточным  параллелям  объясняется  равномерным  вращением 
Земли вокруг своей оси. В течение суток небесные светила дважды 
проходят через  меридиан наблюдателя.  Прохождение  светила че­

рез полуденную часть меридиана наблюдателя называется верхней 

кульминацией,  а прохождение его через полуночную часть мери­
диана - нижней кульминацией.

Моменты прохождения  светила через меридиан  наблюдателя 

можно  выразить  соотношениями  между  склонением  8,  зенитным 

расстоянием  z  и  географической  широтой  ф  места  наблюдателя 

(рис. 26):

h

 = 90° - ф + 5; если 8 = ф, то светило кульминирует в зените:

s

т

Рис. 26. Моменты прохождения светил 

z = ф - 8,  светило Mj к югу от зенита;

или

82

z = 8 - cp, светило 

M 2

 к северу от зенита; 

h

 = 90° + ф - 8.

z = 180° - (ф + 8), светило М3 в нижней кульминации.

/г = 8 = (90° - ф) = ф + 8 - 90°.

(

4

.

2

)

Меридиональная  высота  (высота  светила,  находящегося  на 

полуденной  или  полуночной  части  меридиана  наблюдателя), 
а также продолжительность пребывания светила над горизонтом и 
положение  точек  его  восхода  и  захода  зависят  от  соотношения 
между склонением 8 светила и широтой ф места наблюдения:

- на географическом полюсе  (ф  = 90°)  все звёзды  (Солнце  и 

Луна) описывают суточные круги, параллельные горизонту; высо­
та 

h

  одной и той же звезды постоянна и равна её склонению 8;

- на земном экваторе (ф = 0°) суточные круги всех звезд пер­

пендикулярны плоскости истинного горизонта;  все небесные све­

тила видны в течение 12 ч и столько же времени не видны;

- на произвольной широте (0° < ф < 90°) небесный экватор и 

суточные  параллели  всех  светил  наклонены  под  углом  90°-  ф 
к плоскости истинного горизонта.

Заметим, что световые лучи, идущие к Земле от небесных све­

тил,  искривляются  в  земной  атмосфере,  так  как  показатель  пре­
ломления воздуха больше единицы.

Отклонение  светового  луча  в  атмосфере  от  своего  первона­

чального  направления  по  законам  преломления  называется  реф­

ракцией.

Это отклонение всегда происходит в сторону зенита, поэтому 

наблюдаемое  светило  кажется  выше  своего  действительного  по­

ложения.  Другими  словами,  астрономическая  рефракция  всегда 
уменьшает зенитное расстояние 

z

 светила.

Приблизительное значение поправки р за рефракцию (для z < 70°) 

может быть вычислено по формуле

(4.3)

83

где 

Р  -

 атмосферное давление (мм рт. ст.);  /с  - температура возду­

ха по  Цельсию  в  момент наблюдения,  °С.  Для  светила,  располо­
женного на горизонте, р ~ 35'.

Более точное  значение  поправки  за рефракцию  определяется 

по специальным таблицам (например,  «Пулковские таблицы реф­
ракции», «Мореходные таблицы» и др.).

Поправка р должна быть прибавлена к измеренному значению 

z.

Для светил, имеющих угловые размеры (Солнце, Луна), в мо­

менты восхода и захода необходимо учитывать и величину полу- 
диаметра  видимого  диска  (например,  для  Солнца в  среднем  рав­
ную  16')-  Так,  в  момент  видимого  восхода  верхнего  края  диска 

Солнца его центр (рис. 27) фактически находится ниже истинного 

горизонта на 51'.

Рис. 27. Поправки на величину видимого диска Солнца

После  восхода  Солнце,  поднимаясь  по  небосводу,  достигает 

около  полудня  максимальной  высоты,  а  затем  снова  опускается 
к земной поверхности. После захода Солнца за горизонт освещен­
ность  Земли уменьшается сначала очень быстро, потом медленнее 
и постепенно переходит в темноту. В связи с наличием атмосферы 
и её способностью рассеивать свет переход от дня к ночи соверша­
ется  не  сразу,  растягиваясь  на  некоторый  промежуток  времени, 
называемый  сумерками.  В  зависимости  от  глубины  погружения 
Солнца  под  горизонт  и  соответствующей  освещенности  земной 
поверхности различают:

- сумерки гражданские (от момента захода Солнца до погру­

жения его на глубину 6-8°);

- сумерки морские, или навигационные (с конца гражданских 

сумерек до погружения Солнца на 12 ° под горизонт);

84

- 

сумерки астрономические (с конца навигационных  сумерек 

до погружения Солнца на глубину около 18°).

При  значительном  замутнении  атмосферы  конец  астрономи­

ческих сумерек затягивается до углов погружения 22-23°.

Сумерки переходят в ночь; исчезают последние следы зари, на 

небе видны звезды. Продолжительность сумерек зависит также от 
географической  широты  и  времени года.  С увеличением  широты 
длительность сумерек увеличивается, и на некоторых широтах ве­
черние  и  утренние  сумерки  сливаются  - наступают  белые  ночи. 
Самые  длинные  сумерки  наблюдаются  в  дни  летнего  и  зимнего 

солнцестояний, а самые короткие - в дни равноденствий.

Облака уменьшают освещенность во время сумерек и чем они 

плотнее, тем заметнее это уменьшение.

Снежный  покров увеличивает освещенность только  в начале 

гражданских сумерек (максимально на  10  %),  а дальше  его  влия­
ние практически не сказывается.

Условия  косм ической  съемки.

  Особенности движения Солнца 

по эклиптике непрерывно воздействуют на его склонение. Образно 
говоря, Солнце постоянно переходит с одной небесной параллели 
на  другую:  в  каждый  день  года  оно  находится  на  определенной 
небесной параллели, склонение которой равно склонению Солнца 
в данный день,  и поэтому в  суточном вращении небесной  сферы 

Солнце движется по этой параллели, восходя и заходя в точках её 

пересечения  с  истинным  горизонтом и  кульминируя  в  точках  её 

пересечения  с  меридианом,  обеспечивая  прежде  всего  естествен­

ную освещенность земной поверхности.

Под естественной освещенностью земной поверхности обыч­

но  понимают  падающий  на  единицу  этой  поверхности  световой 
поток,  создаваемый  прямой  и  рассеянной  солнечной  радиацией 
днем или другими источниками (Луна) ночью.

Этим и объясняются различные пределы годичного изменения 

азимутов точек восхода и захода Солнца, его полуденной высоты, 

продолжительности дня и ночи на разных географических широ­
тах,  что  ведет  к  неодинаковому  освещению  и  обогреванию  мест 
земной  поверхности  с  разной  географической  широтой,  является 

причиной  смены  времен  года  и  существования  климатических 
поясов  на  Земле  и  пр.  Другими  словами,  естественная  освещен­

85