Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере. Находясь в средних широтах, мы можем каждое утро наблюдать за тем, как оно появляется из-за горизонта в восточной части неба. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. После этого Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Ещё в глубокой древности люди, наблюдавшие за перемещением Солнца по небу, обнаружили, что его полуденная высота меняется с течением года, как меняется и вид звёздного неба.

Если в течение года ежедневно отмечать положение Солнце на небесной сфере в момент его кульминации (то есть указывать его склонение и прямое восхождение), то мы получим большой круг, представляющий проекцию видимого пути центра солнечного диска в течение года. Этот круг древними греками был назван эклиптикой, что переводится, как ‘затмение’.

Конечно же, перемещение Солнца на фоне звёзд — это кажущееся явление. И вызвано оно вращением Земли вокруг Солнца. То есть, по сути, в плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца — её орбита.

Мы уже с вами говорили о том, что эклиптика пересекает небесный экватор в двух точках: в точке весеннего равноденствия (точка овна) и в точке осеннего равноденствия (точка весов).

Кроме точек равноденствия, на эклиптике выделяют ещё две промежуточные точки, в которых склонение Солнца бывает наибольшим и наименьшим. Эти точки получили название точек солнцестояния. В точке летнего солнцестояния (она ещё называется точкой рака) Солнце имеет максимальное склонение — +23о 26’. В точке зимнего солнцестояния (точка козерога) склонение Солнца минимально и составляет –23о 26’.

Созвездия, по которым проходит эклиптика получили названия эклиптические.

Ещё в Древней Месопота́мии было замечено, что Солнце, при своём видимом годовом движении проходит через 12 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы.

Позже, древние греки назвали этот пояс Поясом Зодиака. Дословно это переводится, как «круг из животных». И действительно, если посмотреть на названия зодиакальных созвездий, то несложно увидеть, что их половина в классическом греческом зодиаке представлена в виде животных (помимо мифологических существ).

Изначально эклиптические знаки зодиака совпадали с зодиакальными, так как ещё не было чёткого разделения созвездий. Начало отсчёта знаков зодиака было установлено от точки весеннего равноденствия. А зодиакальные созвездия делили эклиптику на 12 равных частей.

Сейчас же зодиакальные и эклиптические созвездия не совпадают: зодиакальных созвездий 12, а эклиптических — 13 (в них добавлено созвездие Змееносца, в котором Солнце находится с 30 ноября по 17 декабря. Помимо этого, из-за прецессии земной оси, точки весеннего и осеннего равноденствий постоянно смещается.

Прецессия (или предварение равноденствий) — это явление, возникающее из-за медленного раскачивания оси вращения земного шара. В этом цикле созвездия идут в обратную сторону, по сравнение с обычным годичным циклом. При этом получается, что точка весеннего равноденствия примерно каждые 2150 лет смещается на один знак зодиака по ходу часовой стрелки. Так с 4300 года по 2150 год до нашей эры эта точка располагалась в созвездии Тельца (эра Тельца), с 2150 года до нашей эры по 1 год нашей эры — в созвездии овна. Соответственно, сейчас, точка весеннего равноденствия находится в Рыбах.

Как мы уже упоминали, за начало движение Солнца по эклиптике принимается день весеннего равноденствия (около 21 марта). Суточная параллель Солнца под влиянием его годового движения непрерывно смещается на шаг склонения. Поэтому общее движение Солнца на небе происходит как бы по спирали, которая является результатом сложения суточного и годового движения. Итак, двигаясь по спирали, Солнце увеличивает своё склонение примерно на 15 минут в сутки. При этом продолжительность светового дня в Северном полушарии растёт, а в Южном — убывает. Это увеличение будет происходить до тех пор, пока склонение Солнца не достигнет +23о 26’, что произойдёт примерно 22 июня, в день летнего солнцестояния. Название «солнцестояние» связано с тем, что в это время (примерно 4 дня) Солнце практически не изменяет своего склонения (то есть как бы «стоит»).

После солнцестояния следует уменьшение склонения Солнца и длинный день начинает постепенно убывать до тех пор, пока день и ночь не сравняются (то есть примерно до 23 сентября).

После прохождения точки осеннего равноденствия, Солнце меняет своё склонение на южное. В Северном полушарии день продолжает убывать, а в Южном, наоборот, возрастает. И это будет продолжаться до тех пор, пока Солнце не достигнет точки зимнего солнцестояния (примерно до 22 декабря). Здесь Солнце опять примерно 4 дня практически не будет изменять своего склонения. В это время в Северном полушарии наблюдаются самые короткие дни и самые длинные ночи. В Южном наоборот, в разгаре лето и самый длинный день.

Через 4 дня, для наблюдателя в Северном полушарии, склонение Солнца начнёт постепенно увеличиваться и, примерно, через три месяца светило опять придёт в точку весеннего равноденствия.

Теперь давайте переместимся на Северный полюс. Здесь суточное движение Солнца практически параллельно горизонту. Поэтому в течение полугода Солнце не заходит, описывая круги над горизонтом — наблюдается полярный день.

Через полгода склонение Солнца поменяет свой знак на минус, на Северном полюсе начнётся полярная ночь. Она также будет длиться около полугода.

Переместимся на экватор. Здесь наше Солнце, как и все другие светила, восходит и заходит перпендикулярно плоскости истинного горизонта. Поэтому на экваторе день всегда равен ночи.

Теперь давайте обратимся к карте звёздного неба и немного поработаем с ней. Итак, мы уже знаем, что карта звёздного неба представляет собой проекцию небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в экваториальной системе координат. Напомним, что в центре карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от нуля до двадцати трёх часов).

Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов.

Для того, чтобы по карте звёздного неба определять вид неба в любое время суток выбранной даты года, к ней прилагается накладной круг, внутри которого начерчены оцифрованные пересекающиеся овалы, а по наружному краю круга нанесена шкала с делениями, которые соответствуют часам суток.

В накладном круге делается вырез по тому овалу, который является наиболее близким к широте места наблюдения. Полученный контур выреза будет представлять собой горизонт с основными его точками: севера, юга, запада и востока.

Для определения вида звёздного неба в конкретный момент времени на интересующую нас дату, необходимо совместить накладной круг и карту так, чтобы штрих момента времени совпал со штрихом этой даты. Тогда в отверстие накладного круга вы увидите звёздное небо на нужный вам день и час.

На контуре выреза, между его точками Ю, В и С, расположатся звезды, которые восходят в этот момент, а между точками Ю, 3 и С — звезды, которые заходят. Те звёзды, которые закрыл накладной круг, будут не видны.

Однако с помощью подвижной карты можно определять не только моменты восхода и захода звёзд, но и других светил, в том числе, и Солнца.

Как мы говорили, видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. На карте она представлена овалом, который несколько смещён относительно Северного полюса мира. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия (они обозначены символами овна и весов). Две другие точки — точки летнего и зимнего солнцестояний — на нашей карте обозначены кружочком и ромбиком соответственно.

Чтобы можно было определять время восхода и захода Солнца или планет, необходимо предварительно нанести их положение на карту. Для Солнца это не составляет большого труда: достаточно приложить линейку к Северному полюсу мира и штриху заданной даты. Точка пересечения линейки с эклиптикой покажет положение Солнца на эту дату.

Теперь давайте с помощью подвижной карты звёздного неба определим экваториальные координаты Солнца, например, на 18 октября. А также найдём примерное время его восхода и захода на эту дату.

Аналогично движению Солнца Луна также перемещается относительно звёзд. Но её движение происходит по сложной траектории, которая складывается из двух движений: движения вокруг Земли и движения вместе с Землёй вокруг Солнца. При этом Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси. Поэтому мы видим Луну перемещающейся среди звёзд навстречу вращению неба.

Направление движения Луны всегда одно и то же — с запада на восток. Видимая орбита Луны на небесной сфере — это большой круг, который наклонён к плоскости эклиптики всего на 05о 09’. Как видим, этот круг пересекает эклиптику в двух точках, которые называются узлами или драконическими точками.

Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27 д 7 ч 43 мин 6 с. Это, так называемый, сидерический или звёздный месяц. Самое интересное в этом то, что именно за такой же промежуток времени Луна делает один оборот вокруг своей оси. Поэтому нам на Земле всегда видна только одна её сторона.

Как мы уже говорили, движение Луны вокруг Земли очень сложное. Поэтому его изучение является одной из самых трудных задач небесной механики. Однако при наблюдении за Луной с Земли мы с вами легко можем наблюдать изменение её вида. Происходит это по следующей причине. Вам наверняка известно, что Луна не имеет собственного свечения — она лишь отражает Солнечный свет. В свою очередь, Солнце освещает лишь половину лунного шара. Поэтому, по мере движения Луны по своей орбите её видимая освещённая часть постоянно меняется — происходит смена лунных фаз.

Кстати, освещённая сторона Луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом. А линия светораздела, отделяющая освещённую часть Луны от неосвещённой, называется терминатором.

Итак, всего принято различать четыре основные фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

Фаза новолуния наступает тогда, когда Луна проходит между Солнцем и Землёй. В этот момент мы её не видим, так как она обращена к нам своей тёмной стороной и располагается где-то недалеко от Солнца.

Через пару дней в западной части неба появляется и продолжает расти узкий и яркий серп молодой Луны. Иногда при этом можно наблюдать и остальную часть Луны, которая светиться тусклым сероватым свечением, так называемым пепельным светом. Это явление объясняется тем, что лунный серп освещается непосредственно Солнцем, а остальная часть её поверхности — рассеянным солнечным светом, отражённым Землёй.

Ещё в течение нескольких дней можно видеть, как серп Луны увеличивается по ширине, и его угловое расстояние от Солнца возрастает. Спустя 7 суток после новолуния становится видна́ правая половина лунного диска — наступает фаза первой четверти.

Далее фаза увеличивается, и через 14—15 суток после новолуния Луна приходит в противостояние с Солнцем. Её фаза становится полной — наступает полнолуние. Солнечные лучи освещают всё лунное полушарие, обращённое к Земле. В этой фазе Луна видна над горизонтом в течение всей ночи: она восходит при заходе Солнца, проходит через южную сторону неба, и заходит за горизонт в момент восхода Солнца.

После полнолуния Луна начинает постепенно приближаться к Солнцу. Сначала на правом крае лунного диска появляется небольшой ущерб в форме серпа́, который в течение нескольких дней увеличивается в размерах. Спустя неделю после полнолуния наступает фаза третьей или последней четверти.

В этой фазе мы вновь, как и в первой четверти, видим половину освещённого полушария Луны, но ту, которая в первой четверти была не освещена.

Луна восходит где-то около полуночи. К моменту восхода Солнца она оказывается в южной стороне неба. А заходит днём.

В дальнейшем лунный серп будет обращён выпуклостью влево (к востоку), так как Луна, постепенно приближаясь к Солнцу с запада, освещается им слева. Теперь мы можем наблюдать Луну только под утро, незадолго до восхода Солнца. Затем вновь наступает новолуние.

Интервал времени, прошедшей, например, от новолуния до новолуния, непостоянен и в среднем составляет 29 сут 12 ч 44 мин 03 с.

Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем.

Теперь давайте сравним синодический и сидерический месяцы:

Не трудно увидеть, что первый длиннее второго более чем на двое суток. Понять почему это так не сложно, если вспомнить, что Земля не стоит на месте, а движется вокруг Солнца. Предположим, что мы начали наблюдать за движением Луны в момент новолуния. Итак, как мы уже знаем, что примерно через 27,3 суток Луна совершит полный оборот вокруг Земли и займёт на небе прежнее положение относительно звёзд. За это время наша планета, проходя по орбите примерно один градус в сутки, пройдёт по орбите дугу в 27о градусов. Следовательно, чтобы Луне вновь оказаться в новолунии, ей придётся дополнительно пройти по орбите такую же дугу в 27о градусов. А на это Луне придётся затратить чуть более двух суток, так как за сутки она перемещается примерно на тринадцать 13о градусов.

Так же в астрономии принято выделять и лунный год, который равен 12 лунным месяцам или примерно 354 земным суткам, что на 11 дней короче календарного года. Такая разница приводит к тому, что одни и те же фазы Луны из года в год будут приходиться на разные даты. А повторяться в одни и те же дни они будут только раз в 19 лет.

А теперь, для закрепления нового материала, давайте ответим с вами на пару вопросов. Итак, в одной из книг приводится такое описание ночного неба: «За парком, низко над землёй, висел острый серп месяца, рогами налево… Большая Медведица клонилась к западу. Чувствовалось, что уже за полночь, но только-только после первых петухов”. Здесь описано осеннее небо в Литве, средняя широта которой 55о. Проверьте правильность описания.

Ответ на данный вопрос достаточно простой. Если месяц был острым серпом и с рогами налево, то это был “молодой” месяц. А мы уже выяснили, что до полуночи на небе такая Луна не задерживается. Значит, описание ночного неба в Литве, с точки зрения астрономии, неверное.

Кстати, для того, чтобы суметь отличить первую четверть Луны от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии, может использовать следующее мнемоническое правило. Если лунный серп в небе похож на букву «С», то это Луна «Стареющая» или “Сходящая”, то есть это последняя четверть. Если же мысленно приставив палочку к лунному серпу можно получить букву «Р», то это луна «Растущая», то есть это первая четверть.

И ещё один вопрос из книги: «На перекате играла полноводная река. Над левым, отлогим берегом сиял месяц в безоблачном звёздном небе, и серебристая полоса света перерезала реку”. Считая, что, по всей вероятности, Луна была в полнолунии, сообразите, в каком направлении текла река.

Итак, мы с вами уже говорили, что в полнолуние Луна находится около своего положения в верхней кульминации, находясь на южной стороне небосвода. Значит, встав по течению реки, мы своей левой стороной повернёмся к югу. Следовательно, река текла на запад.

В своём движении Луна очень часто заслоняет (или, как говорят астрономы, покрывает) звёзды зодиакальных созвездий. А иногда происходит покрытие Луной планет и Солнца.

Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением. Происходит оно потому, что угловые размеры дисков Солнца и Луны для наблюдателя с Земли кажутся одинаковыми. Объясняется это тем, что диаметр Луны примерно в 400 раз меньше диаметра Солнца. Но в тоже время она в четыреста 400 раз ближе к Земле. Это приводит к тому, что Луна может полностью покрыть яркую поверхность Солнца, оставив при этом видимой лишь его атмосферу.

Итак, что же происходит при затмениях? Все мы прекрасно знаем, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты, Солнце, Луна и Земля могут выстроиться на одной прямой. Если Луна окажется между Землёй и Солнцем, то она на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю. Но маленькая Луна не может полностью затенить Землю. Поэтому только жители той местности, куда у падёт тень от Луны, окажутся свидетелями полного солнечного затмения. В тех же областях, куда свет будет попадать частично, то есть это области полутени, жители будут видеть ту часть Солнца, от которой в данную область попадает свет — это частное солнечное затмение.

Из-за того, что лунная орбита является эллиптической, может случиться и так, что Луна будет находиться на значительном удалении от Земли. В этом случае диск Луны окажется слишком маленьким, чтобы полностью закрыть собой Солнце. В этом случае наблюдатель в точке А сможет увидеть кольцеобразное солнечное затмение. А наблюдатели В и С, как и в прошлый раз, будут наблюдать частное солнечное затмение.

Как правило, тень от Луны на поверхности нашей планеты не превышает в диаметре 270 километров. Поэтому солнечное затмение может наблюдаться лишь в узкой полосе на пути тени.

Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения.

Ежегодно на нашей планете можно наблюдать от 2 до 5 солнечных затмений. Однако в одном и том же месте Земли полное солнечное затмение, как правило, наблюдается очень редко — примерно раз в 200—300 лет.

Так, например, в окрестностях Москвы последний раз полное солнечное затмение наблюдалось 19 августа 1887 года. В следующий раз это произойдёт лишь 16 сентября 2126 года.

Но бывают и исключения. Например, в районе города Бийска (Алтайский край), в период с 1981 года по 2008 наблюдалось целых три полных солнечных затмения: 31 июля 1981 года, 29 марта 2006 года и 1 августа 2008 года.

Продолжительность затмения обычно не превышает 7 мин 31 с. А самое длительное кольцеобразное солнечное затмение произошло 15 января 2010 года в тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Длилось оно более 11 минут.

Из-за малой длительности солнечных затмений астрономы тщательно готовятся их к наблюдениям, чтобы в течение этого малого промежутка времени успеть изучить внешние разреженные оболочки Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено. Так, например, во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года французский учёный Пьер Жансен впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента, который назвали в честь Солнца — гелием.

А 17 мая 1882 года во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца. Она получила название Кометы затмения.

Иногда, в моменты полнолуний, когда земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, может случиться и так, что Луна полностью или частично попадёт в тень Земли — происходит Лунное затмение.

При частичном погружении Луны в земную тень лунное затмение называется частным теневым, а при полном погружении — полным теневым затмением.

При полном лунном затмении мы, чаще всего, можем наблюдать Луну бурого или красно-тёмного цвета. Объясняется это тем, что солнечный свет, преломляясь в атмосфере Земли, освещает Луну преимущественно красными лучами, которые в меньшей степени подвержены рассеиванию и ослаблению земной атмосферы.

Вокруг конуса тени Земли, как и в случае с Луной, имеется полутень. Если Луна, при своём движении, будет проходить эту область, то на Земле можно будет наблюдать полутеневое затмение. Его особенность в том, что яркость освещения лунного диска меняется совсем незначительно. Поэтому невооружённый человеческий глаз его практически не замечает. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска.

Как правило, ежегодно на нашей планете можно наблюдать 1—2 лунных затмения. Однако бывают годы, когда лунные затмения не наблюдаются вовсе. А максимальное число лунных затмений за год — 4. Например, это произойдёт в 2020 и 2038 годах.

Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. Поэтому в каждой данной местности они наблюдаются чаще солнечных затмений, хотя происходят в среднем в полтора раза реже. Максимальная продолжительность лунного затмения достигает 1 ч 47 мин.

Ещё в VI веке до нашей эры вавилонскими астрономами было замечено, что примерно каждые 18 лет 11 суток и 8 часов (то есть каждые 223 синодических месяца) все затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке. Этот период между затмениями назвали саросом.

Во время сароса в среднем происходит 70—71 затмение. Из них примерно 42—43 — солнечных (14 полных, 13—14 кольцеобразных и 15 частных) и 28 лунных.

Однако возникает вопрос: почему солнечные и лунные затмения происходят не каждый месяц? Ведь, казалось бы, затмения должны происходит при каждом обороте Луны во время её новолуния и полнолуния. Но такого не происходит. Вспомните, что видимая орбита Луны на небесной сфере — это большой круг, который наклонён к плоскости эклиптики всего на 05о 09’. Но этого хватает для того, чтобы во время новолуния или полнолуния Луна оказалась далеко от плоскости эклиптики. А это приводит к тому, что во время новолуния тень от Луны пройдёт выше Земли. А во время полнолуния сама Луна может пройти ниже земной тени.

Поэтому затмения смогут наступить лишь тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой (вблизи узлов).

— Интересно, а можно ли наблюдать солнечные затмения, находясь на Луне?

Конечно можно. Происходит это тогда, когда Солнце Земля и Луна выстраиваются на одной прямой, и при этом наша планета располагается между Луной и Солнцем. Проще говоря, солнечные затмения на Луне происходят так же часто, как на Земле лунные.

При этом продолжительность полной фазы солнечного затмения, видимого с Луны, при центральном затмении может достигать почти трёх часов. Полное солнечное затмение на Луне можно наблюдать на всей её дневной стороне, в отличие от Земли.

Ответьте на вопросы в тетради! фото можно прикрепить сюда! Прикрепить работу

Каковы особенности суточного движения Солнца на различных широтах?
2. Может ли Солнце наблюдаться в зените в Беларуси? Почему?
3. Почему Луна обращена к Земле всегда одной и той же своей стороной?
4. В чем состоит отличие сидерического и синодического месяцев? Чем обусловлена
их различная продолжительность?
5. Что понимают под лунной фазой? Опишите фазы Луны.
6. Серп Луны обращен выпуклостью вправо и близок к горизонту. В какой стороне
горизонта он находится?
7. Почему происходят солнечные и лунные затмения?
8. Охарактеризуйте полные, частные и кольцеобразные солнечные затмения.
9. Как отличить фазу затмения Луны от одной из ее обычных фаз?
10. Почему солнечные затмения происходят не каждое новолуние, а лунные — не
каждое полнолуние?
11. Что такое сарос? Какова его периодичность?