Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации - истинной полночью.
Урок № 4. Определение географической широты по астрономическим наблюдениям. Эклиптика. Видимое движение Солнца и Луны
Высота полюса мира над горизонтом
Обратимся к рисунку 12. Мы видим, что высота полюса мира над горизонтом hp=∠PCN, а географическая широта места φ=∠COR. Эти два угла (∠PCN и ∠COR) равны как углы со взаимно перпендикулярными сторонами: [OC] ⊥[CW], [OR] ⊥[CP]. Равенство этих углов дает простейший способ определения географической широты местности φ: угловое расстояние полюса мира от горизонта равно географической широте местности. Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту полюса мира над горизонтом, так как:
hp=φ
Суточное движение светил на различных широтах
Теперь мы знаем, что с изменением географической широты места наблюдения меняется ориентация оси вращения небесной сферы относительно горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые движения-небесных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.
На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным горизонту (рис. 14, а). Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.
На средних географических широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 14, б). Например, околополярные созвездия (см. рис. 10) на географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от северного полюса мира, показываются ненадолго над горизонтом. А созвездия, лежащие около южного полюса мира, являются невосходящими.
|
|
|
Но чем дальше продвигается наблюдатель к югу, тем больше южных созвездий он может видеть. На земном экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть созвездия всего звездного неба (рис. 14, в).
Рис. 14. Суточные пути светил относительно горизонта для наблюдателя, находящегося: а - на полюсе Земли; б - в средних географических широтах; в - на экваторе
Для наблюдателя на экваторе все звезды восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта. Каждая звезда здесь проходит над горизонтом ровно половину своего пути. Северный полюс мира для него совпадает с точкой севера, а южный полюс мира - с точкой юта. Ось мира расположена в плоскости горизонта (см. рис. 14, в).
Высота светил в кульминации
Полюс мира при кажущемся вращении неба, отражающем вращение Земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на данной широте (см. рис. 12). Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные небесному экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).
|
|
|
Рис. 15. Верхние и нижние кульминации светил
Явления прохождения светил через небесный меридиан относительно горизонта для называются кульминациями. В верхней кульминации высота светила максимальна, а в нижней кульминации - минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток.
У не заходящего на данной широте φ светила М (см. рис. 15) видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят (M1, М2, М3), нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. У светила М4, находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы (светило невосходящее).
Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации - истинной полночью.
Найдем зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его склонением δ и широтой местности φ. Для этого воспользуемся рисунком 16, на котором изображены отвесная линия ZZ', ось мира РР' и проекции небесного экватора QQ' и линии горизонта NS на плоскость небесного меридиана (PZSP'N).
Рис. 16. Высота светила в верхней кульминации
|
|
|
Мы знаем, что высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места, т. е. hp=φ. Следовательно, угол между полуденной линией NS и осью мира РР' равен широте местности φ, т.е. ∠PON=hр=φ. Очевидно, что наклон плоскости небесного экватора к горизонту, измеряемый ∠QOS, будет равен 90°-φ, так как ∠QOZ= ∠PON как углы с взаимно перпендикулярными сторонами (см. рис. 16). Тогда звезда М со склонением δ, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту
Из этой формулы видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением δ в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение отрицательно.
Пример решения задачи
Задача. Сириус (α Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!