Видимий річний рух Сонця. Тропічний і зоряний рік

Внаслідок прецесії сітка небесних координат безперервно, хоч і ду¬же повільно, зміщується відносно зір, тому й умови їхньої видимості у певному пункті змінюються з часом. Так, через 12 000 років більшої частини сузір'я Оріона на території України не буде видно.

4. Ефекти, обумовлені видимим річним рухом Сонця.

Оскільки Сонце, рухаючись по небесній сфері вздовж екліптики, то віддаляється від лінії небесного екватора, то наближається до неї, відбувається безперервна зміна його екваторіальних небесних коорди¬нат - 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. По¬ловина його добового шляху на небі знаходиться над горизонтом, поло¬вина - 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 Сон¬ця, 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 схилен¬ня 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 со¬нячного диска, а за тим моментом, коли верхній край Сонця торкнеться лінії го¬ризонту. Відповідно кінець дня визна¬чається моментом, коли верхній край Сонця зникне під горизонтом. Таким чи¬ном, Сонце в цілому проводить на небі трохи більше часу, ніж центр його диска.,

По-друге, є таке явище, як атмо¬сферна рефракція - відхилення світлово¬го 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.