Исследование свойств межпланетного пространства вдали от плоскости эклиптики представляет большой научный интерес. Отклонение от плоскости эклиптики требует дополнительных энергетических затрат. Эти затраты резко различаются между собой в зависимости от того, какой район вне плоскости эклиптики мы желаем исследовать.
Легче всего проникнуть в районы, отдаленные от плоскости эклиптики, совершив это на окраине Солнечной системы. Для этого достаточно вывести искусственную планету на внешнюю эллиптическую орбиту, наклоненную на небольшой угол к плоскости эклиптики. Даже слабый наклон удалит космический аппарат на больших
расстояниях от Солнца на десятки миллионов километров от плоскости эклиптики.
Гораздо труднее проникнуть в пространство «над» и «под» Солнцем. Предположим, что мы стремимся запустить искусственную планету на круговую орбиту, перпендикулярную к плоскости эклиптики. Двигаясь по такой орбите, искусственная планета через полгода после старта должна встретить Землю.
Рис. 134. Искусственные планеты на круговых орбитах радиуса 1 а. е. при наклонениях:
Гелиоцентрическая скорость выхода из сферы действия Земли должна быть равна по величине скорости Земли Построение на рис. 134, а показывает, что геоцентрическая скорость выхода Отсюда начальная скорость отлета Мы получили еще большую величину, чем четвертая космическая скорость.
Полет по эллиптической орбите, лежащей в плоскости, перпендикулярной к эклиптике, с перигелием, находящимся за Солнцем вблизи его поверхности, потребовал бы начальной скорости, лишь немного превышающей четвертую космическую, но максимальное удаление космического аппарата от плоскости эклиптики (на полпути от Земли до Солнца) было бы равно 0,068 а. е., т. е. 10 млн. км. Слишком небольшая величина в масштабах Солнечной системы, а скорость старта почти недостижима!
Но совсем просто оказывается исследовать районы, лежащие на многие миллионы километров «выше» и «ниже» орбиты Земли. Чтобы вывести искусственную планету на круговую орбиту радиуса 1 а. е., плоскость которой наклонена на угол к плоскости эклиптики, нужна геоцентрическая скорость выхода Для угла найдем откуда Как видим, скорость отлета с Земли оказалась небольшой, а между тем она позволяет искусственной планете через 3 месяца после старта удалиться от Земли на максимальное расстояние 26 млн. (рис. 134, б). Заметим, что такая искусственная планета, двигаясь бок о бок с Землей (хотя и за пределами сферы действия),
должна подвергаться заметному возмущающему влиянию нашей планеты.
Запуск с начальной скоростью, равной третьей космической ( позволяет вывести космический аппарат на круговую орбиту радиуса 1 а. наклоненную к плоскости эклиптики на угол 24°. Максимальное расстояние аппарата от Земли (через 3 месяца) составит 60 млн.
С точки зрения исследования Солнца представляет интерес достижение высоких гелиографических широт, т. е. возможно большее отклонение от плоскости солнечного экватора, а не от эклиптики. Но эклиптика уже наклонена к солнечному экватору на угол 7,2°. Поэтому выход из плоскости эклиптики желательно совершить в узле эклиптики - точке пересечения орбиты Земли с плоскостью солнечного экватора, чтобы отклонение орбиты зонда от плоскости эклиптики прибавилось к уже имеющемуся естественному наклону самой эклиптики. Поскольку ось Солнца наклонена в сторону точки осеннего равноденствия, старт должен осуществляться в середине лета или в середине зимы, когда ось Солнца видна «сбоку».
Изначально эклиптикой называлась окружность, которая обозначает траекторию движения Солнца на земном небе.
С древних времен человек с большим интересом наблюдал за небом. Научные знания древних людей были крайне фрагментарны, в связи с этим у первобытных людей сильно развилась вера в сверхъестественные силы, представления о том, что силами природы на земле и в небе управляют высшие существа (боги). Изображения небесных тел, таких как Солнце, Луна и яркие звезды (в том числе и возможные сверхновые) часто встречаются в наскальных рисунках первобытных людей. на этих рисунках каменного и бронзового века часто изображается в виде диска, диска с точкой, диска с расходящимися лучами или креста, заключенного в круг. Кроме того, знание объектов неба упрощало древним людям ориентирование на местности. С переходом человеческой цивилизации от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству возникла большая потребность в создании календарей. Человеку было необходимо знать, когда проводить различные сельскохозяйственные работы, к примеру, посев или жатву. С древнейших времен человек заметил, что погода подвержена циклическим изменениям – к примеру, зима сменяет лето и т.д. С другой стороны первые земледельческие цивилизации возникли в долинах крупных рек (Нила, Евфрата, Тигра, Инда, Ганга, Хуанхэ и Янцзы). Первые земледельческие цивилизации активно использовали систему ирригационных каналов для орошения своих полей. Каждый год уровень воды в этих реках испытывал циклические колебания. Для решения задачи предсказания погодных условий и времени наступления разливов рек очень пригодились знания о движении Солнца. Древние люди достаточно быстро отметили, что движение Солнца по небу повторяется примерно через 365 земных суток (земной год). Первые свидетельства о создании солнечного календаря относятся к 5 тысячелетию до нашей эры (Древний Египет). Результатом создания годичного календаря стало внедрение системы летосчисления. Примечательным доказательством того, что уже в Древнем мире понимали важность наблюдения за Солнцем, является т.н. Стоунхендж в современной Великобритании. Предполагается, что сооружение, строительство которого датируется примерно третьим тысячелетием до нашей эры, было построено таким образом, чтобы тщательно отслеживать Солнце в день летнего солнцестояния (примерно 22 июня). Днем солнечного солнцестояния называется время года, с максимальной длительностью светового дня, и соответственно с самым коротким темным временем (продолжительностью ночи). Наиболее примечательные камни Стоунхенджа расположены оптимальным образом для наблюдения восхода и заката Солнца именно в день зимнего солнцестояния. С другой стороны отмечено неслучайное расположение камней древнего сооружения для наблюдения Солнца в день зимнего солнцестояния – времени максимальной длительности темного времени суток и минимальной длительности светлого времени суток.
С другой стороны отмечено, что отверстия в камнях Стоунхенджа были установлены таким неслучайным образом, чтобы проводить наблюдения закатов Луны во время максимального удаления от траектории Солнца (эклиптики). Такие события называются “верхняя Луна” и “нижняя Луна”. Во время них Луна отдаляется от эклиптики примерно на 5 градусов. Данные события вызваны тем, что орбиты Луны отличаются друг от друга на 5.1 градусов.
Плоскости орбит объектов Солнечной Системы
По современным теоретическим представлениям Солнечная Система образовалась в протопланетном газопылевом облаке. В связи с этим изначально большинство орбит образовавшихся объектов находилось в одной плоскости. Исключение составляли лишь кометные орбиты (большинство комет образовались в протозвездной туманности или были гравитационно захвачены Солнцем в межзвездном пространстве). В частности чаще всего “чужие“ кометы (пришельцы из межзвездной среды) встречаются на ретроградных орбитах. Такими орбитами называют орбиты с обратным (ретроградным) движением. Их наклонение заключено между 90 и 180 градусов.
После образования Солнечной Системы по причине постоянных гравитационных возмущений между объектами Солнечной Система, а так же от близких пролетов звезд происходило постоянное изменение орбит объектов Солнечной Системы (планет, астероидов). В частности орбиты становились более эксцентричными (менее круговыми), а их наклонение стало отличаться от изначальной плоскости протопланетного диска. Максимальное отличие наклонения планет Солнечной Системы от наклонения земной орбиты наблюдается у (7 градусов), а минимальное отличие у (меньше одного градуса).
В частности у наиболее крупной карликовой планеты Солнечной Системы (Эриды) наклонение орбиты достигает 44 градуса.
В целом большинство орбит объектов Солнечной Системы находится вблизи эклиптики. В связи с этим поиски околоземных астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей, практически не ведутся в районе эклиптических полюсов.
Предполагается, что гравитационные возмущения между объектами Солнечной Системы и близкими звездами привели не только к изменению орбит объектов Солнечной Системы, но и изменили наклонения осей вращения планет от изначального перпендикулярного направления к плоскости эклиптики. Как известно ось вращения Земли наклонена к эклиптике на 24 градуса. Из планет Солнечной Системы этот наклон является минимальным у (0.01 градусов), а максимальным у (177 градусов) и (98 градусов). Интересно отметить, что и у Солнца ось вращения не является строго перпендикулярной эклиптике. Её наклон составляет примерно 6 градусов. В последние годы теоретики объясняют существование этого наклона влиянием не открытой девятой планеты, масса которой в 5-10 раз превышает массу Земли, а период обращения составляет 10-20 тысяч лет.
Кроме планет, астероидов и комет в Солнечной Системе можно наблюдать т.н. , скопления пыли, которые расположены преимущественно в плоскости эклиптики. Этот свет можно увидеть даже невооруженным глазом при полном отсутствии ночного освещения. Предполагается, что источником этой пыли являются столкновения между астероидами. Прогнозируется, что данная пыль не может оставаться долгое время в Солнечной Системе по причине выдувания её солнечным светом.
Наклонения орбит планет у других звезд
В последние десятилетия появилась возможность наблюдать чужие планетные системы у других звезд, а так же их протопланетные диски. Нынешние наблюдения показали, что практически у каждой звезды могут существовать хотя бы маленькие планеты на небольшом расстоянии от звезды (внутри земной орбиты). Примерно в шести сотнях случаев открыты планетные системы с несколькими планетами (до восьми в системе Кеплер-90). Открытие систем вроде Кеплер-90 с восьмью транзитными планетами и TRAPPIST-1 с семью транзитными планетами хорошо доказывает, что большинство случаев наклонения орбит близки к друг другу (как и в Солнечной Системе). С другой стороны подробное изучение планетных систем с открытыми транзитными планетами привело к обнаружению многочисленных случаев нетранзитных планет. То есть эти системы отличаются большой разницей между наклонениями орбит экзопланет.
С другой стороны измерения лучевых скоростей звезд с известными транзитными планетами позволяют определить угол между экватором звезды и плоскостью орбиты транзитной планеты (т.н. Rossiter–McLaughlin(RM)-эффект). К настоящему времени этот эффект измерен для 134 транзитных планет.
В то же время, как следует из вышеприведенных схем, у некоторых транзитных планет наблюдается даже ретроградное вращение. Теоретики предполагают, что такие необычные орбиты связаны с наличием в системе других массивных объектов (к примеру, планет или звезд).
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
- Луна .
Описание
Название «эклиптика» связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов , период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом , или драконическим периодом.
Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат .
Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики
| Планета | Наклон к эклиптике |
|---|---|
| Меркурий | 7,01° |
| Венера | 3,39° |
| Земля | 0° |
| Марс | 1,85° |
| Юпитер | 1,31° |
| Сатурн | 2,49° |
| Уран | 0,77° |
| Нептун | 1,77° |
Эклиптика в литературе
У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.
См. также
- Инвариантная плоскость (англ. )
Напишите отзыв о статье "Эклиптика"
Примечания
Литература
- Panchenko D. Who found the Zodiac? // Antike Naturwissenschaft und ihre Rezeption. - 1998. - Vol. 9. - P. 33-44.
- Brack-Bernsen L. // Centaurus. - 2003. - Vol. 45. - P. 16–31.
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
- Эклиптика - статья из Большой советской энциклопедии .
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Эклиптика
В воскресение утром Марья Дмитриевна пригласила своих гостей к обедни в свой приход Успенья на Могильцах.– Я этих модных церквей не люблю, – говорила она, видимо гордясь своим свободомыслием. – Везде Бог один. Поп у нас прекрасный, служит прилично, так это благородно, и дьякон тоже. Разве от этого святость какая, что концерты на клиросе поют? Не люблю, одно баловство!
Марья Дмитриевна любила воскресные дни и умела праздновать их. Дом ее бывал весь вымыт и вычищен в субботу; люди и она не работали, все были празднично разряжены, и все бывали у обедни. К господскому обеду прибавлялись кушанья, и людям давалась водка и жареный гусь или поросенок. Но ни на чем во всем доме так не бывал заметен праздник, как на широком, строгом лице Марьи Дмитриевны, в этот день принимавшем неизменяемое выражение торжественности.
Когда напились кофе после обедни, в гостиной с снятыми чехлами, Марье Дмитриевне доложили, что карета готова, и она с строгим видом, одетая в парадную шаль, в которой она делала визиты, поднялась и объявила, что едет к князю Николаю Андреевичу Болконскому, чтобы объясниться с ним насчет Наташи.
После отъезда Марьи Дмитриевны, к Ростовым приехала модистка от мадам Шальме, и Наташа, затворив дверь в соседней с гостиной комнате, очень довольная развлечением, занялась примериваньем новых платьев. В то время как она, надев сметанный на живую нитку еще без рукавов лиф и загибая голову, гляделась в зеркало, как сидит спинка, она услыхала в гостиной оживленные звуки голоса отца и другого, женского голоса, который заставил ее покраснеть. Это был голос Элен. Не успела Наташа снять примериваемый лиф, как дверь отворилась и в комнату вошла графиня Безухая, сияющая добродушной и ласковой улыбкой, в темнолиловом, с высоким воротом, бархатном платье.
– Ah, ma delicieuse! [О, моя прелестная!] – сказала она красневшей Наташе. – Charmante! [Очаровательна!] Нет, это ни на что не похоже, мой милый граф, – сказала она вошедшему за ней Илье Андреичу. – Как жить в Москве и никуда не ездить? Нет, я от вас не отстану! Нынче вечером у меня m lle Georges декламирует и соберутся кое кто; и если вы не привезете своих красавиц, которые лучше m lle Georges, то я вас знать не хочу. Мужа нет, он уехал в Тверь, а то бы я его за вами прислала. Непременно приезжайте, непременно, в девятом часу. – Она кивнула головой знакомой модистке, почтительно присевшей ей, и села на кресло подле зеркала, живописно раскинув складки своего бархатного платья. Она не переставала добродушно и весело болтать, беспрестанно восхищаясь красотой Наташи. Она рассмотрела ее платья и похвалила их, похвалилась и своим новым платьем en gaz metallique, [из газа цвета металла,] которое она получила из Парижа и советовала Наташе сделать такое же.
– Впрочем, вам все идет, моя прелестная, – говорила она.
С лица Наташи не сходила улыбка удовольствия. Она чувствовала себя счастливой и расцветающей под похвалами этой милой графини Безуховой, казавшейся ей прежде такой неприступной и важной дамой, и бывшей теперь такой доброй с нею. Наташе стало весело и она чувствовала себя почти влюбленной в эту такую красивую и такую добродушную женщину. Элен с своей стороны искренно восхищалась Наташей и желала повеселить ее. Анатоль просил ее свести его с Наташей, и для этого она приехала к Ростовым. Мысль свести брата с Наташей забавляла ее.
Несмотря на то, что прежде у нее была досада на Наташу за то, что она в Петербурге отбила у нее Бориса, она теперь и не думала об этом, и всей душой, по своему, желала добра Наташе. Уезжая от Ростовых, она отозвала в сторону свою protegee.
– Вчера брат обедал у меня – мы помирали со смеху – ничего не ест и вздыхает по вас, моя прелесть. Il est fou, mais fou amoureux de vous, ma chere. [Он сходит с ума, но сходит с ума от любви к вам, моя милая.]
Наташа багрово покраснела услыхав эти слова.
– Как краснеет, как краснеет, ma delicieuse! [моя прелесть!] – проговорила Элен. – Непременно приезжайте. Si vous aimez quelqu"un, ma delicieuse, ce n"est pas une raison pour se cloitrer. Si meme vous etes promise, je suis sure que votre рromis aurait desire que vous alliez dans le monde en son absence plutot que de deperir d"ennui. [Из того, что вы любите кого нибудь, моя прелестная, никак не следует жить монашенкой. Даже если вы невеста, я уверена, что ваш жених предпочел бы, чтобы вы в его отсутствии выезжали в свет, чем погибали со скуки.]
«Стало быть она знает, что я невеста, стало быть и oни с мужем, с Пьером, с этим справедливым Пьером, думала Наташа, говорили и смеялись про это. Стало быть это ничего». И опять под влиянием Элен то, что прежде представлялось страшным, показалось простым и естественным. «И она такая grande dame, [важная барыня,] такая милая и так видно всей душой любит меня, думала Наташа. И отчего не веселиться?» думала Наташа, удивленными, широко раскрытыми глазами глядя на Элен.
Орбита Земли лежит в воображаемой плоскости, которая пересекает небесную сферу по большому кругу, называемому эклиптикой. Этим же термином называют большой круг, соответствующий проекции перемещения Земли или Солнца на небосводе.
Это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Этот круг отражает траекторию движения Земли вокруг Солнца.
Наше светило проецируется на определенную область небесной сферы. Положение Земли относительно Солнца изменяется ежесуточно в течение года, и Солнце, в свою очередь, проецируется в другую область. За год наша звезда возвращается в первоначальное положение, за которое обычно принимается точка пересечения эклиптики и небесного экватора.
Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики под углом 66°33. Однако «с Земли» плоскость эклиптики наклонена под углом 66°33 относительно земной оси и под утлом 23°27 относительно экватора, как земного, так и небесного.
Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются узлами или точками равноденствия.
21 марта Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая точку весеннего равноденствия, совпадающую с у. В точке осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное. Точки эклиптики, когда Солнце отстоит на 90° от точек равноденствия, называют точками солнцестояния.
Вследствие обращения Земли участки неба, на которые проецируется светило, медленно сменяют друг друга. Солнце смещается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки (360° за 365 дней) и, следовательно, примерно на 180° за полгода. Видимые созвездия сменяют друг друга от сезона к сезону.
Из-за наклона эклиптики относительно экватора, склонение Солнца тоже изменяется в течение года, как и длительность светового дня. Поэтому продолжительность дня и ночи в течение года различны, кроме моментов равноденствий, когда Солнце находится вблизи одного из узлов.
Непосредственно перед равноденствием и после него максимальная высота Солнца над горизонтом изменяется каждые сутки. В этот период каждый день становится длиннее (или короче) на несколько минут.
Точки солнцестояния проецируются на небосвод на максимальном расстоянии (на север и на юг) от небесного экватора. Солнце проходит либо через самую северную точку эклиптики, имеющую склонение +23° 27 (летнее солнцестояние), либо через самую южную - -23° 27 (зимнее солнцестояние). Вблизи этих точек высота Солнца над горизонтом практически не изменяется, а продолжительность светового дня увеличивается либо уменьшается лишь на несколько секунд. В высоких широтах (близко к полюсам) Солнце периодически становится околополярной звездой - оно не восходит и не заходит и находится над горизонтом даже в полночь. Эти периоды могут быть длиннее или короче, в зависимости от времени года.
На полюсах Солнце восходит и садится только один раз в год. Причина тому - наклон оси вращения Земли. День и ночь длятся на земных полюсах по 6 месяцев.
Эклиптическая система
Началами координат являются эклиптика и круг долгот, проходящий через полюсы эклиптики и точку у. В качестве координат используются:
Эклиптическая долгота X. Она измеряется в плоскости эклиптики от точки у в направлении, противоположном движению звезд, до точки пересечения эклиптики и круга долгот, проходящего через звезду. Эклиптическая долгота измеряется в градусах, минутах и секундах дуги, а ее значения варьируются от 0° до 360°;
Эклиптическая широта (3. Она измеряется по кругу долгот, проходящем через звезду, и равна углу между звездой и эклиптикой. Ее значения варьируются от 90° до -90°. (по материалам http://colonization.com.ua/ в редакции Р.Д.И.Стрельцова )
