نقاط وخطوط الكرة السماوية - كيفية العثور على المكانتارات، حيث يمر خط الاستواء السماوي، وهو خط الطول السماوي.

ما هو المجال السماوي

المجال السماوي– مفهوم مجرد، كرة خيالية ذات نصف قطر لانهائي، مركزها الراصد. في هذه الحالة، يكون مركز الكرة السماوية على مستوى عيون المراقب (وبعبارة أخرى، كل ما تراه فوق رأسك من الأفق إلى الأفق هو هذا المجال بالذات). ومع ذلك، لسهولة الإدراك، يمكننا أن نعتبر مركز الكرة السماوية ومركز الأرض، وليس هناك خطأ في هذا. يتم رسم مواقع النجوم والكواكب والشمس والقمر على الكرة في الموضع الذي تكون فيه مرئية في السماء في لحظة زمنية معينة من نقطة معينة من موقع الراصد.

بمعنى آخر، على الرغم من مراقبة مواقع النجوم على الكرة السماوية، فإننا، في أماكن مختلفة من الكوكب، سنرى باستمرار صورة مختلفة قليلاً، بمعرفة مبادئ "عمل" الكرة السماوية، من خلال النظر إلى في سماء الليل يمكننا أن نجد طريقنا بسهولة باستخدام تقنية بسيطة. وبمعرفة المنظر العلوي عند النقطة أ، سنقارنه بمنظر السماء عند النقطة ب، ومن خلال انحرافات المعالم المألوفة، سنكون قادرين على فهم أين نحن الآن بالضبط.

لقد توصل الناس بالفعل إلى هذه الفكرة منذ وقت طويل خط كاملالأدوات التي تجعل مهمتنا أسهل. إذا كنت تتنقل في الكرة الأرضية "الأرضية" ببساطة باستخدام خطوط الطول والعرض، فسيتم أيضًا توفير سلسلة كاملة من العناصر المماثلة - النقاط والخطوط، للكرة الأرضية "السماوية" - الكرة السماوية.

الكرة السماوية وموقع الراصد. إذا تحرك المراقب، فإن المجال المرئي بأكمله سوف يتحرك.

عناصر الكرة السماوية

تحتوي الكرة السماوية على عدد من النقاط والخطوط والدوائر المميزة، فلننظر إلى العناصر الرئيسية للكرة السماوية.

المراقب عمودي

المراقب عمودي- خط مستقيم يمر بمركز الكرة السماوية ويتوافق مع اتجاه الشاقول عند نقطة الراصد. زينيث- نقطة التقاطع العمودي للراصد مع الكرة السماوية وتقع فوق رأس الراصد. نادر- نقطة تقاطع عمودي الراصد مع الكرة السماوية المقابلة لسمت السماء.

الأفق الحقيقي- دائرة كبيرة على الكرة السماوية، مستواها متعامد مع المستوى الرأسي للراصد. ويقسم الأفق الحقيقي الكرة السماوية إلى قسمين: نصف الكرة فوق الأفق، حيث يقع السمت، و نصف الكرة الأرضية تحت الأفقي، حيث يقع النظير.

محور موندي (محور الأرض)- خط مستقيم يحدث حوله الدوران اليومي المرئي للكرة السماوية. إن محور العالم يوازي محور دوران الأرض، وبالنسبة للراصد الموجود عند أحد قطبي الأرض فإنه يتطابق مع محور دوران الأرض. إن الدوران اليومي الظاهري للكرة السماوية هو انعكاس للدوران اليومي الفعلي للأرض حول محورها. الأقطاب السماوية هي نقاط تقاطع محور العالم مع الكرة السماوية. القطب السماوي الموجود في منطقة الكوكبة أورسا الصغرى، مُسَمًّى القطب الشمالي العالم، ويسمى القطب المقابل القطب الجنوبي.

دائرة عظيمة في الكرة السماوية، مستواها متعامد مع محور العالم. يقسم مستوى خط الاستواء السماوي الكرة السماوية إلى نصف الكرة الشمالي، حيث يقع القطب الشمالي، و نصف الكرة الجنوبي، حيث يقع القطب الجنوبي.

أو أن خط زوال الراصد عبارة عن دائرة كبيرة على الكرة السماوية، تمر عبر قطبي العالم، ذروتها ونظيرها. إنه يتزامن مع مستوى خط الطول الأرضي للمراقب ويقسم الكرة السماوية إلى شرقيةو النصف الغربي للكرة الأرضية.

نقاط الشمال والجنوب- نقطة تقاطع خط الزوال السماوي مع الأفق الحقيقي. النقطة الأقرب إلى القطب الشمالي للعالم تسمى النقطة الشمالية للأفق الحقيقي C، والنقطة الأقرب إلى القطب الجنوبي للعالم تسمى النقطة الجنوبية S. نقطتا الشرق والغرب هما نقطتا تقاطع خط الاستواء السماوي مع الأفق الحقيقي.

خط الظهر- خط مستقيم في مستوى الأفق الحقيقي يصل بين نقطتي الشمال والجنوب. يسمى هذا الخط منتصف النهار لأنه عند الظهر وفقًا للتوقيت الشمسي الحقيقي المحلي، يتزامن ظل القطب العمودي مع هذا الخط، أي مع خط الطول الحقيقي لنقطة معينة.

نقاط تقاطع خط الطول السماوي مع خط الاستواء السماوي. تسمى النقطة الأقرب إلى النقطة الجنوبية من الأفق النقطة الجنوبية من خط الاستواء السماوي، والنقطة الأقرب إليها النقطة الشماليةالأفق، - النقطة الشمالية من خط الاستواء السماوي.

عمودي من النجم

عمودي من النجم، أو دائرة الارتفاع- دائرة كبيرة على الكرة السماوية تمر عبر السمت والنظير والنجم. العمودي الأول هو العمودي الذي يمر بنقطتي الشرق والغرب.

دائرة الانحرافأو هي دائرة كبيرة في الكرة السماوية، تمر عبر قطبي العالم والنجم.

دائرة صغيرة على الكرة السماوية مرسومة من خلال نجم موازٍ لمستوى خط الاستواء السماوي. مرئي حركة نهاريةتحدث النجوم وفقًا لمتوازيات يومية.

المقنطرات المضيئة

المقنطرات المضيئة- دائرة صغيرة على الكرة السماوية مرسومة من خلال النجم الموازي لمستوى الأفق الحقيقي.

تُستخدم جميع عناصر الكرة السماوية المذكورة أعلاه بنشاط لحل المشكلات العملية المتعلقة بالتوجه في الفضاء وتحديد موضع النجوم البارزة. اعتمادا على الغرض وظروف القياس، يتم استخدام نظامين مختلفين كروية الإحداثيات السماوية .

في نظام واحد، يتم توجيه النجم بالنسبة إلى الأفق الحقيقي ويسمى هذا النظام، وفي الآخر، نسبة إلى خط الاستواء السماوي ويسمى.

وفي كل من هذه الأنظمة، يتم تحديد موقع النجم على الكرة السماوية من خلال كميتين زاويتين، تمامًا كما يتم تحديد موضع النقاط على سطح الأرض باستخدام خطوط الطول والعرض.

§ 48. المجال السماوي. النقاط والخطوط والدوائر الأساسية على الكرة السماوية

الكرة السماوية هي كرة لها أي نصف قطر ومركزها عند نقطة عشوائية في الفضاء. اعتمادًا على صياغة المشكلة، يتم اعتبار مركزها هو عين الراصد، ومركز الجهاز، ومركز الأرض، وما إلى ذلك.

دعونا ننظر إلى النقاط والدوائر الرئيسية للكرة السماوية، والتي يعتبر مركزها عين الراصد (الشكل 72). لنرسم خطًا راسيا عبر مركز الكرة السماوية. تسمى نقاط تقاطع الخط الراسيا مع الكرة بـ zenith Z و nadir n.

أرز. 72.

تسمى الطائرة التي تمر عبر مركز الكرة السماوية بشكل عمودي على الخط الراسيا مستوى الأفق الحقيقي.وهذا المستوى الذي يتقاطع مع الكرة السماوية يشكل دائرة كبيرة تسمى الأفق الحقيقي. وهذا الأخير يقسم الكرة السماوية إلى قسمين: فوق الأفق وتحت الأفق.

ويسمى الخط المستقيم الذي يمر عبر مركز الكرة السماوية الموازي لمحور الأرض بمحور موندي. تسمى نقاط تقاطع محور العالم مع الكرة السماوية أقطاب العالم.أحد القطبين المقابل لقطبي الأرض يسمى القطب السماوي الشمالي ويسمى Pn، والآخر هو القطب السماوي الجنوبي Ps.

يسمى المستوى QQ الذي يمر عبر مركز الكرة السماوية بشكل عمودي على محور العالم مستوى خط الاستواء السماوي.وهذا المستوى الذي يتقاطع مع الكرة السماوية يشكل دائرة عظيمة - خط الاستواء السماوي،الذي يقسم الكرة السماوية إلى أجزاء شمالية وجنوبية.

الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي تمر عبر القطبين السماويين، السمت والنظير، تسمى خط الطول المراقب PN nPsZ. يقسم محور موندي خط زوال المراقب إلى أجزاء PN nPs في منتصف النهار وأجزاء PN nPs في منتصف الليل.

يتقاطع خط زوال الراصد مع الأفق الحقيقي عند نقطتين: نقطة الشمال N ونقطة الجنوب S. ويسمى الخط المستقيم الذي يصل بين نقطتي الشمال والجنوب خط منتصف النهار.

إذا نظرت من مركز الكرة إلى النقطة N، فستكون على اليمين نقطة شرق O st، وعلى اليسار - نقطة غرب W. دوائر صغيرة من الكرة السماوية أأ"، بالتوازي مع يتم استدعاء مستوى الأفق الحقيقي الموكونترات. bb صغير" موازي لمستوى خط الاستواء السماوي، - المتوازيات السماوية.

تسمى دوائر الكرة السماوية Zon التي تمر عبر نقطتي السمت والنظير عمودي.ويسمى الخط الرأسي الذي يمر بنقطتي الشرق والغرب بالخط الرأسي الأول.

تسمى دوائر الكرة السماوية PNoPs التي تمر عبر قطبي العالم دوائر الانحراف.

خط الطول للمراقب هو دائرة عمودية ودائرة انحراف. يقسم الكرة السماوية إلى قسمين - شرقي وغربي.

يُطلق على القطب السماوي الموجود فوق الأفق (تحت الأفق) اسم القطب السماوي المرتفع (المنخفض). دائمًا ما يكون اسم القطب السماوي المرتفع هو نفس اسم خط عرض المكان.

محور العالم يشكل زاوية مع مستوى الأفق الحقيقي تساوي العرض الجغرافي للمكان.

يتم تحديد موقع النجوم على الكرة السماوية باستخدام أنظمة الإحداثيات الكروية. في علم الفلك البحري، يتم استخدام أنظمة الإحداثيات الأفقية والاستوائية.

النجوم بعيدة جدًا عن الأرض. من خلال مراقبتهم حتى من خلال التلسكوب، من المستحيل تحديد أي منهم أبعد وأيهم أقرب. عند دراسة السماء المرصعة بالنجوم، يتم استخدام النموذج الرياضي للسماء المرصعة بالنجوم - الكرة السماوية.

المجال السماوي يسمى مجالًا وهميًا نصف قطره عشوائيًا ويكون مركزه عند نقطة المراقبة التي تُسقط عليها الأجرام السماوية.

المسافة الزاوية بين نقطتين على الكرة هي الزاوية المحصورة بين نصفي القطر المرسومين على هاتين النقطتين. لاحظ أن الدائرة التي يتم الحصول عليها عن طريق تقاطع الكرة السماوية مع مستوى يمر عبر مركز الكرة تسمىدائرة كبيرة وإذا لم تمر الطائرة بالمركز -دائرة صغيرة .

نتيجة لدوران الأرض حول محورها هو الدوران الظاهري للكرة السماوية في الاتجاه المعاكس. وهذا من السهل التحقق منه. أثناء الليل، تصف النجوم أقواسًا من دوائر متحدة المركز (ذات محور مشترك)، ويمر المحور بالقرب من النجم بولاريس (α Ursa Minor). القطبية نفسها (م= 2؛ من الحقل اليوناني - أدور) يظل بلا حراك تقريبًا. لدراسة حركة النجوم بمزيد من التفصيل، من الضروري التعرف على العناصر الأساسية للكرة السماوية.

يسمى قطر الكرة السماوية الذي يحدث حوله دورانها الظاهريمحور موندي (PP'انظر الشكل 1).

يتقاطع محور العالم مع الكرة السماوية في نقطتين -أقطاب العالم (من اليونانيةقطاع - محور ): شمالي (ر - بالقرب منه يمكنك رؤية نجم الشمال) والجنوبي (ص' - لا توجد نجوم ساطعة بالقرب منه). في عام 2000، المسافة الزاوية بين القطب الشمالي و نجم شمالكان 42` فقط. ويسمى النجم القطبي بنجم البوصلة لأنه معلم يدل على اتجاه الشمال.

خط الاستواء السماوي تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية، المتعامدة مع محور العالم.

يُطلق على قطر الكرة السماوية التي تعمل على طولها قوة الجاذبية وتمر عبر نقطة المراقبةرَأسِيّ ، أوخط راسيا ( ZZ). نقاط تقاطع الخط الراسيا مع الكرة السماوية هيذروة (من العربيةZemt Arrass - أعلى الطريق ) والنظير (من العربية -اتجاه القدم ).

تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية المتعامدة مع العموديرياضي ، أوحقيقي، الأفق .

يقسم خط الاستواء السماوي الكرة السماوية إلى نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، والأفق إلى نصفي الكرة المرئي وغير المرئي. ويسمى أيضًا نصف الكرة المرئي من الكرة السماويةالسماء .

تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي تمر عبر قطبي العالم - السمت والنظير -الزوال السماوي . ويتقاطع الأفق مع خط الطول السماوي عند نقاط الشمال (ن ) والجنوب (س )، ومع خط الاستواء السماوي - عند نقاط الشرق (ه ) والغربية (دبليو ) . يسمى قطر الكرة السماوية التي تربط نقطتي الشمال والجنوبخط الظهر ( ن س ).

تسمى المسافة الزاوية للنجم من الأفقارتفاع النجم ح . على سبيل المثال، يبلغ ارتفاع النجم عند ذروته 90 درجة.

في التين. 1 يا - نقطة المراقبة،ر - قطب العالم،ن - نقطة الشمال،ت - مركز الأرض، ول - نقطة على خط استواء الأرض . ركنOTL يساوي خط العرض? نقاطعن ، والزاويةبونهو ارتفاع القطب السماويح ص (أو نجم الشمال، وهو نفس الشيء تقريبًا). محور العالم موازي لمحور دوران الأرض، ومستوى خط الاستواء السماوي موازي لمستوى الأرض.

وبالتالي فإن ارتفاع القطب السماوي يساوي خط العرض الجغرافي للمنطقة: ح ص =φ .

في نقاط مختلفة من الأرض، تبدو حركة النجوم عبر الكرة السماوية مختلفة. بالنسبة لمراقب في قطب كوكبنا، فإن القطب السماوي يقع في ذروته، ويتزامن محور العالم مع العمودي. تتحرك النجوم في دوائر موازية للأفق. بعض النجوم تكون مرئية دائمًا، وبعضها الآخر لا يكون مرئيًا أبدًا، وهنا النجوم لا تشرق ولا تغرب وارتفاعها هو نفسه دائمًا.

عند خط استواء الأرض، تقع الأقطاب السماوية في الأفق، ويتزامن محور موندي مع خط الظهيرة. تتحرك النجوم في دوائر متعامدة مع مستوى الأفق. جميع النجوم ترتفع وتغرب في السماء لمدة نصف اليوم. إذا لم "تتدخل" الشمس، فيمكن للمرء أن يرى كل شيء في يوم واحد من خط استواء الأرض نجوم ساطعةسماء.

وبمراقبة السماء من خطوط العرض الوسطى، ستلاحظ أن بعض النجوم تشرق وتغرب، والبعض الآخر لا يغرب على الإطلاق. هناك أيضًا نجوم لا تظهر أبدًا فوق الأفق.

تقضي النجوم الواقعة على خط الاستواء السماوي فوق الأفق نفس القدر من الوقت الذي تقضيه النجوم الموجودة تحته. تتحرك الشمس بين النجوم واصفة خطا يسمىeclitica. تقع مرتين في السنة (في الربيع - 20-21 مارس وفي الخريف - 22-23 سبتمبر) على خط الاستواء السماوي عند نقاط الاعتدال الربيعي والخريفي. في هذا الوقت، النهار يساوي الليل.

يعبر كل نجم خط الطول السماوي مرتين في اليوم. تسمى ظاهرة مرور النجوم عبر خط الطول السماويالذروة . فيالذروة العليا ارتفاع النجم هو الأعلى، في الأسفل - الأصغر (انظر الشكل 1). 6 ). تستمر حركة النجوم بين الذروة المجاورة لمدة نصف يوم. عند القطب، يكون ارتفاع النجم في كلا الذروة هو نفسه (انظر الشكل 3). عند خط الاستواء، يكون الذروة العلوية فقط مرئية، ولكن جميع النجوم المضيئة مرئية (انظر الشكل 4). في خطوط العرض الوسطى للأرض، تكون كلا الذروة مرئية (إن لم يكن للشمس) بالنسبة للنجوم القطبية، وبالنسبة للآخرين (على وجه الخصوص، بالنسبة للشمس) فقط العلوي، وبالنسبة للنجوم التي لا تنحدر - لا شيء (انظر الشكل 5). تسمى لحظة الذروة العليا لمركز الشمس بالظهيرة الحقيقية، وفي الأسفل - الشمال الحقيقي. عند الظهر، يقع ظل جسم رأسي على طول خط الظهيرة.

لإنشاء خرائط النجوم، من الضروري إدخال نظام الإحداثيات السماوية. يتم استخدام العديد من هذه الأنظمة في علم الفلك، كل منها مناسب لحل المشكلات العلمية والعملية المختلفة. في هذه الحالة، يتم استخدام طائرات خاصة ودوائر ونقاط من الكرة السماوية. عليه، يتم تحديد موقع النجم بشكل فريد من خلال زاويتين. إذا كان (المستوى الذي يتم رسم هذه الزوايا منه ومنه هو مستوى خط الاستواء السماوي، فإن نظام الإحداثيات يسمىاستوائي . الإحداثيات فيه هي الانحراف والصعود المباشر للنجوم.

الانحراف δ هو المسافة الزاوية للنجم من خط الاستواء السماوي (انظر الشكل 7). الانحراف في حدود -90 درجة< δ < 90° и принимается положительным в северном полушарии небесной сферы и отрицательным - в южной. Например, для точек на небесном экваторе δ = 0°, а для полюсов мира
,
.

حول الانحراف تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي تمر عبر قطبي العالم وهذا النجم.

رفع مستقيم (أوالصعود الصحيح ) α هي المسافة الزاوية لدائرة انحراف النجم من نقطة الاعتدال الربيعي. يتم قياس هذا الإحداثي في ​​الاتجاه الاتجاه المعاكسدوران الكرة السماوية ويتم التعبير عنها بوحدات الساعة. يختلف الصعود الصحيح خلال 0 ساعة.< α < 24 час. Всему кругу небесного экватора соответствует 24 часа (или, что то же самое, 360 °). Тогда 1 ч = 15 °, а 4 мин = 1 °. Например, α γ = 0 ساعة., α Ω = 12 ساعة

أحد أشهر وأبسط أنظمة الإحداثيات السماوية هو النظام الأفقي. المستوى الرئيسي فيه هو الأفق الرياضي، والإحداثيات هي السمتأ النجوم وارتفاع النجوم فوق الأفقح . عيب النظام الأفقي هو أن إحداثيات النجم تتغير باستمرار.

وقت يحدد ترتيب تغير الظواهر. نشأت الحاجة إلى قياس الوقت وتخزينه في بداية الحضارة. ولهذا الغرض، تم استخدام العمليات الدورية التي تحدث في الطبيعة. إن حركة كوكبنا تنتج الحركة المرئية للنجوم، وخاصة الشمس على الكرة السماوية، والتي نلاحظها. أقدم وحدة زمنية هي اليوم، ويتم تحديد مدته من خلال دوران الأرض حول محورها.

يُطلق على الفاصل الزمني بين قمتين علويتين (أو سفليتين) متتاليتين لمركز الشمسالأيام الحقيقية (أو الأيام الشمسية الحقيقية) .

مدة الثورة الكاملة للشمس على طول مسير الشمس هي وحدة زمنية في علم الفلك.السنة الاستوائية هو الفاصل الزمني بين مرورين متتاليين لمركز قرص الشمس خلال فترة الاعتدال الربيعي. وتستمر السنة الاستوائية حوالي 365.2422 يومًا. ويستخدمون في حياتهم اليومية السنة التقويمية، التي تعادل تقريبًا السنة الاستوائية.

لقد ثبت أن الأرض تدور بشكل غير متساو حول الشمس. ولذلك فإن طول اليوم الشمسي الفعلي يتغير بشكل دوري، ولو بشكل طفيف. في الشتاء يكون أطول وفي الصيف يكون أقصر. أطول يوم شمسي حقيقي يبلغ حوالي 51 ثانية أطول من القصير. للقضاء على هذا الإزعاج في قياس الوقت، استخدميعني الشمس الاستوائية - نقطة خيالية تتحرك بشكل موحد على طول مسير الشمس وتصنع بدوره الكاملوفقا لذلك للسنة الاستوائية. يسمى الفاصل الزمني بين قمتين متتاليتين للشمس الاستوائية المتوسطةيوم طبيعي (أو متوسط ​​اليوم الشمسي). يبدأ اليوم الشمسي المتوسط ​​في لحظة الذروة السفلية للشمس الاستوائية المتوسطة. والشمس الاستوائية المتوسطة هي نقطة وهمية، غير محددة بأي شكل من الأشكال في السماء. لذلك، من المستحيل ملاحظة حركتها، وتحديد إحداثياتها، يتم إجراء الحسابات اللازمة.

يعتمد قياس الوقت في اليوم الشمسي على خط الطول الجغرافي. بالنسبة لجميع النقاط الواقعة على خط طول معين، يكون الوقت هو نفسه، ولكنه يختلف عن التوقيت المحلي في خطوط الطول الأخرى. على سبيل المثال، إذا كان لدينا شمالًا وفقًا للتوقيت المحلي (أي يبدأ اليوم)، فعندئذٍ على خط الطول المقابل يكون الوقت ظهرًا بالفعل وفقًا للتوقيت المحلي. في عام 1884، أدخلت العديد من البلدان نظام توقيت المنطقة. تم تقسيم سطح الأرض إلى 24 منطقة زمنية. فييقع كل واحد منهم على خط الطول الرئيسي، والتوقيت المحلي له هو T ن يعتبروَسَط وقت الحزام بأكمله. المسافة بين خطوط الطول الرئيسية المجاورةمناطق 15 درجة أو 1 ساعة. للراحة، تمر حدود المنطقة الزمنيةحدود الدولة والحدود الإدارية ، وفي بحار المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة على طول خطوط الطول البعيدة عن خطوط الطول الرئيسية بمقدار 7.5 درجة شرقًا و 7.5 درجة غربًا.

خط الطول غرينتش (يمر عبر مرصد غرينتش السابق بالقرب من لندن، لأنه تم نقله الآن إلى موقع آخر) هو الخط الرئيسي للمنطقة الزمنية الصفرية. وإلى الشرق، يتم ترقيم المناطق من 1 إلى 23. وتقع أوكرانيا في المنطقة الزمنية الثانية. الوقت ت 0 يتم استدعاء المنطقة الزمنية صفرالوقت العالمي (أو أوروبا الغربية). النسبة العادلة: T ن = ت 0 + ن ، أينن - رقم المنطقة الزمنية.

التوقيت القياسي في بعض المناطق الزمنية له أسماء خاصة.الأوروبية (أو أوروبا الوسطى) هو وقت المنطقة الزمنية الأولى،أوربي شرقي - ثانية.

لاستخدام ضوء الشمس بشكل فعال وتوفير الطاقة، تقدم بعض البلدان التوقيت الصيفي، والذي يبدأ سنويًا في يوم الأحد الأخير من شهر مارس الساعة 2:00 ظهرًا عن طريق تقديم الساعات إلى الأمام ساعة واحدة. وفي الساعة الثالثة صباحًا من يوم الأحد الأخير من شهر سبتمبر، تم إرجاع الساعات ساعة واحدة إلى الوراء، وبذلك انتهى التوقيت الصيفي.

ومن المعروف أن الوحدة الأساسية للزمن في النظام الدولي للوحدات هي الثانية. في السابق، كان 1/86400 من اليوم الشمسي يعتبر ثانية واحدة. وبعد اكتشاف التغيرات في طول اليوم الشمسي، ظهرت مشكلة إيجاد مقياس زمني جديد. في عام 1967، في المؤتمر الدولي للأوزان والمقاييس، تم اعتماد وحدة الوقت بالثانية الذرية - وهو وقت يساوي 9192631770 فترة من الإشعاع تقابل الانتقال بين مستويين فائق الدقة من الحالة الأرضية لذرة السيزيوم-133. يعتمد مقياس الوقت الذري على بيانات من الساعات الذرية السيزيوم المتوفرة في بعض المراصد ومختبرات الوقت. الساعات الذرية دقيقة للغاية - فهي ترتكب خطأً قدره ثانية واحدة كل مليون سنة.

محتوى المقال

المجال السماوي.عندما نرصد السماء تبدو جميع الأجسام الفلكية وكأنها تقع على سطح على شكل قبة، وفي وسطه يقع الراصد. وتشكل هذه القبة الخيالية النصف العلوي من كرة خيالية تسمى "الكرة السماوية". ويلعب دورًا أساسيًا في تحديد موقع الأجسام الفلكية.

يميل محور دوران الأرض بحوالي 23.5 درجة بالنسبة للخط العمودي على مستوى مدار الأرض (على مستوى مسير الشمس). تقاطع هذا المستوى مع الكرة السماوية يعطي دائرة - مسير الشمس، المسار الظاهري للشمس على مدى عام. يبقى اتجاه محور الأرض في الفضاء دون تغيير تقريبًا. ولذلك ففي شهر يونيو من كل عام، عندما يميل الطرف الشمالي للمحور نحو الشمس، ترتفع عالياً في السماء في نصف الكرة الشمالي، حيث يطول النهار ويقصر الليل. وبعد انتقالها إلى الجانب الآخر من المدار في شهر ديسمبر، يتبين أن الأرض تتجه نحو الشمس من جانب نصف الكرة الجنوبي، وفي شمالنا تصبح النهار قصيرة والليل طويل. سم. أيضًامواسم .

ومع ذلك، تحت تأثير الجاذبية الشمسية والقمرية، يتغير اتجاه محور الأرض تدريجيا. تسمى الحركة الرئيسية للمحور الناتجة عن تأثير الشمس والقمر على الانتفاخ الاستوائي للأرض بالمبادرة. نتيجة للمبادرة، يدور محور الأرض ببطء حول عمودي على المستوى المداري، ويصف مخروطًا نصف قطره 23.5 درجة على مدى 26 ألف سنة. ولهذا السبب، بعد بضعة قرون، لن يكون القطب قريبًا من نجم الشمال. بالإضافة إلى ذلك، يخضع محور الأرض لتذبذبات صغيرة تسمى التمايل، والتي ترتبط بالإهليلجية لمدارات الأرض والقمر، وكذلك بحقيقة أن مستوى مدار القمر يميل قليلاً إلى مستوى مدار الأرض يدور في مدار.

وكما نعلم فإن مظهر الكرة السماوية يتغير أثناء الليل بسبب دوران الأرض حول محورها. ولكن حتى لو قمت بمراقبة السماء في نفس الوقت طوال العام، فإن مظهرها سيتغير بسبب ثورة الأرض حول الشمس. للحصول على مدار كامل بزاوية 360 درجة، تتطلب الأرض تقريبًا. 365 1/4 يوم - درجة واحدة تقريبًا في اليوم. وبالمناسبة، فإن اليوم، أو بالأحرى اليوم الشمسي، هو الوقت الذي تدور فيه الأرض مرة واحدة حول محورها بالنسبة للشمس. ويتكون من الوقت الذي تستغرقه الأرض للدوران بالنسبة للنجوم ("اليوم الفلكي")، بالإضافة إلى الوقت القصير - حوالي أربع دقائق - اللازم للدوران لتعويض الحركة المدارية للأرض بمقدار درجة واحدة في اليوم. وهكذا، في سنة تقريبا. 365 1/4 يومًا شمسيًا وتقريبًا. 366 1/4 نجوم.

عند رصد النجوم الموجودة بالقرب من القطبين من نقطة معينة على الأرض، تكون إما دائمًا فوق الأفق أو لا ترتفع فوقه أبدًا. جميع النجوم الأخرى تشرق وتغرب، وفي كل يوم يحدث شروق وغروب كل نجم قبل 4 دقائق من اليوم السابق. ترتفع بعض النجوم والأبراج في السماء ليلاً في الشتاء - نسميها "الشتاء" والبعض الآخر "الصيف".

وبالتالي، يتم تحديد مظهر الكرة السماوية بثلاث مرات: الوقت من اليوم المرتبط بدوران الأرض؛ الوقت من السنة المرتبط بالثورة حول الشمس؛ حقبة مرتبطة بالمبادرة (على الرغم من أن التأثير الأخير لا يمكن ملاحظته "بالعين" حتى بعد 100 عام).

نظم الإحداثيات.

هناك طرق مختلفة للإشارة إلى موضع الأشياء على الكرة السماوية. كل واحد منهم مناسب لنوع معين من المهام.

نظام السمت البديل.

للإشارة إلى موضع جسم ما في السماء بالنسبة إلى الأجسام الأرضية المحيطة بالراصد، يتم استخدام نظام الإحداثيات "السمت البديل" أو "الأفقي". إنه يشير إلى المسافة الزاوية لجسم ما فوق الأفق، والتي تسمى "الارتفاع"، بالإضافة إلى "السمت" - المسافة الزاوية على طول الأفق من نقطة تقليدية إلى نقطة تقع مباشرة أسفل الجسم. في علم الفلك، يتم قياس السمت من نقطة الجنوب إلى الغرب، وفي الجيوديسيا والملاحة - من نقطة الشمال إلى الشرق. لذلك، قبل استخدام السمت، تحتاج إلى معرفة النظام الذي يشار إليه. النقطة في السماء التي تقع فوق رأسك مباشرة يبلغ ارتفاعها 90 درجة وتسمى "السمت"، والنقطة المقابلة لها تمامًا (تحت قدميك) تسمى "النظير". بالنسبة للعديد من المشاكل، تعتبر الدائرة الكبرى للكرة السماوية، والتي تسمى "خط الطول السماوي"، مهمة؛ فهو يمر بذروة العالم ونظيره وأقطابه، ويقطع الأفق عند نقطتي الشمال والجنوب.

النظام الاستوائي.

بسبب دوران الأرض، تتحرك النجوم باستمرار بالنسبة إلى الأفق والنقاط الأساسية، وتتغير إحداثياتها في النظام الأفقي. ولكن بالنسبة لبعض مسائل علم الفلك، يجب أن يكون نظام الإحداثيات مستقلاً عن موقع الراصد والوقت من اليوم. ويسمى هذا النظام "الاستوائي"؛ إحداثياتها تشبه خطوط الطول والعرض الجغرافية. في ذلك، يحدد مستوى خط الاستواء للأرض، الممتد حتى التقاطع مع الكرة السماوية، الدائرة الرئيسية - "خط الاستواء السماوي". إن "انحراف" النجم يشبه خط العرض ويتم قياسه من خلال المسافة الزاوية شمال أو جنوب خط الاستواء السماوي. إذا كان النجم مرئيا بالضبط في ذروة، فإن خط العرض لموقع المراقبة يساوي انحراف النجم. يتوافق خط الطول الجغرافي مع "الصعود الصحيح" للنجم. ويتم قياسه شرق نقطة تقاطع دائرة البروج مع خط الاستواء السماوي، والتي تمر بها الشمس في شهر مارس، في يوم بداية الربيع في نصف الكرة الشمالي والخريف في نصف الكرة الجنوبي. وتسمى هذه النقطة المهمة لعلم الفلك بـ”النقطة الأولى لبرج الحمل”، أو “نقطة الاعتدال الربيعي”، ويتم تحديدها بالعلامة. عادة ما يتم إعطاء قيم الصعود الصحيحة بالساعات والدقائق، مع الأخذ في الاعتبار أن 24 ساعة تساوي 360 درجة.

يتم استخدام النظام الاستوائي عند المراقبة بالتلسكوبات. تم تركيب التلسكوب بحيث يمكنه الدوران من الشرق إلى الغرب حول محور موجه نحو القطب السماوي، وبالتالي تعويض دوران الأرض.

أنظمة أخرى.

ولبعض الأغراض، يتم أيضًا استخدام أنظمة إحداثيات أخرى على الكرة السماوية. على سبيل المثال، عند دراسة حركة الأجسام في النظام الشمسي، يستخدمون نظام الإحداثيات الذي يكون مستواه الرئيسي هو مستوى مدار الأرض. تتم دراسة بنية المجرة في نظام إحداثي، المستوي الرئيسي له هو المستوى الاستوائي للمجرة، ممثلاً في السماء بدائرة تمر على طول درب التبانة.

مقارنة أنظمة الإحداثيات.

وأهم تفاصيل النظامين الأفقي والاستوائي موضحة في الأشكال. في الجدول، تتم مقارنة هذه الأنظمة مع نظام الإحداثيات الجغرافية.

الجدول: مقارنة أنظمة الإحداثيات

مقارنة أنظمة التنسيق
صفة مميزة	نظام السمت البديل	النظام الاستوائي	النظام الجغرافي
الدائرة الرئيسية	الأفق	خط الاستواء السماوي	خط الاستواء
أعمدة	زينيث ونادر	القطبين الشمالي والجنوبي للعالم	القطبين الشمالي والجنوبي
المسافة الزاوية من الدائرة الرئيسية	ارتفاع	أسرة صرفية	خط العرض
المسافة الزاوية على طول الدائرة الأساسية	السمت	الصعود الصحيح	خط الطول
النقطة المرجعية على الدائرة الرئيسية	النقطة الجنوبية في الأفق (في الجيوديسيا – النقطة الشمالية)	نقطة الاعتدال الربيعي	تقاطع مع خط الطول غرينتش

الانتقال من نظام إلى آخر.

غالبًا ما تكون هناك حاجة لحساب إحداثياته ​​الاستوائية من إحداثيات السمت البديلة للنجم، والعكس صحيح. للقيام بذلك، من الضروري معرفة لحظة الرصد وموقع الراصد على الأرض. رياضياً، يتم حل المشكلة باستخدام مثلث كروي رؤوسه في السمت والقطب السماوي الشمالي والنجم X؛ يطلق عليه "المثلث الفلكي".

وتسمى الزاوية التي يكون رأسها عند القطب السماوي الشمالي بين خط زوال الراصد والاتجاه إلى نقطة ما في الكرة السماوية "زاوية الساعة" لهذه النقطة؛ يتم قياسه غرب خط الطول. تسمى زاوية ساعة الاعتدال الربيعي، المعبر عنها بالساعات والدقائق والثواني، "الوقت الفلكي" (Si. T. - الوقت الفلكي) عند نقطة المراقبة. وبما أن الصعود الأيمن للنجم هو أيضًا الزاوية القطبية بين الاتجاه نحوه ونقطة الاعتدال الربيعي، فإن الزمن الفلكي يساوي الصعود الأيمن لجميع النقاط الواقعة على خط زوال الراصد.

وبالتالي فإن زاوية الساعة لأي نقطة في الكرة السماوية تساوي الفرق بين الزمن النجمي وزمن صعودها الصحيح:

دع خط العرض للمراقب يكون ي. إذا تم إعطاء الإحداثيات الاستوائية للنجم أو د، ثم إحداثياتها الأفقية أو يمكن حسابها باستخدام الصيغ التالية:

يمكنك أيضًا حل المشكلة العكسية: باستخدام القيم المقاسة أو ح، ومعرفة الوقت، وحساب أو د. أسرة صرفية دتحسب مباشرة من الصيغة الأخيرة، ثم تحسب من الصيغة قبل الأخيرة نومن الأول إذا عرف الزمن الفلكي تم حسابه أ.

تمثيل الكرة السماوية.

لعدة قرون، كان العلماء يبحثون أفضل الطرقتمثيلات الكرة السماوية لدراستها أو توضيحها. وتم اقتراح نوعين من النماذج: ثنائية وثلاثية الأبعاد.

يمكن تصوير الكرة السماوية على مستوى بنفس الطريقة التي يتم بها تصوير الأرض الكروية على الخرائط. وفي كلتا الحالتين، من الضروري اختيار نظام الإسقاط الهندسي. كانت المحاولة الأولى لتمثيل أجزاء من الكرة السماوية على مستوى هي اللوحات الصخرية لأشكال النجوم في كهوف القدماء. في الوقت الحاضر، هناك العديد من خرائط النجوم، المنشورة على شكل أطالس نجمية مرسومة باليد أو فوتوغرافية تغطي السماء بأكملها.

تصور علماء الفلك الصينيون واليونانيون القدماء الكرة السماوية في نموذج يعرف باسم "الكرة العسكرية". يتكون من دوائر أو حلقات معدنية متصلة ببعضها البعض لإظهار أهم دوائر الكرة السماوية. في الوقت الحاضر، غالبا ما تستخدم الكرات النجمية، والتي يتم تحديد مواقع النجوم والدوائر الرئيسية للكرة السماوية. وللمجالات والكرات الحلقية عيب مشترك: مواقع النجوم وعلامات الدوائر محددة على جانبها الخارجي المحدب، الذي نراه من الخارج، بينما ننظر إلى السماء "من الداخل"، والسماء "من الداخل". يبدو لنا أن النجوم موضوعة على الجانب المقعر من الكرة السماوية. ويؤدي هذا في بعض الأحيان إلى الارتباك في اتجاهات حركة النجوم وشخصيات الكوكبات.

يتم توفير التمثيل الأكثر واقعية للكرة السماوية من خلال القبة السماوية. يتيح لك الإسقاط البصري للنجوم على شاشة نصف كروية من الداخل إعادة إنتاج مظهر السماء وجميع أنواع حركات النجوم عليها بدقة شديدة.

الكرة السماوية هي كرة خيالية ذات نصف قطر عشوائي، يقع مركزها عند نقطة المراقبة (الشكل 1). المستوى المرسوم عبر مركز الكرة السماوية بشكل عمودي على خط عمودي بالنسبة إلى سطح الأرض يشكل دائرة كبيرة عند التقاطع مع الكرة السماوية، تسمى الأفق الرياضي أو الحقيقي.
يتقاطع الخط الراسيا مع الكرة السماوية عند نقطتين متقابلتين تمامًا - السمت Z والنظير Z'. يقع السمت فوق رأس الراصد تمامًا، ويكون النظير مخفيًا بسطح الأرض.
إن الدوران اليومي للكرة السماوية هو انعكاس لدوران الأرض ويحدث أيضاً حول محور الأرض ولكن في الاتجاه المعاكس أي من الشرق إلى الغرب. ويسمى محور دوران الكرة السماوية الموافق لمحور دوران الأرض بمحور العالم.
القطب السماوي الشمالي P موجه نحو نجم الشمال (0°51 من نجم الشمال). يقع القطب السماوي الجنوبي P' فوق أفق نصف الكرة الجنوبي ولا يمكن رؤيته من نصف الكرة الشمالي.

رسم بياني 1. تقاطع خط الاستواء السماوي وخط الزوال السماوي مع الأفق الحقيقي

تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية، التي يكون مستواها متعامدًا مع محور العالم، بخط الاستواء السماوي، والذي يتزامن مع مستوى خط استواء الأرض. يقسم خط الاستواء السماوي الكرة السماوية إلى نصفي الكرة الأرضية - الشمالي والجنوبي. ويتقاطع خط الاستواء السماوي مع الأفق الحقيقي عند نقطتين تسمى نقطتي الشرق E والغرب W. وعند نقطة الشرق يرتفع خط الاستواء السماوي فوق الأفق الحقيقي، وعند النقطة الغربية يهبط تحته.
تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية التي تمر عبر القطب السماوي (PP')، ذروة ونظير (ZZ') بخط الطول السماوي، والذي ينعكس على سطح الأرض على شكل خط الطول (الجغرافي) للأرض. يقسم خط الطول السماوي الكرة السماوية إلى شرقية وغربية ويتقاطع مع الأفق الحقيقي عند نقطتين متقابلتين تمامًا - النقطة الجنوبية (S) ونقطة الشمال (N).
يسمى الخط المستقيم الذي يمر بنقطتي الجنوب والشمال ويكون خط تقاطع مستوى الأفق الحقيقي مع مستوى خط الزوال السماوي بخط الظهر.
نصف دائرة كبيرة تمر عبر قطبي الأرض وأي نقطة على سطحها تسمى خط الطول لهذه النقطة. يُطلق على خط الطول الذي يمر عبر مرصد غرينتش، المرصد الرئيسي في المملكة المتحدة، خط الطول الرئيسي أو الرئيسي. خط الطول الرئيسي وخط الزوال، الذي يبعد 180 درجة عن الصفر، يقسمان سطح الأرض إلى نصفي الكرة الأرضية - الشرقي والغربي.
تسمى الدائرة الكبرى للكرة السماوية، التي يتطابق مستواها مع مستوى مدار الأرض حول الشمس، بمستوى مسير الشمس. يسمى خط تقاطع الكرة السماوية مع مستوى مسير الشمس بخط مسير الشمس أو ببساطة مسير الشمس (الشكل 3.2). مسير الشمس هي كلمة يونانية وترجمتها تعني الكسوف. سميت هذه الدائرة بهذا الاسم لأن كسوف الشمس والقمر يحدث عندما يكون كلا النجمين قريبين من مستوى مسير الشمس. بالنسبة لمراقب على الأرض، فإن الحركة السنوية المرئية للشمس تحدث على طول مسير الشمس. الخط المتعامد مع مستوى مسير الشمس ويمر بمركز الكرة السماوية يشكل القطبين الشمالي (شمال) والجنوبي (S') لمسير الشمس عند نقاط التقاطع معه.
يتقاطع خط تقاطع مستوى مسير الشمس مع مستوى خط الاستواء السماوي مع سطح كرة الأرض عند نقطتين متقابلتين تمامًا، تسمى نقطتي الاعتدال الربيعي والخريفي. عادة ما يتم تحديد نقطة الاعتدال الربيعي (برج الحمل)، ونقطة الاعتدال الخريفي - (الميزان). وتظهر الشمس في هذه النقاط يومي 21 مارس و23 سبتمبر على التوالي. في هذه الأيام على الأرض، النهار يساوي الليل. تسمى نقاط مسير الشمس، التي تقع على مسافة 90 درجة من نقاط الاعتدال، بالانقلابات (22 يوليو - الصيف، 23 ديسمبر - الشتاء).
ويميل مستوى خط الاستواء السماوي إلى مستوى مسير الشمس بزاوية قدرها 23°27′. لا يبقى ميل مسير الشمس نحو خط الاستواء ثابتا. وفي عام 1896، عند إقرار الثوابت الفلكية، تقرر اعتبار ميل مسير الشمس يساوي 23° 27′ 8.26”.
وبسبب تأثير قوى جاذبية الشمس والقمر على الأرض، يتغير تدريجياً من 22°59′ إلى 24°36′.

أرز. 2. مستوى دائرة البروج وتقاطعه مع مستوى خط الاستواء السماوي
أنظمة الإحداثيات السماوية
لتحديد موقع الجسم السماوي، يتم استخدام نظام إحداثيات سماوي واحد أو آخر. اعتمادًا على دوائر الكرة السماوية التي تم اختيارها لبناء شبكة الإحداثيات، تسمى هذه الأنظمة نظام الإحداثيات الكسوف أو النظام الاستوائي. لتحديد الإحداثيات على سطح الأرض، يتم استخدام نظام الإحداثيات الجغرافية. دعونا نفكر في جميع الأنظمة المذكورة أعلاه.
نظام الإحداثيات مسير الشمس.

غالبًا ما يستخدم المنجمون نظام الإحداثيات الكسوف. وهذا النظام موجود في جميع الأطالس القديمة السماء المرصعة بالنجوم. تم بناء نظام مسير الشمس على مستوى مسير الشمس. يتم تحديد موضع الجسم السماوي في هذا النظام من خلال إحداثيين كرويين - خط الطول مسير الشمس (أو ببساطة خط الطول) وخط العرض مسير الشمس.
يتم قياس خط طول مسير الشمس L من المستوى الذي يمر عبر قطبي مسير الشمس والاعتدال الربيعي في اتجاه الحركة السنوية للشمس، أي. حسب مسار علامات البروج (الشكل 3.3). يتم قياس خط الطول من 0 درجة إلى 360 درجة.
خط العرض مسير الشمس B هو المسافة الزاوية من مسير الشمس نحو القطبين. تكون قيمة B موجبة باتجاه القطب الشمالي لمسير الشمس، وقيمة سالبة باتجاه الجنوب. تم قياسه من +90 درجة إلى -90 درجة.

تين. 3. نظام الإحداثيات السماوية مسير الشمس.

نظام الإحداثيات الاستوائية.

يستخدم المنجمون أحيانًا نظام الإحداثيات الاستوائية. وهذا النظام مبني على خط الاستواء السماوي الذي يتطابق مع خط استواء الأرض (شكل 4). يتم تحديد موضع الجسم السماوي في هذا النظام بإحداثيتين - الصعود الأيمن والانحراف.
ويقاس الصعود الأيمن من الاعتدال الربيعي 0 درجة في الاتجاه المعاكس للدوران اليومي للكرة السماوية. يتم قياسه إما في النطاق من 0 درجة إلى 360 درجة، أو بوحدات زمنية - من 0 ساعة. تصل إلى 24 ساعة أسرة صرفية؟ هي الزاوية بين خط الاستواء السماوي والقطب (على غرار خط العرض في نظام مسير الشمس) ويتم قياسها من -90 درجة إلى +90 درجة.

الشكل 4. نظام الإحداثيات السماوية الاستوائية

نظام الإحداثيات الجغرافية.

يتم تحديدها من خلال خطوط الطول الجغرافية وخطوط العرض الجغرافية. في علم التنجيم يتم استخدامه لإحداثيات مكان الميلاد.
خط الطول الجغرافي؟ تقاس من خط زوال غرينتش بعلامة + إلى الشرق و- إلى الغرب من - 180 درجة إلى + 180 درجة (الشكل 3.5). في بعض الأحيان يتم قياس خط الطول الجغرافي بوحدات زمنية من 0 إلى 24 ساعة، ويتم احتسابها شرق غرينتش.
خط العرض الجغرافي؟ تقاس على طول خطوط الطول في اتجاه القطبين الجغرافيين مع الإشارة + إلى الشمال، مع العلامة - جنوب خط الاستواء. يأخذ خط العرض الجغرافي قيمة من – 90 درجة إلى + 90 درجة.

الشكل 5. الإحداثيات الجغرافية

المبادرة
اعتقد علماء الفلك القدماء أن محور دوران الأرض ثابت بالنسبة للمجال النجمي، لكن هيبارخوس (160 ق.م.) اكتشف أن نقطة الاعتدال الربيعي تتحرك ببطء نحو الحركة السنوية للشمس، أي. ضد مسار الأبراج البروج. وتسمى هذه الظاهرة السبق.
الإزاحة 50'3.1 "في السنة. نقطة الاعتدال الربيعي تكمل دورة كاملة في 25729 سنة، أي 25729 سنة. 1° يمر في حوالي 72 سنة. النقطة المرجعية في الكرة السماوية هي القطب السماوي الشمالي. بسبب المبادرة، يتحرك ببطء بين النجوم حول قطب مسير الشمس على طول دائرة نصف قطرها كروي 23°27′. في الوقت الحاضر، يقترب أكثر فأكثر من نجم الشمال.
الآن المسافة الزاوية بين القطب الشمالي ونجم الشمال هي 57′. وسيصل إلى أقرب مسافة له (28 قدمًا) في عام 2000، وبعد 12000 عام سيكون قريبًا من ألمع نجم في نصف الكرة الشمالي، فيجا.
قياس الوقت
لقد تم حل مسألة قياس الوقت عبر تاريخ التنمية البشرية. من الصعب تخيل مفهوم أكثر تعقيدًا من الزمن. الفيلسوف الأعظم العالم القديمكتب أرسطو منذ أربعة قرون قبل الميلاد أن من بين المجهول في الطبيعة من حولنا، أكثر المجهول هو الزمن، فلا أحد يعرف ما هو الزمن وكيف يتحكم فيه.
ويعتمد قياس الوقت على دوران الأرض حول محورها وثورتها حول الشمس. هذه العمليات مستمرة ولها فترات ثابتة إلى حد ما، مما يسمح باستخدامها كوحدات زمنية طبيعية.
نظرًا لحقيقة أن مدار الأرض عبارة عن شكل بيضاوي، فإن حركة الأرض على طوله تحدث بسرعة غير متساوية، وبالتالي فإن سرعة الحركة الظاهرة للشمس على طول مسير الشمس تحدث أيضًا بشكل غير متساوٍ. تعبر جميع النجوم خط الطول السماوي مرتين في حركتها الظاهرة خلال النهار. يُطلق على تقاطع خط الطول السماوي مع مركز النجم ذروة النجم (الذروة هي كلمة لاتينية وتعني "القمة"). هناك ذروتها العلوية والسفلية للنجم. تسمى الفترة الزمنية بين ذروتها بنصف يوم. تسمى لحظة الذروة العليا لمركز الشمس بالظهيرة الحقيقية، ولحظة الذروة السفلية تسمى منتصف الليل الحقيقي. يمكن أن تكون الذروة العلوية والسفلية بمثابة بداية أو نهاية الفترة الزمنية (الأيام) التي اخترناها كوحدة.
فإذا اخترنا مركز الشمس الحقيقية كنقطة أساسية لتحديد طول اليوم، أي. مركز قرص الشمس الذي نراه على الكرة السماوية نحصل على وحدة زمنية تسمى اليوم الشمسي الحقيقي.
عند اختيار ما يسمى بالشمس الاستوائية المتوسطة كنقطة رئيسية، أي. من نقطة وهمية تتحرك على طول خط الاستواء مع سرعة ثابتة لحركة الشمس على طول مسير الشمس، نحصل على وحدة زمنية تسمى متوسط ​​اليوم الشمسي.
فإذا اخترنا نقطة الاعتدال الربيعي كنقطة أساسية عند تحديد طول اليوم، نحصل على وحدة زمنية تسمى اليوم الفلكي. اليوم الفلكي أقصر من اليوم الشمسي بـ 3 دقائق. 56.555 ثانية. اليوم الفلكي المحلي هو الفترة الزمنية الممتدة من لحظة الذروة العليا لنقطة برج الحمل على خط الطول المحلي إلى نقطة زمنية معينة. وفي منطقة معينة، دائمًا ما يبلغ كل نجم ذروته عند نفس الارتفاع فوق الأفق، لأن بعده الزاوي عن القطب السماوي وعن خط الاستواء السماوي لا يتغير. ومن ناحية أخرى، فإن الشمس والقمر يغيران الارتفاع الذي يصلان إليه. الفترات الفاصلة بين قمم النجوم أقصر بأربع دقائق من الفترات الفاصلة بين قمم الشمس. خلال النهار (زمن دورة واحدة للكرة السماوية)، تتمكن الشمس من التحرك بالنسبة للنجوم إلى الشرق - في الاتجاه المعاكس للدوران اليومي للسماء، على مسافة حوالي 1 درجة، منذ تقوم الكرة السماوية بدورة كاملة (360 درجة) خلال 24 ساعة (15 درجة - في ساعة واحدة، ودرجة واحدة في 4 دقائق).
تتأخر ذروة القمر بما يصل إلى 50 دقيقة كل يوم، حيث يقوم القمر بدورة واحدة تقريبًا لمقابلة دوران السماء شهريًا.
في السماء المرصعة بالنجوم، لا تشغل الكواكب مكانًا دائمًا، تمامًا مثل القمر والشمس، لذلك على خريطة النجوم، وكذلك على خرائط الكون والأبراج، يمكن الإشارة إلى موقع الشمس والقمر والكواكب فقط لفترة معينة من الزمن.
الوقت القياسي. ويسمى الوقت القياسي (Tp) لأي نقطة بالمتوسط ​​المحلي الوقت الشمسيخط الطول الجغرافي الرئيسي للمنطقة الزمنية التي تقع فيها هذه النقطة. لتسهيل تحديد الوقت، تم تقسيم سطح الأرض إلى 24 خط طول - يقع كل منها على بعد 15 درجة بالضبط من خط الطول من جارته. تحدد خطوط الطول هذه 24 منطقة زمنية. تقع حدود المناطق الزمنية على بعد 7.5 درجة شرقًا وغربًا من كل من خطوط الطول المقابلة. يعتبر وقت نفس المنطقة في كل لحظة لجميع نقاطها هو نفسه. ويعتبر خط الطول غرينتش خط الطول الصفر. تم أيضًا تثبيت خط التاريخ، أي. خط تقليدي إلى الغرب يكون تاريخ التقويم فيه لجميع المناطق الزمنية لخط الطول الشرقي أطول بيوم واحد من البلدان الواقعة في المناطق الزمنية لخط الطول الغربي.
في روسيا، تم إدخال التوقيت القياسي في عام 1919. مع الأخذ في الاعتبار النظام الدولي للمناطق الزمنية والحدود الإدارية التي كانت موجودة في ذلك الوقت، تم رسم المناطق الزمنية من الثاني إلى الثاني عشر على خريطة جمهورية روسيا الاتحادية الاشتراكية السوفياتية (انظر الملحق 2، الجدول 12).
الوقت المحلي. الوقت في أي بعد، سواء كان فلكيًا أو شمسيًا حقيقيًا أو توقيتًا شمسيًا متوسطًا لبعض خطوط الطول، يُسمى التوقيت الفلكي المحلي، والتوقيت الشمسي الحقيقي المحلي، والتوقيت الشمسي المحلي المتوسط. جميع النقاط الواقعة على نفس خط الطول سيكون لها نفس الوقت في نفس اللحظة، وهو ما يسمى بالتوقيت المحلي LT (التوقيت المحلي). يختلف التوقيت المحلي باختلاف خطوط الطول، لأن... تدور الأرض حول محورها وتحول أجزاء مختلفة من السطح على التوالي نحو الشمس. لا تشرق الشمس ولا ينفجر النهار في جميع أماكن الكرة الأرضية في نفس الوقت. إلى الشرق من خط الطول غرينتش، يزداد التوقيت المحلي، وإلى الغرب يتناقص. يستخدم المنجمون التوقيت المحلي للعثور على ما يسمى بحقول (منازل) برجك.
التوقيت العالمي. ويسمى التوقيت الشمسي المحلي لخط الطول غرينتش بالتوقيت العالمي أو التوقيت العالمي (UT، GMT). يتم تحديد متوسط ​​التوقيت الشمسي المحلي لأي نقطة على سطح الأرض من خلال خط الطول الجغرافي لهذه النقطة، معبرًا عنه بوحدات الساعة ويتم قياسه من خط الطول غرينتش. يعتبر توقيت شرق غرينتش إيجابيا، أي. وهي أكبر مما هي عليه في غرينتش، وإلى الغرب من غرينتش فهي سلبية، أي. الوقت في المناطق الواقعة غرب غرينتش أقل من توقيت غرينتش.
وقت الأمومة (td) – الوقت الذي تم إدخاله في جميع أنحاء الإقليم الاتحاد السوفياتي 21 يونيو 1930. ألغيت في 31 مارس 1991. أعيد تقديمها في رابطة الدول المستقلة وروسيا في 19 مارس 1992.
التوقيت الصيفي (Tl) هو الوقت الذي تم تطبيقه في الاتحاد السوفيتي السابق في 1 أبريل 1991.
الوقت الفلكي. أدى عدم انتظام مقياس الزمن العالمي إلى ضرورة إدخال مقياس جديد تحدده الحركات المدارية للأجسام النظام الشمسيوتمثل مقياس التغير للمتغير المستقل المعادلات التفاضليةالميكانيكا النيوتونية، التي تشكل أساس نظرية حركة الأجرام السماوية. الثانية الفلكية تساوي 1/31556925.9747 من السنة الاستوائية (سم) لبداية قرننا (1900). مقام هذا الكسر يتوافق مع عدد الثواني في السنة الاستوائية 1900. وقد تم اختيار حقبة 1900 لتكون نقطة الصفر في المقياس الزمني للتقويم الفلكي. تتوافق بداية هذا العام مع اللحظة التي كان فيها خط طول الشمس 279°42′.
سنة فلكية أو فلكية. هذه هي الفترة الزمنية التي تصف فيها الشمس، في حركتها السنوية الظاهرة حول الأرض على طول مسير الشمس، ثورة كاملة (360 درجة) وتعود إلى موقعها السابق بالنسبة للنجوم.
السنة الاستوائية. هذه هي الفترة الزمنية بين مرورين متتاليين للشمس خلال الاعتدال الربيعي. بسبب الحركة المسبقة لنقطة الاعتدال الربيعي نحو حركة الشمس، فإن السنة الاستوائية أقصر إلى حد ما من السنة الفلكية.
سنة غير عادية. هذا هو الفاصل الزمني بين مرورين متتاليين للأرض عبر الحضيض الشمسي.
تقويم سنوي. يتم استخدام السنة التقويمية لحساب الوقت. أنه يحتوي على عدد صحيح من الأيام. تم اختيار طول السنة التقويمية مع التركيز على السنة الاستوائية، حيث أن العودة الدورية الصحيحة للفصول ترتبط بدقة بطول السنة الاستوائية. وبما أن السنة الاستوائية لا تحتوي على عدد صحيح من الأيام، فقد كان من الضروري عند إنشاء التقويم اللجوء إلى نظام إدخال أيام إضافية من شأنها تعويض الأيام المتراكمة بسبب الجزء الكسري من السنة الاستوائية. في التقويم اليولياني، قدمه يوليوس قيصر عام 46 قبل الميلاد. وبمساعدة عالم الفلك السكندري سوسيجينيس، احتوت السنوات البسيطة على 365 يومًا، والسنوات الكبيسة - 366. وهكذا، كان متوسط ​​طول العام في التقويم اليولياني أطول بمقدار 0.0078 يومًا من طول السنة الاستوائية. ونتيجة لهذا، على سبيل المثال، إذا مرت الشمس عام 325 بالاعتدال الربيعي في 21 مارس، ففي عام 1582، عندما اعتمد البابا غريغوري الثالث عشر إصلاحًا للتقويم، وقع الاعتدال في 11 مارس. إصلاح التقويم، الذي تم تنفيذه بناءً على اقتراح الطبيب والفلكي الإيطالي لويجي ليليو، ينص على تخطي بعض السنوات الكبيسة. واتخذت السنوات في بداية كل قرن، التي لا يقبل فيها عدد المئات القسمة على 4، على أنها سنوات، وهي: 1700، و1800، و1900. وبذلك أصبح متوسط ​​طول السنة الميلادية يساوي 365.2425 يوما شمسيا متوسطا. في عدد من الدول الأوروبية، يتم الانتقال إلى أسلوب جديدتم تنفيذه في 4 أكتوبر 1582، عندما كان اليوم التالي هو 15 أكتوبر. في روسيا، تم تقديم النمط (الغريغوري) الجديد في عام 1918، عندما تم، وفقًا لمرسوم مجلس مفوضي الشعب، اعتبار يوم 1 فبراير 1918 هو يوم 14 فبراير.
بالإضافة إلى نظام حساب الأيام التقويمي، أصبح نظام العد المستمر للأيام من تاريخ بداية معين منتشرًا على نطاق واسع في علم الفلك. تم اقتراح مثل هذا النظام في القرن السادس عشر من قبل البروفيسور سكاليجر في ليدن. تم تسميتها تكريما لوالد سكاليجر يوليوس، ولذلك تسمى الفترة اليوليانية (يجب عدم الخلط بينه وبين التقويم اليولياني!). تم اتخاذ ظهر غرينتش في 1 يناير 4713 قبل الميلاد كنقطة انطلاق. بواسطة تقويم جوليان، لذلك يبدأ اليوم اليولياني عند ظهر غرينتش. كل يوم وفقًا لهذا الحساب للوقت له خاصته رقم سري. في التقويم الفلكي - الجداول الفلكية - يتم حساب الأيام اليوليانية اعتبارًا من 1 يناير 1900. 1 يناير 1996 - 2450084 يومًا جوليانيًا.

كواكب النظام الشمسي
هناك تسعة كواكب رئيسية في النظام الشمسي. حسب المسافة من الشمس، هذه هي عطارد والزهرة والأرض (مع القمر) والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو (الشكل 6).

الشكل 6. مدارات كواكب النظام الشمسي

تدور الكواكب حول الشمس في شكل بيضاوي في نفس المستوى تقريبًا. وتدور الكواكب الصغيرة، أو ما يسمى بالكويكبات، والتي يقترب عددها من 2000 كوكب، بين المريخ والمشتري، ويمتلئ الفضاء بين الكواكب بالغاز المتخلخل والغبار الكوني. يتم اختراقه بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي، وهو الناقل للمجالات المغناطيسية والجاذبية وغيرها من مجالات القوة.
يبلغ قطر الشمس حوالي 109 أضعاف قطر الأرض، وأكبر من كتلة الأرض بـ 330 ألف مرة، وتبلغ كتلة جميع الكواكب مجتمعة حوالي 0.1 بالمائة فقط من كتلة الشمس. تتحكم الشمس بقوة جاذبيتها في حركة كواكب المجموعة الشمسية. كلما اقترب الكوكب من الشمس، زادت سرعته الخطية والزاوية حول الشمس. تسمى فترة ثورة الكوكب حول الشمس بالنسبة للنجوم بالفترة الفلكية أو الفلكية (انظر الملحق 2، الجدول 1،2). تسمى فترة دوران الأرض بالنسبة للنجوم بالسنة الفلكية.
حتى القرن السادس عشر، كان هناك ما يسمى بنظام مركزية الأرض لعالم كلوديوس بطليموس. وفي القرن السادس عشر، قام عالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس بمراجعة هذا النظام، والذي وضع الشمس في المركز. وأكد جاليليو، الذي بنى أول تلسكوب، وهو النموذج الأولي للتلسكوب، نظرية كوبرنيكوس بناءً على ملاحظاته.
في بداية القرن السابع عشر، وضع يوهانس كيبلر، عالم الرياضيات ومنجم البلاط الملكي النمساوي، ثلاثة قوانين لحركة الأجسام في النظام الشمسي.
قانون كبلر الأول. تتحرك الكواكب في مسارات إهليلجية، وتكون الشمس في إحدى بؤرتيها.
قانون كبلر الثاني. يصف متجه نصف قطر الكوكب على فترات زمنية متساوية مساحات متساويةلذلك، كلما كان الكوكب أقرب إلى الشمس، كلما كان تحركه أسرع، وعلى العكس من ذلك، كلما زاد بعده عن الشمس، كانت حركته أبطأ.
قانون كبلر الثالث. ترتبط مربعات الأوقات المدارية للكواكب ببعضها البعض كمكعبات متوسط ​​بعدها عن الشمس (شبه المحاور الرئيسية لمداراتها). وهكذا، فإن قانون كبلر الثاني يحدد كميًا التغير في سرعة حركة الكوكب على طول القطع الناقص، ويربط قانون كبلر الثالث متوسط ​​مسافات الكواكب عن الشمس بفترات دوراتها النجمية ويسمح بشبه المحاور الرئيسية لجميع الكواكب. مدارات الكواكبيُعبَّر عنه بوحدات نصف المحور الأكبر لمدار الأرض.
واستنادا إلى ملاحظات حركة القمر وقوانين كبلر، اكتشف نيوتن قانون الجاذبية العالمية. ووجد أن نوع المدار الذي يصفه الجسم يعتمد على سرعة الجسم السماوي. وبالتالي، فإن قوانين كبلر، التي تجعل من الممكن تحديد مدار الكوكب، هي نتيجة لقانون الطبيعة الأكثر عمومية - قانون الجاذبية العالمية، الذي يشكل أساس الميكانيكا السماوية. يتم ملاحظة قوانين كيبلر عندما تؤخذ في الاعتبار حركة جسمين معزولين مع مراعاة جاذبيتهم المتبادلة، ولكن في النظام الشمسي لا تنشط جاذبية الشمس فقط، بل أيضًا الجاذبية المتبادلة لجميع الكواكب التسعة. وفي هذا الصدد، هناك انحراف، وإن كان صغيرًا إلى حد ما، عن الحركة التي يمكن أن تحدث إذا تم اتباع قوانين كبلر بدقة. وتسمى هذه الانحرافات الاضطرابات. ويجب أن تؤخذ بعين الاعتبار عند حساب المواقع الظاهرة للكواكب. علاوة على ذلك، فبفضل الاضطرابات تم اكتشاف كوكب نبتون، وتم حسابه، كما يقولون، على طرف قلم.
في الأربعينيات من القرن التاسع عشر، تم اكتشاف أن أورانوس، الذي اكتشفه دبليو هيرشل في نهاية القرن الثامن عشر، بالكاد ينحرف بشكل ملحوظ عن المسار الذي يجب أن يتبعه، مع مراعاة الاضطرابات من جميع الكواكب المعروفة بالفعل. اقترح الفلكيان لو فيرير (في فرنسا) وآدامز (في إنجلترا) أن أورانوس يخضع لجاذبية جسم غير معروف. لقد حسبوا مدار الكوكب المجهول وكتلته، بل وأشاروا إلى المكان في السماء الذي يجب أن يوجد فيه الكوكب المجهول في وقت معين. وفي عام 1846، تم العثور على هذا الكوكب باستخدام التلسكوب في الموقع الذي أشار إليه عالم الفلك الألماني هالي. هكذا تم اكتشاف نبتون.
الحركة الظاهرة للكواكب. من وجهة نظر مراقب أرضي، في فترات زمنية معينة، تغير الكواكب اتجاه حركتها، على عكس الشمس والقمر، اللذين يتحركان عبر السماء في نفس الاتجاه. وفي هذا الصدد يتم التمييز بين الحركة المباشرة للكوكب (من الغرب إلى الشرق، مثل الشمس والقمر)، والحركة التراجعية أو التراجعية (من الشرق إلى الغرب). وفي لحظة الانتقال من نوع من الحركة إلى نوع آخر، يبدو أن الكوكب قد توقف. بناءً على ما سبق، فإن المسار المرئي لكل كوكب على خلفية النجوم هو خط معقد به خطوط متعرجة وحلقات. تختلف أشكال وأحجام الحلقات الموصوفة باختلاف الكواكب.
هناك أيضًا فرق بين حركات الكواكب الداخلية والخارجية. وتشمل الكواكب الداخلية عطارد والزهرة، اللذان تقع مداراتهما ضمن مدار الأرض. ترتبط الكواكب الداخلية في حركتها ارتباطًا وثيقًا بالشمس، ويتحرك عطارد بعيدًا عن الشمس بما لا يزيد عن 28 درجة، والزهرة - 48 درجة. ويسمى الترتيب الذي يمر فيه عطارد أو الزهرة بين الشمس والأرض بالاقتران السفلي مع الشمس؛ وأثناء الاقتران العلوي، يكون الكوكب خلف الشمس، أي. الشمس تقع بين الكوكب والأرض. الكواكب الخارجية هي الكواكب التي تقع مداراتها خارج مدار الأرض. تتحرك الكواكب الخارجية على خلفية النجوم وكأنها مستقلة عن الشمس. يصفون الحلقات عندما تكون في المنطقة المقابلة من السماء للشمس. الكواكب الخارجية لديها اقترانات متفوقة فقط. وفي الحالات التي تكون فيها الأرض بين الشمس والكوكب الخارجي، يحدث ما يسمى بالمعارضة.
وتسمى معارضة المريخ في الوقت الذي تكون فيه الأرض والمريخ أقرب إلى بعضهما البعض بالمعارضة الكبرى. مواجهات كبيرة تتكرر بعد 15-17 سنة.
خصائص كواكب النظام الشمسي
الكواكب الأرضية. تسمى عطارد والزهرة والأرض والمريخ بالكواكب الأرضية. وهي تختلف في كثير من النواحي عن الكواكب العملاقة: أصغر في الحجم والكتلة، وكثافة أعلى، وما إلى ذلك.
عطارد هو الكوكب الأقرب إلى الشمس. وهو أقرب إلى الشمس بمقدار 2.5 مرة من الأرض. بالنسبة لمراقب على الأرض، يتحرك عطارد بعيدًا عن الشمس بما لا يزيد عن 28 درجة. فقط بالقرب من المواقع المتطرفة يمكن رؤية الكوكب في أشعة المساء أو فجر الصباح. يعتبر عطارد بالنسبة للعين المجردة نقطة مضيئة، لكنه يبدو بالتلسكوب القوي كهلال أو دائرة غير مكتملة. عطارد محاط بغلاف جوي. يبلغ الضغط الجوي على سطح الكوكب حوالي 1000 مرة أقل من الضغط الجوي على سطح الأرض. سطح عطارد بني داكن ويشبه سطح القمر، وتتناثر فيه الجبال والحفر على شكل حلقة. يوم فلكي، أي. فترة الدوران حول المحور بالنسبة للنجوم تساوي 58.6 يومًا. ويستمر اليوم الشمسي على عطارد لمدة عامين عطارديين، أي حوالي 176 يومًا أرضيًا. يؤدي طول النهار والليل على عطارد إلى اختلافات حادة في درجات الحرارة بين منطقتي منتصف النهار ومنتصف الليل. تصل درجة حرارة نصف الكرة الأرضية نهارًا لعطارد إلى 380 درجة مئوية وما فوق.
كوكب الزهرة هو الكوكب الأقرب إلى الأرض في النظام الشمسي. حجم كوكب الزهرة هو نفس حجم الكرة الأرضية تقريبًا. سطح الكوكب مخفي دائمًا بالغيوم. تم اكتشاف القشرة الغازية لكوكب الزهرة بواسطة M. V. Lomonosov في عام 1761. يختلف جو كوكب الزهرة بشكل كبير التركيب الكيميائيمن الأرض وغير صالحة للتنفس على الإطلاق. يتكون من حوالي 97٪ ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين - 2٪ والأكسجين - لا يزيد عن 0.1٪. واليوم الشمسي يساوي 117 يومًا أرضيًا. لا يوجد تغيير في الفصول عليه. درجة الحرارة على سطحه تقترب من +450 درجة مئوية، والضغط حوالي 100 ضغط جوي. يكاد يكون محور دوران كوكب الزهرة موجهًا تمامًا نحو قطب المدار. لا يحدث الدوران اليومي لكوكب الزهرة في الاتجاه الأمامي، بل في الاتجاه المعاكس، أي. في الاتجاه المعاكس لحركة الكوكب في مداره حول الشمس.
المريخ هو الكوكب الرابع في النظام الشمسي، وآخر الكواكب المجموعة الأرضية. يبلغ حجم المريخ نصف حجم الأرض تقريبًا. كتلته أقل بحوالي 10 مرات من كتلة الأرض. تسارع الجاذبية على سطحه أقل بـ 2.6 مرة من تسارع الجاذبية على الأرض. ويبلغ اليوم الشمسي على المريخ 24 ساعة و37.4 دقيقة، أي 24 ساعة و37.4 دقيقة. تقريبا مثل على الأرض. تختلف مدة ضوء النهار وارتفاع الشمس في منتصف النهار فوق الأفق على مدار العام بنفس الطريقة تقريبًا كما هو الحال على الأرض، وذلك بسبب الميل المتطابق تقريبًا للمستوى الاستوائي للمستوى المداري لهذه الكواكب (بالنسبة للمريخ، حوالي 25 درجة) °). عندما يكون المريخ في المعارضة، يكون ساطعًا جدًا بحيث يمكن تمييزه عن النجوم البارزة الأخرى بلونه الأحمر البرتقالي. تظهر على سطح المريخ قبعتان قطبيتان، عندما تنمو إحداهما تنكمش الأخرى. وتنتشر فيها الجبال الدائرية. سطح الكوكب مغطى بالضباب ومغطى بالغيوم. تندلع العواصف الترابية القوية على المريخ، وتستمر أحيانًا لعدة أشهر. الضغط الجوي أقل 100 مرة من الضغط على الأرض. يتكون الغلاف الجوي نفسه بشكل رئيسي من ثاني أكسيد الكربون. تصل التغيرات في درجات الحرارة اليومية إلى 80-100 درجة مئوية.
الكواكب العملاقة. وتشمل الكواكب العملاقة كواكب النظام الشمسي الأربعة: المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون.
كوكب المشتري هو أكبر كوكب في النظام الشمسي. وهو ضعف حجم جميع الكواكب الأخرى مجتمعة. لكن كتلة المشتري صغيرة مقارنة بالشمس. ويبلغ قطره 11 مرة أكبر من قطر الأرض، وأكبر من كتلة الأرض بأكثر من 300 مرة. تتم إزالة كوكب المشتري من الشمس على مسافة 5.2 وحدة فلكية. تبلغ فترة الثورة حول الشمس حوالي 12 عامًا. ويبلغ القطر الاستوائي لكوكب المشتري حوالي 142 ألف كيلومتر. المعدل الزاوي للدوران اليومي لهذا العملاق أكبر بمقدار 2.5 مرة من معدل دوران الأرض. تبلغ مدة دوران كوكب المشتري عند خط الاستواء 9 ساعات و50 دقيقة.
في بنيته وتركيبه الكيميائي والظروف الفيزيائية على السطح، ليس لدى كوكب المشتري أي شيء مشترك مع الأرض والكواكب الأرضية. ومن غير المعروف ما إذا كان سطح المشتري صلبًا أم سائلًا. من خلال التلسكوب يمكنك ملاحظة الخطوط الفاتحة والداكنة للسحب المتغيرة. وتتكون الطبقة الخارجية لهذه السحب من جزيئات الأمونيا المجمدة. تبلغ درجة حرارة الطبقات فوق السحابة حوالي -145 درجة مئوية. وفوق السحب، يبدو أن الغلاف الجوي لكوكب المشتري يتكون من الهيدروجين والهيليوم. سمك القشرة الغازية للمشتري كبير للغاية، ومتوسط ​​كثافة المشتري، على العكس من ذلك، صغير جدًا (من 1260 إلى 1400 كجم/م3)، وهو ما يمثل 24% فقط من متوسط ​​كثافة الأرض.
لكوكب المشتري 14 قمرا، تم اكتشاف الثالث عشر عام 1974، والرابع عشر عام 1979. وهي تتحرك في مدارات إهليلجية حول الكوكب. ومن بين هذه الأقمار، يبرز قمران بحجمهما: كاليستو وجانيميد، أكبر قمر في النظام الشمسي.
زحل هو ثاني أكبر كوكب. وهو يقع على بعد ضعف المسافة من الشمس مثل كوكب المشتري. ويبلغ قطرها الاستوائي 120 ألف كيلومتر. كتلة زحل هي نصف كتلة المشتري. تم العثور على كمية صغيرة من غاز الميثان في الغلاف الجوي لكوكب زحل، تمامًا كما هو الحال في كوكب المشتري. درجة الحرارة على الجانب المرئي من زحل قريبة من نقطة تجمد الميثان (-184 درجة مئوية)، والتي من المرجح أن تشكل جزيئاته الصلبة الطبقة السحابية لهذا الكوكب. مدة الدوران المحوري 10 ساعات. 14 دقيقة. بالتناوب بسرعة، اكتسب زحل شكل بالارض. ويحيط بالكوكب نظام مسطح من الحلقات حول خط الاستواء، ولا يلمس سطحه أبدًا. تحتوي الحلقات على ثلاث مناطق مفصولة بشقوق ضيقة. الحلقة الداخلية واضحة جدًا والحلقة الوسطى هي الأكثر سطوعًا. حلقات زحل هي عبارة عن كتلة من الأقمار الصناعية الصغيرة للكوكب العملاق الموجودة في نفس المستوى. مستوى الحلقات لديه ميل ثابت للمستوى المداري، يساوي حوالي 27 درجة. ويبلغ سمك حلقات زحل حوالي 3 كيلومترات، ويبلغ قطرها على طول الحافة الخارجية 275 ألف كيلومتر. تبلغ الفترة المدارية لزحل حول الشمس 29.5 سنة.
لدى زحل 15 قمرا صناعيا، تم اكتشاف العاشر في عام 1966، والثلاثة الأخيرة - في عام 1980 من قبل الآلي الأمريكي مركبة فضائيةفوييجر 1. وأكبرهم هو تيتان.
أورانوس هو الكوكب الأكثر غرابة في النظام الشمسي. وهو يختلف عن الكواكب الأخرى في أنه يدور كما لو كان مستلقيًا على جانبه: حيث يكون مستوى خط استوائه متعامدًا تقريبًا مع مستوى مداره. يكون ميل محور الدوران على المستوى المداري أكبر بمقدار 8 درجات من 90 درجة، وبالتالي يتم عكس اتجاه دوران الكوكب. وتتحرك أقمار أورانوس أيضًا في الاتجاه المعاكس.
اكتشف أورانوس العالم الإنجليزي ويليام هيرشل عام 1781. وهو يقع على بعد ضعف المسافة من الشمس مثل زحل. تم العثور على الهيدروجين والهيليوم وخليط صغير من الميثان في الغلاف الجوي لأورانوس. درجة الحرارة عند النقطة تحت الشمسية بالقرب من السطح هي 205-220 درجة مئوية. فترة الدورة حول المحور عند خط الاستواء هي 10 ساعات و 49 دقيقة. بسبب الموقع غير المعتاد لمحور دوران أورانوس، ترتفع الشمس هناك عالياً فوق الأفق إلى ذروتها تقريبًا، حتى عند القطبين. يدوم النهار القطبي والليل القطبي 42 عامًا في القطبين.
نبتون - كشف عن نفسه بقوة جاذبيته. وتم حساب موقعه لأول مرة، وبعد ذلك اكتشفه عالم الفلك الألماني يوهان هاله عام 1846. متوسط ​​المسافة من الشمس 30 وحدة فلكية. الفترة المدارية هي 164 سنة و 280 يوما. نبتون مغطى بالكامل بالغيوم. ومن المفترض أن الغلاف الجوي لنبتون يحتوي على الهيدروجين الممزوج بالميثان، وأن سطح نبتون يتكون بشكل رئيسي من الماء. لدى نبتون قمرين، أكبرهما ترايتون.
بلوتو، الكوكب الأبعد عن الشمس، التاسع على التوالي، تم اكتشافه في عام 1930 من قبل كلايد تومبو في مرصد لويل الفلكي (أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية).
يبدو بلوتو كجسم نقطي من الحجم الخامس عشر، أي. فهو أضعف بنحو 4 آلاف مرة من تلك النجوم التي تكون في حدود الرؤية بالعين المجردة. يتحرك بلوتو ببطء شديد، بمعدل 1.5 درجة فقط سنويًا (4.7 كم/ثانية)، في مدار له ميل كبير (17 درجة) إلى مستوى مسير الشمس وهو مدار طويل جدًا: عند الحضيض الشمسي يقترب من الشمس أكثر. مسافة قصيرة، من مدار نبتون، وعند الأوج يتحرك مسافة 3 مليارات كيلومتر أبعد. على متوسط ​​\u200b\u200bمسافة بلوتو من الشمس (5.9 مليار كيلومتر)، لا يبدو نجمنا النهاري من هذا الكوكب وكأنه قرص، بل كنقطة مضيئة ويعطي إضاءة أقل بمقدار 1560 مرة من الأرض. وبالتالي ليس من المستغرب أن يكون من الصعب جدًا دراسة بلوتو: فنحن لا نعرف شيئًا تقريبًا عنه.
تبلغ كتلة بلوتو 0.18 مرة كتلة الأرض، ويساوي نصف قطر الأرض. تبلغ فترة الثورة حول الشمس في المتوسط ​​247.7 سنة. مدة الدوران المحوري اليومي هي 6 أيام و 9 ساعات.
الشمس هي مركز النظام الشمسي. طاقته هائلة. وحتى ذلك الجزء التافه الذي يسقط على الأرض يكون كبيرًا جدًا. تستقبل الأرض طاقة من الشمس تزيد بعشرات الآلاف من المرات عما تستقبله جميع محطات الطاقة في العالم لو كانت تعمل بكامل طاقتها.
المسافة من الأرض إلى الشمس أكبر بـ 107 مرات من قطرها، والذي بدوره أكبر بـ 109 مرات من قطر الأرض ويبلغ حوالي 1,392 ألف كيلومتر. كتلة الشمس أكبر بـ 333 ألف مرة من كتلة الأرض، وحجمها مليون و304 ألف مرة. داخل الشمس، تكون المادة مضغوطة بشدة بفعل ضغط الطبقات التي تعلوها وهي أكثف بعشر مرات من كثافة الرصاص، لكن الطبقات الخارجية للشمس أندر بمئات المرات من الهواء الموجود على سطح الأرض. إن ضغط الغاز في أعماق الشمس أكبر بمئات المليارات من المرات من ضغط الهواء على سطح الأرض. جميع المواد الموجودة في الشمس في حالة غازية. تفقد جميع الذرات تقريبًا إلكتروناتها تمامًا وتتحول إلى نوى ذرية "عارية". تصبح الإلكترونات الحرة المنفصلة عن الذرات جزءًا لا يتجزأ من الغاز. ويسمى هذا الغاز البلازما. تتحرك جزيئات البلازما بسرعات هائلة تصل إلى مئات وآلاف الكيلومترات في الثانية. تحدث التفاعلات النووية باستمرار في الشمس، وهي مصدر طاقة لا تنضب من الشمس.
وتتكون الشمس من نفسه العناصر الكيميائيةمثل الأرض، ولكن يوجد هيدروجين في الشمس أكثر بما لا يقاس من الموجود على الأرض. ولم تستهلك الشمس حتى نصف احتياطيها من الوقود النووي الهيدروجيني. سوف يلمع لعدة مليارات من السنين حتى يتحول كل الهيدروجين الموجود في أعماق الشمس إلى هيليوم.
ينشأ انبعاث الراديو من الشمس الذي يصل إلينا مما يسمى بإكليل الشمس. وتمتد الهالة الشمسية على مسافة عدة أنصاف أقطار شمسية، وتصل إلى مداري المريخ والأرض. وهكذا تنغمس الأرض في الهالة الشمسية.
من وقت لآخر في الجو الشمسيوتظهر المناطق النشطة، التي يتغير عددها بانتظام، بدورة تبلغ في المتوسط ​​حوالي 11 عامًا.
القمر هو أحد أقمار الأرض، ويبلغ قطره 4 مرات أصغر من قطر الأرض. مدار القمر عبارة عن شكل بيضاوي، حيث تقع الأرض في إحدى بؤرتيه. ويبلغ متوسط ​​المسافة بين مركزي القمر والأرض 384.400 كيلومتر. يميل مدار القمر بزاوية 5°9′ عن مدار الأرض. ويبلغ متوسط ​​السرعة الزاوية للقمر 13 درجة و176 درجة في اليوم. ميل خط الاستواء القمري إلى مسير الشمس هو 1°32.3′. الوقت الذي يدور فيه القمر حول محوره يساوي الوقت الذي يستغرقه الدوران حول الأرض، ونتيجة لذلك يواجه القمر الأرض دائمًا بجانب واحد. حركة القمر غير متساوية: في بعض أجزاء مساره المرئي يتحرك بشكل أسرع، وفي أجزاء أخرى - أبطأ. وتتراوح المسافة بين القمر والأرض أثناء حركته المدارية من 356 إلى 406 ألف كيلومتر. وترتبط الحركة غير المتساوية في المدار بتأثير الأرض على القمر من ناحية، وقوة الجاذبية القوية للشمس من ناحية أخرى. وإذا اعتبرت أن حركته تتأثر بالزهرة والمريخ والمشتري وزحل، فمن الواضح لماذا يتغير القمر بشكل مستمر، ضمن حدود معينة، شكل القطع الناقص الذي يدور حوله. ونظرًا لأن القمر له مدار بيضاوي الشكل، فهو إما يقترب من الأرض أو يبتعد عنها. تسمى نقطة مدار القمر الأقرب إلى الأرض بالحضيض، وأبعد نقطة تسمى الأوج.
يتقاطع المدار القمري مع مستوى مسير الشمس عند نقطتين متقابلتين تماما، تسمى العقد القمرية. تعبر العقدة الصاعدة (الشمالية) مستوى مسير الشمس، وتتحرك من الجنوب إلى الشمال، والعقدة الهابطة (الجنوبية) - من الشمال إلى الجنوب. تتحرك العقد القمرية باستمرار على طول مسير الشمس في الاتجاه المعاكس لمسار الأبراج البروجية. مدة دوران العقد القمرية على طول مسير الشمس هي 18 سنة و 7 أشهر.
هناك أربع فترات لثورة القمر حول الأرض:
أ) الشهر الفلكي أو الفلكي - مدة دوران القمر حول الأرض بالنسبة للنجوم، فهي 27.3217 يوما، أي. 27 يومًا و7 ساعات و43 دقيقة؛
ب) الشهر القمري أو السينودسي - فترة ثورة القمر حول الأرض بالنسبة للشمس، أي. الفاصل الزمني بين القمرين الجديدين أو البدر هو في المتوسط ​​29.5306 يوما، أي. 29 يومًا و12 ساعة و44 دقيقة. ومدتها ليست ثابتة بسبب الحركة غير المنتظمة للأرض والقمر وتتراوح من 29.25 إلى 29.83 يومًا؛
ج) الشهر التنيني - الفترة الزمنية بين مرورين متتاليين للقمر عبر نفس العقدة من مداره، ويبلغ متوسطها 27.21 يومًا؛
د) الشهر الشاذ - الفاصل الزمني بين مرورين متتاليين للقمر خلال الحضيض، وهو 27.55 يومًا في المتوسط.
مع تحرك القمر حول الأرض، تتغير ظروف إضاءة القمر بواسطة الشمس، ويحدث ما يسمى بتغيير المراحل القمرية. المراحل الرئيسية للقمر هي القمر الجديد، والربع الأول، والقمر الكامل والربع الأخير. يسمى الخط الموجود على قرص القمر الذي يفصل الجزء المضيء من نصف الكرة الأرضية المواجه لنا عن الجزء غير المضاء بالفاصل. بسبب زيادة الشهر القمري القمري عن الشهر الفلكي، يشرق القمر يوميا متأخرا بحوالي 52 دقيقة، ويحدث شروق القمر وغروبه في ساعات مختلفة من اليوم، وتحدث نفس المراحل في نقاط مختلفةالمدار القمري بدوره في جميع علامات البروج.
خسوف القمر والشمس. يحدث الكسوف القمري والشمسي عندما تكون الشمس والقمر بالقرب من العقد. وفي لحظة الكسوف، تقع الشمس والقمر والأرض على نفس الخط المستقيم تقريبًا.
ويحدث كسوف الشمس عندما يمر القمر بين الأرض والشمس. في هذا الوقت، يواجه القمر الأرض بجانبه غير المضاء، أي أن كسوف الشمس يحدث فقط أثناء القمر الجديد (الشكل 3.7). الحجم الظاهري للقمر والشمس متماثلان تقريبًا، لذلك يمكن للقمر أن يغطي الشمس.

الشكل 7. مخطط كسوف الشمس

إن المسافة بين الشمس والقمر من الأرض لا تبقى ثابتة، لأن مدارات الأرض والقمر ليست دوائر، بل قطع ناقص. لذلك، إذا كان القمر في وقت كسوف الشمس على أصغر مسافة من الأرض، فإن القمر سيغطي الشمس بالكامل. ويسمى مثل هذا الكسوف الكلي. لا تستمر المرحلة الإجمالية لكسوف الشمس أكثر من 7 دقائق و 40 ثانية.
إذا كان القمر أثناء الكسوف في أقصى مسافة له من الأرض، فسيكون حجمه الظاهري أصغر قليلاً ولا يغطي الشمس بالكامل، ويسمى هذا الكسوف الحلقي. سيكون الكسوف كليًا أو حلقيًا إذا كانت الشمس والقمر تقريبًا في نقطة واحدة عند القمر الجديد. إذا كانت الشمس في وقت القمر الجديد على مسافة ما من العقدة، فلن تتزامن مراكز الأقراص القمرية والشمسية وسيغطي القمر الشمس جزئيا، ويسمى هذا الكسوف جزئيا. هناك على الأقل كسوفان للشمس كل عام. أقصى عدد ممكن من الخسوفات خلال السنة هو خمسة. ونظرًا لحقيقة أن ظل القمر أثناء كسوف الشمس لا يقع على الأرض بأكملها، يتم ملاحظة كسوف الشمس في منطقة معينة. وهذا ما يفسر ندرة هذه الظاهرة.
ويحدث خسوف القمر أثناء اكتمال القمر، عندما تكون الأرض بين القمر والشمس (الشكل 8). قطر الأرض هو أربعة أضعاف قطر القمر، وبالتالي فإن الظل من الأرض هو 2.5 مرة حجم القمر، أي. يمكن أن يكون القمر مغمورًا بالكامل في ظل الأرض. أطول مدة لخسوف القمر الكلي هي ساعة و40 دقيقة.

الشكل 8. مخطط خسوف القمر

ويمكن رؤية خسوف القمر في نصف الكرة الأرضية حيث يكون القمر حاليا فوق الأفق. يحدث شيء أو شيئين على مدار العام. خسوف القمر، في بعض السنوات قد لا يكون هناك أي خسوف على الإطلاق، وأحيانًا يكون هناك ثلاثة خسوفات قمرية سنويًا. اعتمادا على مدى بعد اكتمال القمر عن عقدة المدار القمري، سيكون القمر مغمورا بشكل أو بآخر في ظل الأرض. وهناك أيضًا خسوف كلي وجزئي للقمر.
ويتكرر كل كسوف محدد بعد 18 عامًا و11 يومًا و8 ساعات. هذه الفترة تسمى ساروس. خلال ساروس، يحدث 70 كسوفًا: 43 كسوفًا شمسيًا، منها 15 جزئيًا، و15 حلقيًا و13 كليًا؛ 28 قمرًا، 15 منها جزئية و13 كاملة. وبعد ساروس، يتكرر كل خسوف بعد حوالي 8 ساعات من الخسوف السابق.