Астрономия. Основные понятия астрономии

Главная > Урок

Урок 6/6

подробно презентация

Тема Основы измерения времени.

Ход урока

1. Повторение изученного
а) 3 человека по индивидуальным карточкам.
1. 1. На какой высоте в Новосибирске (φ= 55º) кульминирует Солнце 21 сентября?
2. Где на земле не видно никаких звезд южного полушария?
2. 1. Полуденная высота Солнца 30º, а его склонение 19º. Определить географическую широту места наблюдения.
2. Как располагаются суточные пути звезд относительно небесного экватора?
3. 1. Каково склонение звезды, если она кульминирует в Москве (φ= 56º ) на высоте 69º ?
2. Как располагается ось мира относительно земной оси, относительно плоскости горизонта?

б) 3 человека у доски.
1.Вывести формулу высоты светила.
2. Суточные пути светил (звезд) на разных широтах.
3. Доказать, что высота полюса мира равна географической широте.

в) Остальные самостоятельно .
1. Какой наибольшей высоты достигает Вега (δ=38 о 47") в Колыбельке (φ=54 о 05 ")?
2. Выбрать по ПКЗН любую яркую звезду и запишите ее координаты.
3. В каком созвездии находится Солнце сегодня и каковы его координаты?
г) в "Red Shift 5.1"
Найти Солнце:
- какую информацию можно получить о Солнце?
- каковы его координаты сегодня и в каком созвездии находится?
- как меняется склонение?
- какая из звезд, имеющих собственное имя, наиболее близка по угловому расстоянию к Солнцу и каковы её координаты?
- докажите что Земля в данный момент двигаясь по орбите приближается к Солнцу2. Новый материал
Нужно обратить внимание учеников :
1. Продолжительность суток и года зависит от того, в какой системе отсчета рассматривается движение Земли (связана ли она с неподвижными звездами, Солнцем и т.д). Выбор системы отсчета отражается в названии единицы счета времени.
2. Продолжительность единиц счета времени связана с условиями видимости (кульминациями) небесных светил.
3. Введение атомного стандарта времени в науке было обусловлено неравномерностью вращения Земли, обнаруженной при повышении точности часов.
4. Введение поясного времени обусловлено необходимостью согласования хозяйственных мероприятий на территории, определяемой границами часовых поясов.

Системы счета времени. Связь с географической долготой. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц, год . С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов , окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут , а каждая минута – на 60 секунд .
Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.
Периодические явления, сопровождаемые суточным вращением небесной сферы и видимое годовое движение Солнца по эклиптике лежат в основе различных систем счета времени. Время - основная физическая величина, характеризующая последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия.
Короткие – сутки, час, минута, секунда
Длинные – год, квартал, месяц, неделя.
1. "Звездное " время, связанное с перемещением звезд на небесной сфере. Измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия.
2. "Солнечное " время, связанное: с видимым движением центра диска Солнца по эклиптике (истинное солнечное время) или движением "среднего Солнца" - воображаемой точки, равномерно перемещающейся по небесному экватору за тот же промежуток времени, что и истинное Солнце (среднее солнечное время).
С введением в 1967 году атомного стандарта времени и Международной системы СИ в физике используется атомная секунда.
Секунда - физическая величина, численно равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
В повседневной жизни используется среднее солнечное время . Основной единицей звездного, истинного и среднего солнечного времени являются сутки. Звездные, средние солнечные и иные секунды мы получаем делением соответствующих суток на 86400 (24 h , 60 m , 60 s). Сутки стали первой единицей измерения времени свыше 50000 лет назад.
Звездные сутки - период вращения Земли вокруг своей оси относительно неподвижных звезд, определяется как промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия.
Истинные солнечные сутки - период вращения Земли вокруг своей оси относительно центра диска Солнца, определяемый как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра диска Солнца.
Ввиду того, что эклиптика наклонена к небесному экватору под углом 23 о 26", а Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической (слегка вытянутой) орбите, скорость видимого движения Солнца по небесной сфере и, следовательно, продолжительность истинных солнечных суток будет постоянно изменяться на протяжении года: наиболее быстро вблизи точек равноденствий (март, сентябрь), наиболее медленно вблизи точек солнцестояний (июнь, январь). Для упрощения расчетов времени в астрономии введено понятие средних солнечных суток - периода вращения Земли вокруг своей оси относительно "среднего Солнца".
Средние солнечные сутки определяются как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями "среднего Солнца". Они на 3 m 55,009 s короче звездных суток.
24 h 00 m 00 s звездного времени равны 23 h 56 m 4,09 s среднего солнечного времени. Для определенности теоретических расчетов принята эфемеридная (табличная) секунда, равная средней солнечной секунде 0 января 1900 года в 12 часов равнотекущего времени, не связанного с вращением Земли.Около 35000 лет назад люди обратили внимание на периодическое изменение вида Луны - смену лунных фаз. Фаза Ф небесного светила (Луны, планеты и т.д.) определяется отношением наибольшей ширины освещенной части диска d к его диаметру D : Ф= d / D . Линия терминатора разделяет темную и светлую часть диска светила. Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси: с запада на восток. Отображением этого движения является видимое перемещение Луны на фоне звезд навстречу вращению неба. Каждые сутки Луна смещается к востоку на 13,5 o относительно звезд и за 27,3 суток совершает полный круг. Так была установлена вторая после суток мера времени - месяц .
Сидерический (звездный) лунный месяц - период времени, в течение которого Луна совершает один полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд. Равен 27 d 07 h 43 m 11,47 s .
Синодический (календарный) лунный месяц - промежуток времени между двумя одноименными последовательными фазами (обычно новолуниями) Луны. Равен 29 d 12 h 44 m 2,78 s . Совокупность явлений видимого движения Луны на фоне звезд и смены фаз Луны позволяет ориентироваться по Луне на местности (рис). Луна появляется узеньким серпиком на западе и исчезает в лучах утренней зари таким же узким серпом на востоке. Мысленно приставим слева к лунному серпу прямую линию. Мы можем прочесть на небе либо букву "Р" - "растет", "рога" месяца повернуты влево - месяц виден на западе; либо букву "С" - "стареет", "рога" месяца повернуты вправо - месяц виден на востоке. В полнолуние Луна в полночь видна на юге.

В результате наблюдений за изменением положения Солнца над горизонтом в течение многих месяцев возникла третья мера времени - год .
Год - промежуток времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг Солнца относительно какого-либо ориентира (точки).
Звездный год - сидерический (звездный) период обращения Земли вокруг Солнца, равный 365,256320... средних солнечных суток.
Аномалистический год - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку своей орбиты (обычно, перигелий), равен 365,259641... средних солнечных суток.
Тропический год - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку весеннего равноденствия, равный 365,2422... средних солнечных суток или 365 d 05 h 48 m 46,1 s .

Всемирное время определяется как местное среднее солнечное время на нулевом (Гринвичском) меридиане (Т о , UT - Universal Time). Так как в повседневной жизни местным временем пользоваться нельзя (так как в Колыбельке оно одно, а в Новосибирске другое (разные λ )), поэтому и утверждено было Конференцией по предложению канадского инженера-железнодорожника Сэнфорда Флеминга (8 февраля 1879 при выступлении в Канадском институте в г.Торонто) поясное время, разделив земной шар на 24 часовых зоны (по 360:24=15 о, по 7,5 о от центрального меридиана). Нулевой часовой пояс расположен симметрично относительно нулевого (гринвичского) меридиана. Нумерация поясов дается от 0 до 23 с запада на восток. Реальные границы поясов совмещены с административными границами районов, областей или государств. Центральные меридианы часовых поясов отстоят друг от друга ровно на 15 о (1 час), поэтому при переходе из одного часового пояса в другой время изменяется на целое число часов, а число минут и секунд не изменяется. Новые календарные сутки (и Новый год) начинаются на линии перемены даты (демаркационной линии ), проходящей в основном по меридиану 180 о восточной долготы вблизи северо-восточной границы Российской Федерации. Западнее линии перемены дат число месяца всегда на единицу больше, нежели к востоку от нее. При пересечении этой линии с запада на восток календарное число уменьшается на единицу, а при пересечении линии с востока на запад календарное число увеличивается на единицу, что исключает ошибку в счете времени при кругосветных путешествиях и перемещениях людей из Восточного в Западное полушария Земли.
Поэтому Международной меридианной Конференцией (1884г, Вашингтон, США) в связи с развитием телеграфа и железнодорожного транспорта вводится:
- начало суток с полуночи, а не с полудня, как это было.
- начальный (нулевой) меридиан от Гринвича (Гринвичская обсерватория возле Лондона, основанная Дж. Флемстид в 1675г, через ось телескопа обсерватории).
- система счета поясного времени
Поясное время определяется по формуле: T n = T 0 + n , где Т 0 - всемирное время; n - номер часового пояса.
Декретное время - поясное время, измененное на целое число часов правительственным распоряжением. Для России равно поясному, плюс 1 час.
Московское время - декретное время второго часового пояса (плюс 1 час): Tм = T 0 + 3 (часа).
Летнее время - декретное поясное время, изменяемое дополнительно на плюс 1 час по правительственному распоряжению на период летнего времени с целью экономии энергоресурсов. По примеру Англии, которая в 1908г впервые вводит переход на летнее время, сейчас 120 стран мира, в том числе и Российская Федерация осуществляет ежегодно переход на летнее время.

Далее следует кратко ознакомить учеников с астрономическими методами определения географических координат (долготы) местности. Вследствие вращения Земли разность между моментами наступления полдня или кульминаций (кульминация. Что это за явление?) звезд с известными экваториальными координатами в 2 пунктах равна разности географических долгот пунктов, что дает возможность определения долготы данного пункта из астрономических наблюдений Солнца и других светил и, наоборот, местного времени в любом пункте с известной долготой.
Например: один из Вас находится в Новосибирске, второй в Омске (Москве). Кто из Вас раньше будет наблюдать верхнюю кульминацию центра Солнца? А почему? (замечание, имеется ввиду что Ваши часы идут по времени Новосибирска). Вывод – в зависимости от местонахождения на Земле (меридиана – географической долготы) кульминация любого светила наблюдается в разное время, то есть время связано с географической долготой или Т= UT+λ , а разность во времени для двух пунктов, расположенных на разных меридианах будет Т 1 -Т 2 = λ 1 - λ 2 . Географическая долгота (λ ) местности отсчитывается к востоку от "нулевого" (гринвичского) меридиана и численно равна промежутку времени между одноименными кульминациями одного и того же светила на гринвичском меридиане (UT ) и в пункте наблюдения (Т ). Выражается в градусах или часах, минутах и секундах. Чтобы определить географическую долготу местности, необходимо определить момент кульминации какого-либо светила (обычно Солнца) с известными экваториальными координатами. Переведя с помощью специальных таблиц или калькулятора время наблюдений из среднего солнечного в звездное и зная по справочнику время кульминации этого светила на гринвичском меридиане, мы без труда определим долготу местности. Единственную сложность вычислений составляет точный перевод единиц времени из одной системы в другую. Момент кульминации можно не "караулить": достаточно определить высоту (зенитное расстояние) светила в любой точно зафиксированный момент времени, но вычисления тогда будут довольно сложными.
Для измерения времени служат часы. От простейших, применяемые еще в древности, - это гномон - вертикальный шест в центре горизонтальной площадки с делениями, затем песочные, водные (клепсидры) и огневые, до механических, электронных и атомных. Еще более точный атомный (оптический) стандарт времени был создан в СССР 1978 году. Ошибка в 1 секунду происходит раз в 10 000 000 лет!

Система счета времени в нашей стране.
1) С 1 июля 1919г вводится поясное время (декрет СНК РСФСР от 8.02.1919г)
2) В 1930г устанавливается Московское (декретное) время 2-го часового пояса в котором находится Москва, переводом на один час вперед по сравнению с поясным временем (+3 к Всемирному или +2 к среднеевропейскому). Отменено в феврале 1991г и опять восстановлено с января 1992г.
3) Этим же Декретом 1930г отменяется действующее с 1917г переход на летнее время (20 апреля и возврат 20 сентября), впервые введено в Англии в 1908г.
4) В 1981г возобновляется в стране переход на летнее время.
5) В 1992г восстановлено Указам Президента, отмененное в феврале 1991г, декретное (Московское) время с 19 января 1992г с сохранением перевода на летнее время в последнее воскресенье марта в 2 часа ночи на час вперед, а на зимнее время в последнее воскресенье сентября в 3 часа ночи на час назад.
6) В 1996г Постановлением Правительства РФ №511 от 23.04.1996г летнее время продлевается на один месяц и заканчивается теперь в последнее воскресенье октября. Новосибирская область переводится из 6-го часового пояса в 5-й .
Итак, для нашей страны в зимнее время Т= UT+n+1 ч , а в летнее время Т= UT+n+2 ч

3. Служба точного времени.
Для точного счета времени необходим эталон, из-за неравномерности движения Земли по эклиптике. В октябре 1967г в Париже 13 Генеральная конференция Международного комитета мер и весов определяет продолжительность атомного секунды – промежутка времени, за который совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих частоте излечения (поглощения) атомом Цезия – 133. Точностью атомных часов – ошибка в 1с за 10000 лет.
С 1 января 1972г СССР и многие страны мира перешли на атомный стандарт времени. Транслируемые по радио сигналы точного времени передаются по атомным часам для точного определения местного времени (т.е географической долготы – местонахождения опорных пунктов, находя моменты кульминации звезд), а также для авиационной и морской навигации.

4. Летоисчисления, календарь.
ЛЕТОСЧИСЛЕНИЕ - система исчисления больших промежутков времени. Во многих системах летосчисления счет велся от какого-либо исторического или легендарного события.
Современное летоисчисление – "наша эра ", "новая эра " (н.э.), "эра от Рождества Христова" (Р.Х .), Anno Domeni (A.D. – "год господа") – ведется от произвольно выбранной даты рождения Иисуса Христа. Поскольку ни в одном историческом документе она не указана, а Евангелия противоречат друг другу, ученый монах Дионисий Малый в 278г эры Диоклетиана решил "научно", на основе астрономических данных вычислить дату эпохи. В основу расчетом была положены: 28-летний "солнечный круг" – промежуток времени, за который числа месяцев приходятся точно на те же дни недели, и 19-летний "лунный круг" – промежуток времени, за который одинаковые фазы Луны приходятся на одни и те же дни месяца. Произведение циклов "солнечного" и "лунного" круга с поправкой на 30-летнее время жизни Христа (28 х 19 + 30 = 572) дало начальную дату современного летоисчисления. Счет лет согласно эре "от Рождества Христова" "приживался" очень медленно: вплоть до XV века (т.е. даже 1000 лет спустя) в официальных документах Западной Европы указывалось 2 даты: от сотворения мира и от Рождества Христова (A.D). Сейчас эта система летосчисления (новая эра) принята в большинстве стран.
Начальная дата и последующая система летоисчисления называются эрой . Начальную точку отсчета эры называют ее эпохой . У народов, исповедующих ислам, летосчисление ведется от 622 н.э. (от даты переселения Мухаммеда - основателя ислама - в Медину).

На Руси летоисчисление «От сотворения мира»(«Древнерусская эра») велось от 1 марта 5508г до НЭ вплоть до 1700г.

КАЛЕНДАРЬ (лат. calendarium - долговая книжка; в Древнем Риме должники платили проценты в день календ - первый день месяца) - система счисления больших промежутков времени, основан на периодичности видимых движений небесных тел. Выделяют три основных типа календарей :
1. Лунный календарь , в основе которого лежит синодический лунный месяц продолжительностью 29,5 средних солнечных суток. Возник свыше 30000 лет назад. Лунный год календаря содержит 354 (355) суток (на 11,25 суток короче солнечного) и делится на 12 месяцев по 30 (нечетные) и 29 (четные) суток в каждом (мусульманский, турецкий и т.д). Лунный календарь принят в качестве религиозного и государственного в мусульманских государствах Афганистане, Ираке, Иране, Пакистане, ОАР и других. Для планирования и регулирования хозяйственной деятельности параллельно применяются солнечный и лунно-солнечный календари.
2. Солнечный календарь , в основу которого положен тропический год. Возник свыше 6000 лет назад. В настоящее время принят в качестве мирового календаря. Например Юлианский солнечный календарь "старого стиля" содержит 365,25 суток. Разработан александрийским астрономом Созигеном, введен императором Юлием Цезарем в Древнем Риме в 46 г. до НЭ и распространился затем по всему миру. На Руси был принят в 988 г. НЭ. В юлианском календаре продолжительность года определяется в 365,25 суток; три "простых" года насчитывают по 365 суток, один високосный - 366 суток. В году 12 месяцев по 30 и 31 день каждый (кроме февраля). Юлианский год отстает от тропического на 11 минут 13,9 секунды в год. Ошибка в сутки накапливалась за 128,2 лет. За 1500 лет его применения накопилась ошибка в 10 суток.
В григорианском солнечном календаре "нового стиля" продолжительность года составляет 365, 242500 суток (на 26 с превышает тропический год). В 1582 году юлианский календарь по указу Папы Римского Григория XIII был реформирован в соответствие с проектом итальянского математика Луиджи Лилио Гаралли (1520-1576). Счет дней передвинули на 10 суток вперед и условились каждое столетие, не делящееся на 4 без остатка: 1700, 1800, 1900, 2100 и т. д. не считать високосным. Тем самым исправляется ошибка в 3 суток за каждые 400 лет. Ошибка в 1 сутки "набегает" за 3323 лет. Новые столетия и тысячелетия начинаются с 1 января "первого" года данного столетия и тысячелетия: так, XXI век и III тысячелетие нашей эры (н.э.) начался 1 января 2001 года по григорианскому календарю.
В нашей стране до революции применялся юлианский календарь "старого стиля", ошибка которого к 1917 году составляла 13 суток. 14 февраля 1918 году в стране был введен принятый во всем мире григорианский календарь "нового стиля" и все даты сдвинулись на 13 суток вперед. Различие между старым и новым стилями составляет в 18в 11 сут, в 19в 12 сут и в 20в 13 сут (сохраниться до 2100 г).
Другими разновидностями солнечных календарей являются:
Персидский календарь, определявший продолжительность тропического года в 365,24242 суток; 33-летний цикл включает в себя 25 "простых" и 8 "високосных" лет. Значительно точнее григорианского: ошибка в 1 год "набегает" за 4500 лет. Разработан Омаром Хайямом в 1079 году; применялся на территории Персии и ряда других государств до середины XIX века.
Коптский календарь похож на юлианский: в году насчитывается 12 месяцев по 30 суток; после 12 месяца в "простом" году добавляется 5, в "високосном" – 6 дополнительных дней. Используется в Эфиопии и некоторых других государствах (Египет, Судан, Турция и т.д.) на территории проживания коптов.
3. Лунно-солнечный календарь , в котором движение Луны согласовывается с годичным движением Солнца. Год состоит из 12 лунных месяцев по 29 и по 30 суток в каждом, к которым для учета движения Солнца периодически добавляются "високосные" годы, содержащие дополнительный 13-й месяц. В результате "простые" годы продолжаются 353, 354, 355 суток, а "високосные" - 383, 384 или 385 суток. Возник в начале I тысячелетия до НЭ, применялся в Древнем Китае, Индии, Вавилоне, Иудее, Греции, Риме. В настоящее время принят в Израиле (начало года приходится на разные дни между 6 сентября и 5 октября) и применяется, наряду с государственным, в странах Юго-Восточной Азии (Вьетнаме, Китае и т.д).

Все календари неудобны тем, что нет постоянства между датой и днем недели. Возникает вопрос, как придумать постоянный всемирный календарь . В ООН решается данный вопрос и в случае принятия такой календарь можно ввести, когда 1 января выпадет на воскресенье.

Закрепление материала
1. Пример 2 , стр. 28
2. Исаак Ньютон родился 4 января 1643г по новому стилю. Какова дата его рождения по старому стилю.
3. Долгота Колыбельки λ=79 о 09" или 5 ч 16 м 36 с . Найдите для Колыбельки местное время и сравните со временем, по которому мы живем.

Итог:
1) Каким календарем мы пользуемся?
2) Чем старый стиль отличается от нового?
3) Что такое всемирное время?
4) Что такое полдень, полночь, истинные солнечные сутки?
5) Чем объясняется введение поясного времени?
6) Как определить поясное, местное время?
7) Оценки

Домашнее задание: §6; вопросы и задания для самоконтроля (стр29); стр29 «Что знать» – главные мысли, повторить полностью всю главу "Введение в астрономию", Контрольная работа №1 (если нет возможности провести отдельным уроком).
Задание: 1. Составить кроссворд, используя изученный материал первого раздела.
2. Подготовить доклад об одном из календарей.
3. Составить опросник по материалу первого раздела (не менее 20 вопросов, ответы в скобках).

Из-за осевого вращения Земли звезды нам кажутся перемещающимися по небу. При внимательном наблюдении можно заметить» что Полярная звезда почти не меняет положения относительно горизонта.

Все же другие звезды описывают в течение суток полные круги с центром вблизи Полярной. В этом можно легко убедиться, проделав следующий опыт. Фотоаппарат, установленный на «бесконечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим в этом положении. Откроем затвор при полностью открытом объективе на полчаса или час. Проявив сфотографированный таким образом снимок, увидим на нем концентрические дуги - следы путей звезд. Общий центр этих дуг - точка, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, условно называется северным полюсом мира. Полярная звезда к нему очень близка. Диаметрально противоположная ему точка называется южным полюсом мира. В северном полушарии он находится под горизонтом.

Явления суточного движения звезд удобно изучать, воспользовавшись математическим построением - небесной сферой, т.е. воображаемой сферой произвольного радиуса, центр которой находится в точке наблюдения. На поверхность этой сферы проецируют видимые положения всех светил, а для удобства измерений строят ряд точек и линий. Так, отвесная линия ZCZґ проходящая через наблюдателя, пересекает небо над головой в точке зенита Z. Диаметрально противоположная точка Zґ называется надиром. Плоскость (NESW), перпендикулярная отвесной линии ZZґ является плоскостью горизонта - эта плоскость касается поверхности земного шара в точке, где расположен наблюдатель. Она делит поверхность небесной сферы на две полусферы: видимую, все точки которой находятся над горизонтом, и невидимую, точки которой лежат под горизонтом.

Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полюса мира (Р и Р") и проходящую через наблюдателя (С), называют осью мира. Ось мира для любого наблюдателя всегда будет параллельна оси вращения Земли. На горизонте под северным полюсом мира лежит точка севера N, диаметрально противоположная ей точка S - точка юга. Линия NS называется полуденной линией, так как по ней на горизонтальной плоскости в полдень падает тень от вертикально поставленного стержня. (Как на местности провести полуденную линию и как по ней и по Полярной звезде ориентироваться по сторонам горизонта, вы изучали в V классе в курсе физической географии.) Точки востока Е запада W лежат на линии горизонта. Они отстоят от точек севера N и юга S на 90°. Через точку N, полюсы мира, зенит Z и точку S проходит плоскость небесного меридиана, совпадающая для наблюдателя С с плоскостью его географического меридиана. Наконец, плоскость (AWQE), проходящая через наблюдателя (точку С) перпендикулярно оси мира, образует плоскость небесного экватора, параллельную плоскости земного экватора. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария: северное с вершиной в северном полюсе мира и южное с вершиной в южном полюсе мира.

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. Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.

На средних широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 13, б). Например, околополярные созвездия на географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от северного полюса мира, посуточные пути светил отказываются ненадолго над горизонтом. А созвездия, лежащие еще дальше к югу, являются не восходящим.

Но чем дальше продвигается наблюдатель к югу, тем больше южных созвездий он может видеть. На земном экваторе за сутки можно было бы увидеть созвездия всего звездного неба, если бы не мешало Солнце днем. Для наблюдателя на экваторе все звезды восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта. Каждая звезда здесь проводит над горизонтом ровно половину своего пути. Для наблюдателя на экваторе Земли северный полюс мира совпадает с точкой севера, а южный полюс мира - с точкой юга. Ось мира для него расположена в плоскости горизонта.

Кульминации

Полюс мира при кажущемся вращении неба, отражающем вращение Земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на данной широте. Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан.

Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней кульминации - минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен полсуткам.

У не заходящего на данной широте светила М видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят, М 1 и М 2 нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. У светила М 3 , находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы. Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации - истинной полночью. В истинный полдень тень от вертикального стержня падает вдоль полуденной линии.

С ложилось устойчивое мнение, что суточные платятся сотруднику в первую очередь на питание в командировке. Однако оно ошибочно. Суточные выдаются в целях компенсации тех расходов, которые нельзя заранее учесть и которые не представляется возможным документально подтвердить. Давайте рассмотрим сложные и спорные моменты, которые чаще всего встают перед бухгалтерами при начислении и выплате суточных.

За что полагаются суточные

Сотруднику организации, убывшему для выполнения служебного поручения вне места постоянной работы (в командировку), компенсируются понесенные им дополнительные расходы, связанные с проживанием вне места постоянного жительства, именуемые суточными (ст. 168 ТК РФ, п. 11 Положения об особенностях направления работников в служебные командировки, утвержденного постановлением ­Правительства РФ от 13.10.2008 № 749, далее - Положение).

Многие считают, что суточные платятся сотруднику в первую очередь на питание в командировке, так сказать, в качестве компенсации за отсутствие домашнего борща и котлет. Но это не совсем так. Затраты на питание, одежду и другие потребности работника - его личные проблемы. Он получает зарплату и сам решает, куда и как ее тратить. То, что он в командировке, еще не значит, что родная контора в это время обязана его кормить. Оплатить проезд в место командирования и назад, проживание и другие документально подтвержденные расходы, которые он вынужден нести только потому, что выполняет работу вне места проживания, - обязана, а вот кормить - отнюдь.

Суточные же выдаются для компенсации тех расходов, которые нельзя заранее учесть или которые не представляется возможным ­документально подтвердить.

Пример 1

Свернуть Показать

Затраты на проезд в месте командирования, шоколадка (по старой доброй традиции) секретарше начальника, с которым надо будет общаться, телефонные переговоры по рабочим вопросам по личному мобильному телефону и пр. Все эти расходы документально подтвердить невозможно. В месте постоянной работы они бы не возникли, а компенсировать их сотруднику необходимо. Ведь они однозначно ­направлены на ­решение тех задач, для которых работник и был направлен в командировку.

Нормы выплаты

Многие, наверняка, застали времена, когда суточные жестко регламентировались. В настоящее время для целей налогообложения прибыли размер суточных определяется только волеизъявлением организации (подп. 12 п. 1 ст. 264 НК РФ). Верхнего и нижнего предела не установлено.

При этом следует учесть, что если при командировках внутри страны размер суточных в организации превышает 700 руб., а при командировках за границу - 2500 руб., то сумма превышения увеличивает доход ­сотрудника, облагаемый налогом на доходы физических лиц.

Суточные платятся за каждый день нахождения в командировке, включая выходные и нерабочие праздничные дни, а также за дни нахождения в пути, в том числе за время вынужденной остановки в пути (п. 11 Положения).

Если по условиям командировки сотрудник имеет возможность ежедневно возвращаться к месту постоянного жительства, суточные не ­выплачиваются (п. 11 Положения).

Вопрос о целесообразности ежедневного возвращения работника из места командирования к месту постоянного жительства в каждом конкретном случае решается руководством организации с учетом дальности расстояния, условий транспортного сообщения, характера выполняемого задания, необходимости создания работнику условий для ­отдыха и других объективных условий.

Определяем дни выезда и прибытия

Днем выезда в командировку считается дата отправления транспортного средства - поезда, самолета, автобуса, парохода и т.п. - от места (населенного пункта) постоянной работы , а не места ­проживания сотрудника (п. 4 Положения).

При отправлении транспортного средства до 24 часов включительно днем отъезда считаются текущие сутки, а с 00 часов и позднее - последующие сутки.

Пример 2

Свернуть Показать

Если поезд отправляется 5 октября в 23:59, то сотрудник убыл в командировку 5 октября. Если же состав отправляется, например, на 4 минуты позже, то есть в 00:03, то это уже 6 октября - следующие сутки.

При нахождении станции, пристани или аэропорта за чертой населенного пункта следует учесть время, необходимое для проезда до станции, пристани или аэропорта.

При этом еще раз обратим внимание, что под населенным пунктом признается место нахождения организации, а не место жительства ­сотрудника.

То есть согласно п. 4 Положения сотрудник (пусть и в три часа ночи) в командировку формально убывает с места постоянной работы, а не из дома. И время, необходимое для того, чтобы добраться до аэропорта, ­рассчитывается исходя из маршрута: «Работа - Аэропорт», а не «Дом - ­Аэропорт».

Перед посадкой в самолет в аэропорту необходимо пройти регистрацию и личный досмотр. Регистрация, как правило, начинается за 2 часа до времени вылета, указанного в билете (время вылета, как и время прилета, всегда указывается местное), и прекращается за 40 минут до ­отправления самолета.

Пассажиры, опоздавшие на регистрацию или посадку в самолет, к полету не допускаются. Следовательно, ко времени, необходимому для того, чтобы добраться до аэропорта (в среднем это где-то час), необходимо прибавить еще час на прохождение регистрации, досмотра и ожидание объявления о посадке в самолет.

В поезд же можно сесть за три минуты до отправления (в железнодорожных билетах время отправления и прибытия указывается ­московское), равно как и в автобус.

Если работник отправляется в командировку на служебном транспорте, на собственной машине (либо на чужой, управляя ей по доверенности), то срок убытия в командировку определяется по оправдательным документам. Ими могут служить, в частности, путевой лист автомобиля, счета, квитанции, чеки АЗС, либо другие документы, подтверждающие маршрут следования (п. 7 Положения).

Если проездные документы отсутствуют, то срок пребывания в командировке может быть подтвержден документами по найму жилого ­помещения в месте командирования (п. 7 Положения).

А вот если сотрудник не может предъявить и документов о проживании, то срок пребывания в командировке он должен подтвердить служебной (докладной) запиской либо документом принимающей стороны о фактическом там нахождении (п. 7 Положения). Такой документ может быть составлен в произвольной форме. Но по своей сути он является дубликатом командировочного удостоверения, обязательное наличие которого было отменено с 08.01.2015 постановлением Правительства РФ от 29.12.2014 № 1595.

Поэтому, по нашему мнению, при направлении сотрудника в командировку оптимально по-прежнему выписывать ему командировочное удостоверение. Образцом, как и ранее, может служить форма № Т-10, утвержденная постановлением Госкомстата России от 05.01.2004 № 1 «Об утверждении унифицированных форм первичной учетной документации по учету труда и его оплаты», которое с 2013 г., напомним, не ­является обязательным к применению.

День прибытия из командировки считается в аналогичном порядке, то есть по проездному документу, где также указано время пребывания. Однако здесь уже времени, чтобы добраться от аэропорта до места постоянной работы, не дается.

Пример 3

Свернуть Показать

Если самолет приземляется в 23:59 (по билету), то уже этот день должен считаться последним в целях командировки. Хотя добираться ночью, вероятно, будет несколько сложнее, чем среди бела дня. Правда, в случае необходимости, теоретически можно взять в ­аэропорту справку, что фактическое приземление было в 00.07.

Размер суточных

За все дни между двумя датами (выезда и прибытия) сотрудник должен получить суточные, начисленные исходя из той суммы, которая установлена локальным нормативным актом организации. Здесь уже все дано на откуп руководству организации.

Размер суточных может быть как равным для всех сотрудников, независимо от должности, стажа и пр., так и отличаться, скажем, в зависимости от региона командирования. Например, при командировках в Вологду суточные будут больше, чем для тех, кто поехал в Керчь (или наоборот). Доказывать налоговикам правильность таких действий ­организация не обязана.

Кроме того, никто не запрещает устанавливать размер суточных в зависимости от должности. То есть суточные директора или его заместителей могут превышать суточные начальников отделов. А у тех, в свою очередь, быть больше, чем у рядовых сотрудников. Или, опять-таки, наоборот. Самые большие суточные могут быть у рабочих лошадок, которые и дают прибыль предприятию, а не у тех, чья задача - направлять и воодушевлять.

Но здесь, на наш взгляд, как и при установлении должностного оклада (тарифной ставки) размер суточных должен быть указан в трудовом договоре. В этом случае о нем будут знать только трое: руководитель, ­сотрудник и бухгалтер.

К сведению

Свернуть Показать

Вывод о том, что размер суточных может быть дифференцированным, в том числе в зависимости от должности или других факторов, сформировался еще в 2008 году, когда Федеральным законом от 22.07.2008 № 158-ФЗ и постановлением Правительства РФ от 29.12.2008 № 1043 с 01.01.2009 были отменены нормы суточных, установленные постановлением Правительства РФ от 08.02.2002 № 93. Многие посчитали, что тем самым нарушается принцип социальной справедливости. Хотя о какой дискриминации идет речь? Никто не возмущается (по крайней мере, вслух), когда двум сотрудникам на одинаковых должностях и выполняющим одинаковую работу с одинаковым (по мнению одного из них) результатом должностные оклады установлены разные. И, возможно, разница эта может быть весьма существенной. То же самое и с суточными. Начальству виднее, кто какие расходы несет в командировке и кому и как их возмещать.

При однодневных командировках внутри Российской Федерации, как было сказано выше, суточные не выплачиваются (п. 11 Положения). В этой связи вспоминается случай из личной практики автора (в бытность его службы в должности старшего инспектора-ревизора одного из строительных управлений Министерства обороны СССР). Он ­актуален и в нынешнее время.

Пример 4

Свернуть Показать

При проведении ревизии финансово-хозяйственной деятельности одного из подчиненных управлений, дислоцировавшегося в г. Ленинграде (так тогда назывался г. Санкт-Петербург), был проверен авансовый отчет сотрудника, направленного в ­служебную командировку в вышестоящее управление в г. Москву.

Согласно командировочному удостоверению дата убытия из командировки - 06 сентября, дата прибытия - 08 сентября. Сотруднику компенсирована стоимость билетов и начислены суточные за трое суток. При проверке отчета установлено, что время убытия поезда «Ленинград - Москва» 07 сентября в 00.07. Время убытия из Москвы - 07 сентября в 16.40, и время прибытия в Ленинград - 07 сентября в 23.40. Таким образом, срок пребывания в командировке - одни сутки (07 сентября), и суточные начислению и выплате не подлежали.

В акте ревизии данное нарушение было отмечено, и руководству управления было предписано взыскать с данного сотрудника излишне выплаченную ему сумму.

Аналогичная ситуация вполне возможна и в современных условиях.

При этом есть смысл обратить внимание на мнение Минфина России, высказанное в письме от 16.07.2015 № 03-03-07/40892. В частности, в нем отмечено, что при однодневных командировках возмещение иных расходов в случаях, порядке и размерах, определяемых коллективным договором или локальным нормативным актом, осуществляется при представлении документов, подтверждающих эти расходы (п. 24 Положения).

Однако при зарубежных однодневных командировках суточные (по норме, установленной для командировки в это государство) выплачиваются в половинном размере (п. 20 Положения). По нашему мнению, это актуально при поездках в ближнее зарубежье (Казахстан, Беларусь, Украина).

Например, за один день можно обернуться из Смоленской области в Витебскую и обратно, или из Оренбургской в Актюбинскую и т.п. А вот слетать по делам в Париж или Лондон и успеть вернуться в тот же день весьма затруднительно.

При загранкомандировках дата пересечения государственной границы определяется по отметкам в заграничном паспорте (п. 18 Положения). В случае командировки в страны СНГ (когда при пересечении границы отметка в загранпаспорте не проставляется) дата пересечения границы определяется по проездным документам.

Суточные за день пересечения границы уплачиваются по зарубежным нормам (в валюте), а при возвращении домой (то есть к месту постоянной работы) - в рублях (по российским нормам).

Таким образом, если сотрудник летит в загранкомандировку самолетом, то уже в день вылета суточные он будет получать в валюте. А за день вылета, допустим, из Парижа домой - в рублях.

Все понесенные командированным сотрудником затраты после утверждения авансового отчета списываются на расходы проводкой:

Дебет счета 26 (44) Кредит счета 71.

Если затраты производились в какой-либо иностранной валюте, они подлежат пересчету в рубли по курсу, действующему на дату утверждения руководителем организации авансового отчета (подп. 5 п. 7 ст. 272 НК РФ).

Географические координаты - широта и долгота - являются углами, определяющими положение точки на поверхности земного шара. Нечто подобное можно ввести и на небе.

Для описания взаимных положений и видимых движений светил очень удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы достаточно большого радиуса, а самого наблюдателя - в центре этой сферы. Её назвали небесной сферой и ввели на ней системы угловых координат, аналогичных географическим.

ЗЕНИТ, НАДИР, ГОРИЗОНТ

Чтобы отсчитывать координаты, нужно иметь какие-нибудь точки и линии на небесной сфере. Введём их.

Возьмём нитку и привяжем к ней грузик. Взявшись за свободный конец нитки и подняв грузик в воздух, получим отрезок отвесной линии. Продолжим его мысленно до пересечения с небесной сферой. Верхняя точка пересечения - зенит - будет находиться у нас прямо над головой. Нижняя точка - надир - наблюдению недоступна.

Если пересечь сферу плоскостью, в сечении получится окружность. Максимальный размер она будет иметь тогда, когда плоскость пройдёт1 через центр сферы. Эта линия так и называется - большой круг. Все остальные круги на небесной сфере - малые. Плоскость, перпендикулярная отвесной линии и проходящая через наблюдателя, пересечёт небесную сферу по большому кругу, именуемому горизонтом. Зрительно это то место, где «земля с небом сходится»; мы видим только ту половину небесной сферы, которая располагается над горизонтом. Все точки горизонта отстоят от зенита на 90°."..

ПОЛЮС МИРА, НЕБЕСНЫЙ ЭКВАТОР,
НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН

Проследим, как перемещаются звёзды по небу в течение суток. Лучше всего это сделать фотографически, т. е. направить фотокамеру с открытым затвором на ночное небо и оставить так на несколько часов. На фотографии будет хорошо заметно, что все звёзды описывают на небе окружности с одним и тем же центром. Точка, соответствующая этому центру, называется полюсом мира. В наших широтах над горизонтом располагается северный полюс мира (рядом с Полярной звездой), а в Южном полушарии Земли подобное движение совершается относительно южного полюса мира. Ось, соединяющая полюсы мира, именуется осью мира. Суточное движение светил происходит так, как если бы вся небесная сфера вращалась как одно целое вокруг оси мира в направлении с востока на запад. Это движение, разумеется, мнимое: оно является отражением истинного движения - вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток. Проведём плоскость через наблюдателя перпендикулярно оси мира. Она пересечёт небесную сферу по большому кругу - небесному экватору, который делит её на два полушария - северное и южное. Небесный экватор пересекается с горизонтом в двух точках. Это точки востока и запада. А большой круг, проходящий через оба полюса мира, зенит и надир называется небесным меридианом. Он пересекает горизонт в точках севера и юга.

СИСТЕМЫ КООРДИНАТ НА НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ

Проведём большой круг через зенит и светило, координаты которого хотим получить. Это - сечение небесной сферы плоскостью, проходящей через светило, зенит и наблюдателя. Такой круг называется вертикалом светила. Он, естественно, пересекается с горизонтом.

Угол между направлениями на эту точку пересечения и на светило показывает высоту (h) светила над горизонтом. Она положительна для светил, располагающихся над горизонтом, и отрицательна для находящихся под горизонтом (высота точки зенита всегда 90"). Теперь отсчитаем вдоль горизонта угол между направлениями на точку юга и на точку пересечения горизонта с вертикалом светила. Направление отсчёта - от юга к западу. Этот угол называется астрономическим азимутом (А) и вместе с высотой составляет координаты светила в горизонтальной системе координат.

Иногда вместо высоты используют зенитное расстояние (z) светила - угловое расстояние от светила до зенита. Зенитное расстояние и высота в сумме составляют 90°.

Знание горизонтальных координат светила позволяет найти его на небе. Но большое неудобство заключается в том, что суточное вращение небесной сферы приводит к изменению обеих координат со временем - достаточно быстрому и, что самое неприятное, неравномерному. Поэтому часто применяют системы координат, связанные не с горизонтом, а с экватором.

Снова проведём большой круг через наше светило. На этот раз пусть он проходит через полюс мира. Такой круг называется кругом склонений. Отметим точку пересечения его с небесным экватором. Склонение (6) - угол между направлениями на эту точку и на светило - положительно для северного полушария небесной сферы и отрицательно для южного. Все точки экватора имеют склонение 0°. Теперь отметим две точки небесного экватора: в первой он пересекается с небесным меридианом, во второй - с кругом склонения светила. Угол между направлениями на эти точки, отсчитанный от юга к западу, именуется часовым углом (t) светила. Его можно измерить как обычно - в градусах, но чаще он выражается в часах: вся окружность делится не на 360°, а на 24 ч. Таким образом, 1 ч соответствует 15°, а 1° - 1/15 ч, или 4 мин.

Суточное вращение небесной сферы уже не влияет катастрофически на координаты светила. Светило движется по малому кругу, параллельному небесному экватору и называемому суточной параллелью. При этом угловое расстояние до экватора не меняется, значит, склонение остаётся постоянным. Часовой угол возрастает, но равномерно: зная его значение в какой-либо момент времени, нетрудно рассчитать его для любого другого момента.

Тем не менее составить списки положений звёзд в данной системе координат нельзя, ведь одна координата всё же меняется со временем. Для получения неизменных координат нужно, чтобы система отсчёта перемещалась вместе со всеми объектами. Это возможно, так как небесная сфера в суточном вращении движется как единое целое.

Выберем на небесном экваторе точку, участвующую в общем вращении. В этой точке нет никакого светила; в ней бывает Солнце один раз в году (около 21 марта), когда оно в своём годовом (не суточном!) движении среди звёзд перемещается из южного небесного полушария в северное (см. статью «Путь Солнца среди звёзд»). Угловое расстояние от этой точки, называемой точкой весеннего равноденствия CY1) Д° крута склонений светила, отсчитанное по экватору в направлении, противоположном суточному вращению, т. е. с запада на восток, называется прямым восхождением (а) светила. Оно не меняется при суточном вращении и вместе со склонением образует пару экваториальных координат, которые и приводятся в различных каталогах, описывающих положения светил на небосводе.

Таким образом, чтобы построить систему небесных координат, следует выбрать некоторую основную плоскость, проходящую через наблюдателя и пересекающую небесную сферу по большому кругу. Затем через полюс этого круга и светило проводится еще один большой круг, пересекающий первый, и в качестве координат принимаются угловое расстояние от точки пересечения до светила и угловое расстояние от некоторой точки на основном круге до той же точки пересечения. В горизонтальной системе координат основной плоскостью является плоскость горизонта, в экваториальной - плоскость небесного экватора.

Существуют и другие системы небесных координат. Так, для изучения движений тел в Солнечной системе применяется эклиптическая система координат, в которой основной плоскостью служит плоскость эклиптики (совпадающая с плоскостью земной орбиты), а координатами - эклиптическая широта и эклиптическая долгота. Имеется ещё и галактическая система координат, е ней в качестве основной плоскости принята средняя плоскость галактического диска.

Путешествуя по небесным просторам среди бесчисленных звёзд и туманностей, немудрено и заблудиться, если нет под рукой надёжной карты. Чтобы составить её, нужно точно знать положения тысяч звёзд на небе. И вот часть астрономов (их именуют астрометристами) занимается тем же, над чем трудились ещё звездочёты древности: они терпеливо из меряют координаты звёзд на небе, в основном одних и тех же, словно не доверяя своим предшественникам и самим себе

.

И они совершенно правы! «Неподвижные» звёзды на самом деле непрерывно меняют свои положения - как вследствие собственных движений (ведь звёзды участвуют во вращении Галактики и перемещаются относительно Солнца), так и из-за изменения самой системы координат. Прецессия земной оси приводит к медленному перемещению полюса мира и точки весеннего равноденствия среди звёзд (см. статью «Игра с волчком, или Длинная история с полярными звёздами»). Вот почему в звёздных каталогах, содержащих экваториальные координаты звёзд, обязательно сообщают дату равноденствия, на которую они ориентированы.

ЗВЁЗДНОЕ НЕБО РАЗНЫХ ШИРОТ

Суточные параллели светил в средних широтах .

При хороших условиях наблюдения невооружённым глазом на небе видно одновременно около 3 тыс. звёзд, независимо от того, где мы находимся-в Индии или в Лапландии. Но картина звёздного неба зависит как от широты места, так и от времени наблюдения.

Теперь предположим, что мы решили выяснить: сколько же всего звёзд можно увидеть, скажем, не выезжая из Москвы. Пересчитав те 3 тыс. светил, которые в данный момент находятся над горизонтом, сделаем перерыв и вернёмся на наблюдательную площадку через час. Мы увидим, что картина неба изменилась! Часть звезд, находившихся у западного „ края горизонта, опустилась под горизонт, и теперь их не видно. Зато с восточной стороны поднялись новые светила. Они пополнят наш список. В течение суток звёзды описывают на небе круги с центром в полюсе мира (см. статью «Адреса светил на небесной сфере»). Чем ближе к полюсу звезда, тем крут меньше. Может оказаться так, что весь круг лежит над горизонтом: звезда никогда не заходит. К таким незаходящим звёздам в наших широтах относится, например, Ковш Большой Медведицы. Как только стемнеет, мы сразу найдём его на небе - в любое время года.

Другие светила, более удалённые от полюса, как мы убедились, восходят в восточной стороне горизонта и заходят в западной. Те, что расположены вблизи небесного экватора, восходят вблизи точки востока и заходят возле точки запада. Восход некоторых светил южного полушария небесной сферы наблюдается у нас на юго-востоке, а заход - на юго-западе. Они описывают невысокие дуги над южным горизонтом.

Чем южнее звезда на небесной сфере, тем короче её путь над нашим горизонтом. Следовательно, еще дальше к югу имеются невосходящие светила, суточные пути которых полностью лежат под горизонтом. Что же нужно сделать, чтобы увидеть их? Двигаться на юг!

В Москве, например, можно наблюдать Антарес - яркую звезду в созвездии Скорпиона. «Хвост» Скорпиона, опускающийся круто к югу, в Москве никогда не виден. Однако стоит нам переместиться в Крым - на десяток градусов широты южнее - и в летнее время над южным горизонтом можно будет разглядеть всю фигуру небесного Скорпиона. Полярная же звезда в Крыму располагается гораздо ниже, чем в Москве.

Напротив, если из Москвы двинуться на север, Полярная звезда, вокруг которой ведут свой хоровод остальные светила, будет подниматься всё выше и выше. Есть теорема, точно описывающая эту закономерность: высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения. Остановимся на некоторых следствиях, вытекающих из этой теоремы.

Представим, что мы попали на Северный полюс и оттуда наблюдаем звёзды. Наша широта 90"; значит, полюс мира имеет высоту 90°, т. е. расположен в зените, прямо у нас над головой. Светила описывают суточные круги вокруг этой точки и движутся параллельно горизонту, с которым совпал небесный экватор. Ни одно из них не восходит и не заходит. Доступны наблюдению лишь звёзды северного полушария небесной сферы, т. е. примерно половина всех светил небосвода.

Вернемся в Москву. Теперь широта около 56°. «Около» - потому что Москва вытянута с севера на юг почти на 50 км, а это чуть ли не полградуса. Высота полюса мира 5б°, он расположен в северной части небосвода. В Москве уже можно видеть некоторые звёзды южной полусферы, а именно те, у которых склонение (б) превосходит -34°. Среди них много ярких: Сириус (5 = -17°), Ригель (6 - -8 е), Спика (5 = -1 I е ), Антарес (6 = -26°), Фомаль-гаут (6 = -30°). Звёзды со склонением больше +34° в Москве никогда на заходят. Звёзды южной полусферы со склонением ниже -34" являются не восходящими, их наблюдать в Москве невозможно.

ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ CO Л H Ц A , Л УНЫ И ПЛАНЕТ
ПУТЬ CO ЛНЦА СРЕДИ ЗВЕЗД

СУТОЧНЫЙ ПУТЬ CO ЛНЦА

Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается на западе. Для жителей Северного полушария это движение происходит слева направо, для южан - справа налево. В полдень

Солнце достигает наибольшей высоты, или, как говорят астрономы, кульминирует. Полдень - это верхняя кульминация, а бывает ещё и нижняя - в полночь. В наших средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, так как она происходит под горизонтом. А вот за Полярным крутой, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации.

На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается всё выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5е)-Следующие четверть года, до осеннего равноденствия, Солнце спускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь.

В средних широтах на протяжении года видимый суточный путь

Солнца то сокращается, то увеличивается. Наименьшим он оказывается в день зимнего солнцестояния, наибольшим - в день летнего солнцестояния. Б дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В эти дни оно восходит в точке востока и заходит в точке запада.

В период от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния место восхода Солнца смещается от точки востока влево, к северу. А место захода удаляется от точки запада вправо, тоже к северу. В день летнего солнцестояния Солнце появляется на северо-востоке. В полдень оно кульминирует на максимальной за год высоте. Заходит Солнце на северо-западе.

Затем места восхода и захода смещаются обратно к югу. В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, пересекает небесный меридиан на минимальной высоте и заходит на юго-западе.

Следует учитывать, что вследствие рефракции (т. е. преломления световых лучей в земной атмосфере) видимая высота светила всегда больше истинной. Поэтому восход Солнца происходит раньше, а заход - позже, чем это было бы при отсутствии атмосферы.

Итак, суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. В то же время в течение года Солнце перемещается относительно небесного экватора то к северу, то к югу. Дневная и ночная части его пути неодинаковы. Они равны только в дни равноденствий, когда Солнце находится на небесном экваторе.

Солние зашло за горизонт. Стемне­ло. На небе появились звёзды. Одна­ко день переходит в ночь не сразу. С заходом Солнца Земля ещё долго получает слабое рассеянное осве­щение, которое гаснет постепенно, уступая место ночному мраку. Этот период именуется сумерками

Гражданские сумерки . Навигаиионные сумерки .
Астрономические сумерки

.

Сумерки помогают зрению перестраиваться с условий очень высокой освещённости на низкую и наоборот (при утренних сумерках). Измерения показали, что в средних широтах в ходе сумерек освещённость падает в два раза примерно за 5 мин. Этого достаточно для плавной адаптации зрения. Постепенное изменение естественного освещения разительно отличает его от искусственного. Электрические лампы включаются и выключаются мгновенно, заставляя нас щуриться от яркого света или на некоторое время «слепнуть» в кажущейся кромешной тьме.

Между сумерками и ночной тьмой нет резкой границы. Однако на практике такую границу проводить приходится: нужно знать, когда включать уличное освещение или маячные огни в аэропортах и на реках. Вот почему уже давно сумерки делят на три периода в зависимости от глубины погружения Солнца под горизонт.

Самый ранний период - с момента заката Солнца и до тех пор, пока оно не опустится под горизонт на 6° - именуется гражданскими сумерками. В это время человек видит так же, как днём, и необходимости в искусственном освещении нет.

С погружением Солнца под горизонт от 6 до 12° наступают навигационные сумерки. В этот период естественная освещённость падает настолько, что читать уже нельзя, а видимость окрестных предметов сильно ухудшается. Но штурман корабля ещё может ориентироваться по силуэтам неосвещённых берегов. После погружения Солнца на 12° становится совсем темно, однако тусклый свет зари ещё мешает видеть слабые звёзды. Это - астрономические сумерки. И только когда Солнце опустится на 1 7-18° ниже горизонта, на небе загораются самые слабые звёзды, заметные невооружённым глазом.

ГОДИЧНЫЙ ПУТЬ COAHUA

Выражение «путь Солнца среди звёзд» кому-то покажется странным. Ведь днем звёзд не видно. Поэтому нелегко заметить, что Солнце медленно, примерно на 1" за сутки, перемещается среди звёзд справа налево. Зато можно проследить, как в течение года меняется вид звёздного неба. Всё это - следствия обращения Земли вокруг Солнца.

Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне, звёзд именуется эклиптикой (от греч. «эклипсис» - «затмение»), а период оборота по эклиптике - звёздным годом. Он равен 365 суткам 6 ч 9 мин 10 с, или 365,2564 средних солнечных суток.

Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23°26" в точках весеннего и осеннего равноденствия. В первой из этих точек Солнце обычно бывает 21 марта, когда оно переходит из южного полушария неба в северное. Во второй - 23 сентября, при переходе из северного полушария в южное. В наиболее удалённой к северу точке эклиптики Солнце бывает 22 июня (летнее солнцестояние), а к югу - 22 декабря (зимнее солнцестояние). В високосный год эти даты сдвинуты на один день.

Из четырёх точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от неё" отсчитывается одна из небесных координат - прямое восхождение. Она же служит для отсчёта звёздного времени и тропического года - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времён года на нашей планете.

Так как точка весеннего равноденствия медленно перемещается среди звёзд вследствие прецессии земной оси (см. статью «Игра с волчком, или Длинная история с полярными звёздами»), продолжительность тропического года меньше продолжительности звёздного. Она составляет 365,2422 средних солнечных суток.

Около 2 тыс. лет назад, когда Гиппарх составил свой звёздный каталог (первый дошедший до нас целиком), точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. К нашему времени она переместилась почти на 30°, в созвездие Рыб. а точка осеннего равноденствия - из созвездия Весов в созвездие Девы. Но по традиции точки равноденствий обозначаются знаками прежних «равноденственных» созвездий - Овна и Бесов. То же случилось и с точками солнцестояний: летнее в созвездии Тельца отмечается знаком Рака 23, а зимнее в созвездии Стрельца - знаком Козерога.

И наконец, последнее, что связано с видимым годичным движением Солнца. Половину эклиптики от весеннего равноденствия до осеннего (с 21 марта по 23 сентября) Солнце проходит за 186 суток. Вторую половину, от осеннего равноденствия до весеннего, - за 179-180 суток. Но половинки эклиптики равны: каждая 180°. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно. Эта неравномерность отражает изменения скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца.

Неравномерность движения Солнца по эклиптике приводит к разной длительности времён года. Для жителей Северного полушария весна и лето па шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2-4 июля расположена от Солнца на 5 млн километров дальше, чем 2-3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера. Летом Земля получает от Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.

ДВИЖЕНИЕ И ФАЗЫ ЛУНЫ

Известно, что Луна меняет свой вид. Сама она не излучает света, поэтому на небе видна только освещенная Солнцем её поверхность - дневная сторона. Перемещаясь по небу с запада на восток, Луна за месяц догоняет и перегоняет Солнце. При этом происходит смена лунных фаз: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

В новолуние Луну не разглядеть даже в телескоп. Она располагается в том же направлении, что и Солнце (только выше или ниже его), и повёрнута к Земле неосвещённым полушарием. Через один-два дня, когда Луна удалится от Солнца, узкий серп можно будет наблюдать за несколько минут до её захода в западной стороне неба на фоне вечерней зари. Первое появление лунного серпа после новолуния греки называли «неомения» («новая Луна*). Этот момент у древних народов считался началом лунного месяца.

Иногда в течение нескольких дней до и после новолуния удаётся заметить пепельный свет Луны. Это слабое свечение ночной части лунного диска не что иное, как солнечный свет, отражённый Землёй на Луну. Когда лунный серп увеличивается, пепельный свет бледнее!4 и становится незаметным.

Всё дальше и дальше влево от Солнца уходит Луна. Серп её с каждым днём растёт, оставаясь выпуклым вправо, к Солнцу. Через 7 суток 10ч после новолуния наступает фаза, именуемая первой четвертью. За это время Луна удалилась от Солнца на 90°. Теперь солнечные лучи освещают только правую половину лунного диска. После захода Солнца Луна находится в южной стороне неба и заходит около полуночи. Продолжая перемещаться от Солнца всё дальше к востоку. Луна с вечера появляется на восточной стороне неба. Заходит она уже после полуночи, причём каждые сутки всё позднее и позднее.

Когда наш спутник оказывается в стороне, противоположной Солнцу (на угловом расстоянии 180° от него), наступает полнолуние. Полная Луна светит всю ночь. Она восходит с вечера и заходит под утро. Спустя 14 суток 18 ч с момента новолуния Луна начинает приближаться к Солнцу справа. Освещенная доля лунного диска уменьшается. Всё позднее восходит Луна над горизонтом и к утру

Звезды указывают путь

Еще Одиссей держал направление корабля согласуясь с положением на небе Большой Медведицы. Он был умелым навигатором, хорошо знавшего звездное небо. Он сверял курс своего корабля с созвездием,которое заходит точно на севере-западе Одиссей знал, как перемещается в течение ночи скопление Плеяды и, ориентируясь по нему, вел корабль в нужном направлении.

Но, разумеется, главным звёздным компасом всегда служила Полярная звезда. Если встать к ней лицом, то легко определить стороны горизонта: впереди будет север, позади - юг, справа - восток, слева - запад. Этот простой способ ещё в древности позволял отправлявшимся в дальний путь правильно выбрать направление на суше и на море.

Астронавигация - ориентирование по звёздам - сохранила своё значение и в наши дни. В авиации, мореплавании, сухопутных экспедициях и в космических полётах без нес не обойтись.

Хотя самолёты и морские суда оборудованы новейшей радионавигационной и радиолокационной техникой, бывают ситуации, когда приборами воспользоваться невозможно: предположим, они вышли из строя или в магнитном поле Земли разыгралась буря. В таких случаях штурман самолёта или корабля должен уметь определять его положение и направление движения по Луне, звёздам или Солнцу. И космонавту не обойтись без астронавигации. Иногда ему необходимо развернуть станцию определённым образом: например, так, чтобы телескоп смотрел на исследуемый объект, или для состыковки с прибывшим транспортным кораблём.

Лётчик-космонавт Валентин Витальевич Лебедев вспоминает об астронавигационной подготовке: «Перед нами встала практическая проблема - как можно лучше изучить звездное небо, узнать и хорошо изучить созвездия, опорные звёзды... Ведь поле зрения у нас ограничено - мы смотрим в иллюминатор. Нам нужно было уверенно определять маршруты переходов от одного созвездия к другому, чтобы наиболее коротким путём прийти к заданному участку неба и найти звёзды, по которым надо было ориентировать и стабилизировать корабль, обеспечивая определённое направление телескопов в пространстве... Значительная часть нашей астрономической подготовки проходила в Московском планетарии. ...От звезды к звезде, от созвездия к созвездию мы распутывали лабиринты звёздных узоров, научились находить в них смысловые и нужные для пас линии направлений».

НАВИГАЦИОННЫЕ ЗВЁЗДЫ

Навигационные звёзды - звёзды, с помощью которых в авиации, мореплавании и космонавтике определяют местонахождение и курс корабля. Из 6 тыс. звёзд, видимых невооружённым глазом, навигационными считаются 26. Это наиболее яркие звёзды, примерно до 2-й звёздной величины. Для всех этих звёзд составлены таблицы высот и азимутов, облегчающие решение навигационных задач.

Для ориентирования в Северном полушарии Земли используются 18 навигационных звёзд. В северном небесном полушарии это Полярная, Арктур, Вега, Капелла, Алиот, Поллукс, Альта-ир, Регул, Альдебаран, Денеб, Бетель-гейзе, Процион и Альферац (звезда а Андромеды имеет три названия: Альферац, Альфарет и Сиррах; у штурманов принято название Альферац). К этим звёздам добавляются 5 звёзд южного полушария неба; Сириус, Ригель, Спика, Антарес и Фомальгаут.

Представим себе карту звёзд северного небесного полушария. В центре её - Полярная звезда, а внизу Большая Медведица с соседними созвездиями. Ни координатная сетка, ни границы созвездий нам не понадобятся - ведь на реальном небосводе они тоже отсутствуют. Будем учиться ориентироваться только по характерным очертаниям созвездий и положениям ярких звёзд.

Чтобы удобнее было отыскать навигационные звёзды, видимые в Северном полушарии Земли, звёздное небо разделяют на три участка (сектора): нижний, правый и левый.

В нижнем секторе расположены созвездия Большой Медведицы, Малой Медведицы, Волопаса, Девы, Скорпиона и Льва. Условные границы сектора идут от Полярной вправо вниз и влево вниз. Самая яркая звезда здесь Арктур (слева внизу). На него указывает продолжение «ручки» Ковша Большой Медведицы. Яркая звезда справа внизу - Регул (а Льва).

В правом секторе находятся созвездия Ориона, Тельца, Возничего, Близнецов, Большого Пса и Малого Пса. Самые яркие звёзды - Сириус (на карту он не попадает, поскольку находится в южном небесном полушарии) и Капелла, далее Ригель (он тоже не попадает на карту) и Бетельгейзе из Ориона (справа у края карты), Чугь выше - Альдебаран из Тельца, а ниже у края - Процион из Малого Пса.

В левом секторе - созвездия Лиры, Лебедя, Орла, Пегаса, Андромеды, Овна и Южной Рыбы. Самой яркой звездой здесь является Вега, которая вместе с Альтаиром и Деиебом образует характерный треугольник.

Для навигации в Южном полушарии Земли используются 24 навигационные звезды, из которых 16 - те же, что и в Северном полушарии (исключая Полярную и Бетельгейзе). К ним добавляются ещё 8 звёзд. Одна из них - Хамаль - из северного созвездия Овна. Остальные семь - из южных созвездий: Канопус (а Киля), Ахернар (а Эридана), Пикок (а Павлина), Мимоза (fj Южного Креста), Толиман (а Центавра), Атрия (а Южного Треугольника) и Каус Аустралис (е Стрельца).

Самое знаменитое навигационное созвездие здесь Южный Крест. Его более длинная «перекладина» почти точно указывает на южный полюс мира, который лежит в созвездии Октанта, где нет заметных звёзд.

Чтобы безошибочно отыскать навигационную звезду, недостаточно знать, в каком созвездии она находится. В облачную погоду, например, наблюдается только часть звёзд. При космических полётах существует другое ограничение; в иллюминатор виден лишь небольшой участок неба. Поэтому необходимо уметь быстро распознать нужную навигационную звезду по цвету и блеску.

Постарайтесь в ясный вечер разглядеть на небе навигационные звёзды, которые каждый штурман знает назубок.

Суточный путь Солнца. Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается на западе. Для жителей Северного полушария это движение происходит слева направо, для южан - справа налево. В полдень Солнце достигает наибольшей высоты, или, как говорят астрономы, кульминирует. Полдень - это верхняя кульминация, а бывает еще и нижняя - в полночь. В наших средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, так как она происходит под горизонтом. А вот за Полярным кругом, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации. На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается все выше и выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5?).

Следующие четверть года, до осеннего равноденствия, Солнце спускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь. В средних широтах на протяжении года видимый суточный путь Солнца то сокращается, то увеличивается. Наименьшим он оказывается в день зимнего солнцестояния, наибольшим - в день летнего солнцестояния. В дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В это же время оно восходит в точке востока и заходит в точке запада. В период от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния место восхода Солнца немного смещается от точки восхода влево, к северу. А место захода удаляется от точки запада вправо, хотя тоже к северу. В день летнего солнцестояния Солнце появляется на северо-востоке, а в полдень оно кульминирует на максимальной за год высоте. Заходит Солнце на северо-западе. Затем места восхода и захода смещаются обратно к югу. В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, пересекает небесный меридиан на минимальной высоте и заходит на юго-западе. Следует учитывать, что вследствие рефракции (то есть преломления световых лучей в земной атмосфере) видимая высота светила всегда больше истинной. Поэтому восход Солнца происходит раньше, а заход - позже, чем это было бы при отсутствии атмосферы. Итак, суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. В то же время в течении года Солнце перемещается относительно небесного экватора то к северу, то к югу. Дневная и ночная части его пути неодинаковы. Они равны только в дни равноденствий, когда Солнце находится на небесном экваторе.

Годичный путь Солнца Выражение "путь Солнца среди звезд" кому-то покажется странным. Ведь днем звезд не видно. Поэтому нелегко заметить, что Солнце медленно, примерно на 1? за сутки, перемещается среди звезд справа налево. Зато можно проследить, как в течение года меняется вид звездного неба. Все это - следствие обращения Земли вокруг Солнца. Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звезд именуется эклиптикой (от греческого "эклипсис" - "затмение"), а период оборота по эклиптике - звездным годом. Он равен 265 суткам 6 часам 9 минутам 10 секундам, или 365, 2564 средних солнечных суток. Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23?26" в точках весеннего и осеннего равноденствия. В первой из этих точек Солнце обычно бывает 21 марта, когда оно переходит из южного полушария неба в северное. Во второй - 23 сентября, при переходе их северного полушария в южное. В наиболее удаленной к северу точке эклиптике Солнце бывает 22 июня (летнее солнцестояние), а к югу - 22 декабря (зимнее солнцестояние). В високосный год эти даты сдвинуты на один день. Из четырех точек эклиптики главной является точка весеннего равноденствия. Именно от нее отсчитывается одна из небесных координат - прямое восхождение. Она же служит для отсчета звездного времени и тропического года - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год определяет смену времен года на нашей планете. Так как точка весеннего равноденствия медленно перемещается среди звезд вследствие прецессии земной оси, продолжительность тропического года меньше продолжительности звездного. Она составляет 365,2422 средних солнечных суток. Около 2 тысяч лет назад, когда Гиппарх составил свой звездный каталог (первый дошедший до нас целиком), точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. К нашему времени она переместилась почти на 30?, в созвездие Рыб, а точка осеннего равноденствия - из созвездия Весов в созвездие Девы.

Но по традиции точки равноденствий обозначаются прежними знаками прежних "равноденственных" созвездий - Овна и Весов. То же случилось и с точками солнцестояния: летнее в созвездии Тельца отмечается знаком Рака, а зимнее в созвездие Стрельца - знаком Козерога. И наконец, последнее, что связано с видимым годичным движением Солнца. Половину эклиптики от весеннего равноденствия до осеннего (с 21 марта по 23 сентября) Солнце проходит за 186 суток. Вторую половину, от осеннего равноденствия да весеннего, - за 179 суток (180 в високосный год). Но ведь половинки эклиптики равны: каждая по 180?. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно. Эта неравномерность объясняется изменением скорости движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца. Неравномерность движения Солнца по эклиптике приводит к разной длительности времен года. Для жителей северного полушария, например, весна и лето на шесть суток продолжительнее осени и зимы. Земля 2-4 июня расположена от Солнца на 5 миллионов километров дольше, чем 2-3 января, и движется по своей орбите медленнее в соответствии со вторым законом Кеплера. Летом Земля получает от Солнца меньше тепла, но зато лето в Северном полушарии продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полушарии Земли теплее, чем в Южном.