Вековой параллакс

Годичный параллакс

Суточный параллакс

Суточный параллакс (геоцентрический параллакс) — разница в направлениях на одно и то же светило из центра масс Земли (геоцентрическое направление) и из заданной точки на поверхности Земли (топоцентрическое направление).

Из-за вращения Земли вокруг своей оси положение наблюдателя циклически изменяется. Для наблюдателя, находящегося на экваторе, база параллакса равна радиусу Земли и составляет 6371 км.

При наблюдении Луны её кажущиеся смещения на фоне звёзд (по сравнению с расчётным орбитальным движением) достигают 2° (соответственно, параллакс равен 1°) и были замечены уже древнегреческими астрономами, что позволило им довольно точно определить расстояние до Луны.

Суточный параллакс планет довольно мал (для Марса 24″ во время великого противостояния), но тем не менее был единственным способом измерения абсолютных расстояний в Солнечной системе до появления радиолокации: наиболее удобными для этого были прохождения Венеры по диску Солнца и близко подходящие к Земле астероиды (относительные же расстояния легко определяются на основе законов Кеплера, так что достаточно абсолютного измерения какого-то одного расстояния, чтобы определить все).

Годичный параллакс — угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, перпендикулярная направлению на звезду.

Годичные параллаксы являются показателями расстояний до звёзд. Расстояние, годичный параллакс которого равен 1 угловой секунде, называется парсек (1 парсек = 3,085678·10¹⁶ м). Ближайшая звезда Проксима Центавра имеет параллакс 0,77″, следовательно, расстояние до неё составляет 1,298 пк.

Основная статья: Собственное движение

Вековым параллаксом обычно называется изменение видимого положения объекта на небесной сфере в результате комбинаций собственных движений этого объекта и Солнечной системы в галактике.

 

2)Аберра́ция оптической системы — ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Аберрацию характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности^[1] в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.

Величина аберрации может быть получена как сравнением координат лучей путём непосредственного расчёта по точным геометро-оптическим формулам, так и приближённо — с помощью формул теории аберраций.

При этом возможно характеризовать аберрацию как критериями лучевой оптики, так и на основе представлений волновой оптики. В первом случае отступление от гомоцентричности выражается через представление о геометрических аберрациях ифигурах рассеяния лучей в изображениях точек. Во втором случае оценивается деформация прошедшей через оптическую систему сферической световой волны, вводя представление о волновых аберрациях. Оба способа описания взаимосвязаны, описывают одно и то же состояние и различаются лишь формой описания.

Как правило, если объектив обладает большими аберрациями, то их проще характеризовать величинами геометрических аберраций, а если малыми, то на основе представлений волновой оптики.

Аберрации можно разделить на монохроматические, то есть присущие монохромным пучкам лучей, и хроматические.

 

 

3) Прецессия и нутация

Вероятно, вы не раз наблюдали вращение волчка и обратили внимание на то, что его ось практически не бывает неподвижна. Под действием силы земного тяготения, в соответствии с законами вращательного движения, ось волчка перемещается, описывая коническую поверхность.

Земля - большой волчок. И ее ось вращения под действием сил тяготения Луны и Солнца на экваториальный избыток (как известно, Земля сплюснута и, таким образом, у экватора расположено как бы больше вещества, чем у полюсов) также медленно вращается.

Ось вращения Земли описывает около оси эклиптики конус с углом в 23,5 градусов, вследствие чего полюс мира движется вокруг полюса эклиптики по малому кругу, совершая один оборот примерно за 26 тысяч лет. Это движение называется прецессией. Следствием прецессии является постепенное смещение точки весеннего равноденствия навстречу видимому движению Солнца на 50,3 угловых секунд в год. По этой причине Солнце ежегодно вступает в точку весеннего равноденствия на 20 минут раньше, чем оно совершает полный оборот на небе.

В результате прецессии медленно изменяется картина суточного вращения звездного неба: около 4600 лет назад полюс мира был вблизи звезды альфа Дракона, теперь он расположен вблизи Полярной звезды, а через 2 тысячи лет "полярной" звездой станет гамма Цефея. Через 12 тысяч лет право называться "полярной" перейдет к звезде Веге (альфа Лиры), которая в настоящее время отстоит от полюса на 51 градус.

Изменение положения небесного экватора и полюса мира, а также перемещение точки весеннего равноденствия вызывает изменение экваториальных и эклиптических небесных координат. Поэтому, приводя координаты небесных светил в каталогах, изображая их на картах, обязательно указывают "эпоху", то есть момент времени, для которого были приняты положения экватора и точки весеннего равноденствия при определении системы координат.

Явление прецессии было открыто во 2 веке до нашей эры греческим астрономом Гиппархом при сравнении долгот звезд, определенных им из наблюдений, с долготами этих же звезд, найденными за 150 лет до него греческими астрономами Тимохарисом и Аристиллом. В значительной мере прецессия возникает под действием сил тяготения Луны. Силы, которые вызывают прецессию, вследствие изменения расположения Солнца и Луны относительно Земли постоянно меняются. Поэтому, наряду с движением оси вращения Земли по конусу, наблюдаются небольшие ее колебания, названные нутацией. Под воздействием прецессии и нутации полюс мира описывает среди звезд сложную волнообразную кривую.

Скорости изменения координат звезд вследствие прецессии зависят от положения звезд на небесной сфере. Склонения разных звезд изменяются за год на величины от +20 до -20 угловых секунд в зависимости от прямого восхождения. Прямые восхождения вследствие прецессии меняются более сложным образом, и их поправки зависят как от прямых восхождений, так и от склонений звезд. Для близполюсных звезд прямые восхождения могут меняться весьма заметно даже за небольшие интервалы времени. Например, прямое восхождение Полярной звезды меняется за 10 лет почти на целый градус. Таблицы прецессии публикуются в астрономических ежегодниках и календарях.

Следует иметь в виду, что прецессия и нутация изменяют лишь ориентировку оси вращения Земли в пространстве и не влияют на положение этой оси в теле Земли. Поэтому ни широты, ни долготы мест земной поверхности из-за прецессии и нутации не изменяются и влияния эти явления на климат не оказывают.

4) Орбита

С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны. Со временем появлялись всё более точные теории.

Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX—XX веков, она описывала движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).

Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять эти расчёты с ещё большей точностью. Методами лазерной локации расстояние до Луны измеряется с ошибкой в несколько сантиметров^[6]. Такую точность имеют не только измерения, но и теоретические предсказания положения Луны; для таких расчётов используются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела их количества, если потребуется ещё более высокая точность.

В первом приближении можно считать, что Луна движется поэллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля^[7]. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений^[8]:

§ вращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд);

§ поворот плоскости лунной орбиты: её узлы (точки пересечения орбиты с эклиптикой) смещаются на запад, делая полный оборот за 18,6 лет. Это движение является прецессионным;

§ поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);

§ периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению кэклиптике от 4°59′ до 5°19′;

§ периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 до 369,96 тыс. км, апогея от 404,18 до 406,74 тыс. км;

§ постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), таким образом, её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль^[9].

 

 

5)Остановимся на фазах Луны более подробно. Для этого посмотрим на рисунок, на котором изображены Земля, лунная орбита и различные положения Луны на орбите; предполагается, что Солнце светит сверху.

В положении I Луна располагается приблизительно между Землей и Солнцем. Она повернута к нам своим темным полушарием, и на небе ее совсем не видно. Эту фазу называют новолунием — кажется, что взамен прежней Луны нарождается новая.

Двигаясь по орбите в направлении, показанном стрелкой, Луна отходит от Солнца влево, и нам становится видна небольшая часть дневной, т. е. светлой, стороны ее шара. Она выглядит очень узким серпом, который мы называем «молодая луна». Он бывает виден с вечера, сразу после заката Солнца.

С каждым днем Луна отодвигается от Солнца все дальше влево и ширина серпа постепенно увеличивается. В положении II направления Земля—Луна и Земля—Солнце образуют прямой угол. Такое положение называют «первая четверть». В это время освещена ровно половина видимого с Земли полушария, а терминатор делит диск пополам.

Между II и III положениями освещено уже больше половины диска Луны, и она выглядит как бы одутловатой. Положение III называется полнолунием. Луна в этом положении располагается в стороне неба, противоположной Солнцу, диск ее освещен весь и потому дает наиболее сильный свет. Полная Луна восходит во время заката Солнца, и заходит с его восходом, так что она светит всю ночь.

После полнолуния Луна проходит часть своего пути между точками III и IV. С вечера ее не видно, она восходит ближе к полуночи и опять освещена не полностью, причем с каждым днем ее светлая часть убывает. В положении IV,. которое называется «последняя четверть», светлой остается только половина диска. Приближаясь к Солнцу на участке IV—I, Луна снова обращается в серп. Только теперь он повернут горбиком не вправо (как это было при «молодой» Луне), а влево, и появляется такой серп не с вечера, а под утро, на рассвете. Через 291/2 суток Луна снова приходит в положение I и наступает очередное новолуние. Таким образом, новолуния (а также и полнолуния) повторяются через определенное время, которое, если его написать более точно, составляет в среднем 29 суток 12 часов 44 ми¬нуты 2,8 секунды и называется лунным или синодическим месяцем.

 

6)Солнечное затмение — физическое световое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Тень Луны на земной поверхности не превышает в диаметре 270 км, поэтому солнечное затмение наблюдается только в узкой полосе на пути тени. Поскольку Луна обращается по эллиптической орбите, расстояние между Землёй и Луной в момент затмения может быть различным, соответственно, диаметр пятна лунной тени на поверхности Земли может варьироваться в широких пределах от максимального до нуля (когда вершина конуса лунной тени не достигает поверхности Земли). Если наблюдатель находится в полосе тени, он видитполное солнечное затмение при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Вокруг скрытого Луной солнечного диска можно наблюдать солнечную корону, которая при обычном ярком свете Солнца не видна. При наблюдении затмения неподвижным наземным наблюдателем полная фаза длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с. Во время полного солнечного затмения космонавты, находящиеся на орбите, могут наблюдать на поверхности Земли бегущую тень от Луны.

Наблюдатели, находящиеся вблизи полосы полного затмения, могут видеть его как частное солнечное затмение. При частном затмении Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо темнеет гораздо слабее, чем при полном затмении, звёзды не появляются. Частное затмение может наблюдаться на расстоянии порядка двух тысяч километров от зоны полного затмения.

Полнота солнечного затмения также выражается фазой Φ. Максимальная фаза частного затмения обычно выражается в сотых долях от единицы, где 1 — полная фаза затмения. Полная фаза может быть и больше единицы, например 1,01, если диаметр видимого лунного диска больше диаметра видимого солнечного диска. Частные фазы имеют значение меньше 1. На краю лунной полутени фаза равна 0.

Момент, когда передний/задний край диска Луны касается края Солнца, называется касанием. Первое касание — момент, когда Луна вступает на диск Солнца (начало затмения, его частной фазы). Последнее касание (четвертое в случае полного затмения) — это последний момент затмения, когда луна сходит с диска Солнца. В случае полного затмения, второе касание — момент, когда передняя часть Луны, пройдя по всему Солнцу, начинает выходить с диска. Полное солнечное затмение происходит между вторым и третьим касаниями. Через 600 миллионов лет приливное торможение отдалит Луну от Земли настолько, что полное солнечное затмение станет невозможно^[1].

 

7)Лу́нное затме́ние — затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения Ф. Величина фазы определяется расстоянием 0 от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Ф и 0 для разных моментов затмения.

Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении, когда частично — о частном затмении. Двумя необходимыми и достаточными условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Земли к лунному узлу.

Са́рос (греч. σάρος) или дракони́ческий пери́од, состоящий из 223 синодических месяцев (в среднем приблизительно 6585,3213 дней или 18,03 тропических лет), по прошествии которых затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке^[1].

Этот период является следствием того, что 223 синодических месяца Луны (18 календарных лет и 10⅓ или 11⅓ дней, в зависимости от количества високосных лет в данном периоде) почти равны 242 драконическим месяцам (6585,36 дней), т. е. через 6585⅓ дней Луна возвращается к той же сизигии и к узлу орбиты. Кроме того, 239 аномалистических месяцев Луны равны 6585,54 дней, так что соответствующие затмения в каждом саросе наступают при одинаковом удалении Луны от Земли и имеют одну и ту же длительность^[1]. В течение одного сароса в среднем происходит 41 солнечное затмение и 29 лунных затмений. Впервые предсказывать лунные затмения с помощью сароса научились в древнем Вавилоне^[2]. Однако поскольку сарос не содержит целого числа суток, часть предсказываемых затмений могут приходиться на дневное время и, таким образом, не наблюдаться в данном месте. Солнечные затмения в данном месте с помощью сароса предсказать невозможно. Лучшие возможности для предсказания затмений предоставляет период, равный тройному саросу — экселигмос (греч.ἐξέλιγμος), содержащий целое число дней, который использовался в Антикитерском механизме^[3].

Бероз саросом называет календарный период в 3600 лет; меньшие периоды носили названия: нерос в 600 лет и соссос в 60 лет.

 

8) Спектральная классификация звёзд

разделение звёзд на классы, установленные по различиям в их спектрах (в первую очередь по относительным интенсивностям спектральных линий).

После первых попыток С. к. з. во 2-й половине 19 в. (итальянский астроном А. Секки, немецкий астроном Г. Фогель и др.) наиболее удачной оказалась т. н. гарвардская классификация, разработанная на рубеже 19 и 20 вв. американским астрономом Э. Кэннон. Основным критерием в этой классификации принята интенсивность атомных спектральных линий или молекулярных полос; одновременно грубо учитывается распределение энергии в непрерывном спектре звезды. Гарвардская С. к. з., основанная на эмпирических данных, является температурной классификацией, отражающей различия ионизационных температур звёздных атмосфер и в некоторой степени возможные различия химического состава звёзд.

 

9)Звёздная величина́ (блеск) — безразмерная числовая характеристика яркости объекта. Обычно понятие применяется к небесным светилам. Звёздная величина характеризует поток энергии от рассматриваемого светила (энергию всех фотонов в секунду) на единицу площади. Таким образом, видимая звёздная величина зависит и от физических характеристик самого объекта (то есть светимости), и от расстояния до него. Чем меньше значение звёздной величины, тем ярче данный объект. Понятие звёздной величины используется при измерении потока энергии в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне.