Солнечная эклиптика. Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики. Плоскости орбит объектов Солнечной Системы

Орбита Земли лежит в воображаемой плоскости, которая пересекает небесную сферу по большому кругу, называемому эклиптикой. Этим же термином называют большой круг, соответствующий проекции перемещения Земли или Солнца на небосводе.

Это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Этот круг отражает траекторию движения Земли вокруг Солнца.

Наше светило проецируется на определенную область небесной сферы. Положение Земли относительно Солнца изменяется ежесуточно в течение года, и Солнце, в свою очередь, проецируется в другую область. За год наша звезда возвращается в первоначальное положение, за которое обычно принимается точка пересечения эклиптики и небесного экватора.

Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики под углом 66°33. Однако «с Земли» плоскость эклиптики наклонена под углом 66°33 относительно земной оси и под утлом 23°27 относительно экватора, как земного, так и небесного.

Две точки, в которых эклиптика пересекается с небесным экватором, называются узлами или точками равноденствия.

21 марта Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая точку весеннего равноденствия, совпадающую с у. В точке осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное. Точки эклиптики, когда Солнце отстоит на 90° от точек равноденствия, называют точками солнцестояния.

Вследствие обращения Земли участки неба, на которые проецируется светило, медленно сменяют друг друга. Солнце смещается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки (360° за 365 дней) и, следовательно, примерно на 180° за полгода. Видимые созвездия сменяют друг друга от сезона к сезону.

Из-за наклона эклиптики относительно экватора, склонение Солнца тоже изменяется в течение года, как и длительность светового дня. Поэтому продолжительность дня и ночи в течение года различны, кроме моментов равноденствий, когда Солнце находится вблизи одного из узлов.

Непосредственно перед равноденствием и после него максимальная высота Солнца над горизонтом изменяется каждые сутки. В этот период каждый день становится длиннее (или короче) на несколько минут.

Точки солнцестояния проецируются на небосвод на максимальном расстоянии (на север и на юг) от небесного экватора. Солнце проходит либо через самую северную точку эклиптики, имеющую склонение +23° 27 (летнее солнцестояние), либо через самую южную - -23° 27 (зимнее солнцестояние). Вблизи этих точек высота Солнца над горизонтом практически не изменяется, а продолжительность светового дня увеличивается либо уменьшается лишь на несколько секунд. В высоких широтах (близко к полюсам) Солнце периодически становится околополярной звездой - оно не восходит и не заходит и находится над горизонтом даже в полночь. Эти периоды могут быть длиннее или короче, в зависимости от времени года.

На полюсах Солнце восходит и садится только один раз в год. Причина тому - наклон оси вращения Земли. День и ночь длятся на земных полюсах по 6 месяцев.

Эклиптическая система

Началами координат являются эклиптика и круг долгот, проходящий через полюсы эклиптики и точку у. В качестве координат используются:

Эклиптическая долгота X. Она измеряется в плоскости эклиптики от точки у в направлении, противоположном движению звезд, до точки пересечения эклиптики и круга долгот, проходящего через звезду. Эклиптическая долгота измеряется в градусах, минутах и секундах дуги, а ее значения варьируются от 0° до 360°;

Эклиптическая широта (3. Она измеряется по кругу долгот, проходящем через звезду, и равна углу между звездой и эклиптикой. Ее значения варьируются от 90° до -90°. (по материалам http://colonization.com.ua/ в редакции Р.Д.И.Стрельцова )

Изначально эклиптикой называлась окружность, которая обозначает траекторию движения Солнца на земном небе.

С древних времен человек с большим интересом наблюдал за небом. Научные знания древних людей были крайне фрагментарны, в связи с этим у первобытных людей сильно развилась вера в сверхъестественные силы, представления о том, что силами природы на земле и в небе управляют высшие существа (боги). Изображения небесных тел, таких как Солнце, Луна и яркие звезды (в том числе и возможные сверхновые) часто встречаются в наскальных рисунках первобытных людей. на этих рисунках каменного и бронзового века часто изображается в виде диска, диска с точкой, диска с расходящимися лучами или креста, заключенного в круг. Кроме того, знание объектов неба упрощало древним людям ориентирование на местности. С переходом человеческой цивилизации от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству возникла большая потребность в создании календарей. Человеку было необходимо знать, когда проводить различные сельскохозяйственные работы, к примеру, посев или жатву. С древнейших времен человек заметил, что погода подвержена циклическим изменениям – к примеру, зима сменяет лето и т.д. С другой стороны первые земледельческие цивилизации возникли в долинах крупных рек (Нила, Евфрата, Тигра, Инда, Ганга, Хуанхэ и Янцзы). Первые земледельческие цивилизации активно использовали систему ирригационных каналов для орошения своих полей. Каждый год уровень воды в этих реках испытывал циклические колебания. Для решения задачи предсказания погодных условий и времени наступления разливов рек очень пригодились знания о движении Солнца. Древние люди достаточно быстро отметили, что движение Солнца по небу повторяется примерно через 365 земных суток (земной год). Первые свидетельства о создании солнечного календаря относятся к 5 тысячелетию до нашей эры (Древний Египет). Результатом создания годичного календаря стало внедрение системы летосчисления. Примечательным доказательством того, что уже в Древнем мире понимали важность наблюдения за Солнцем, является т.н. Стоунхендж в современной Великобритании. Предполагается, что сооружение, строительство которого датируется примерно третьим тысячелетием до нашей эры, было построено таким образом, чтобы тщательно отслеживать Солнце в день летнего солнцестояния (примерно 22 июня). Днем солнечного солнцестояния называется время года, с максимальной длительностью светового дня, и соответственно с самым коротким темным временем (продолжительностью ночи). Наиболее примечательные камни Стоунхенджа расположены оптимальным образом для наблюдения восхода и заката Солнца именно в день зимнего солнцестояния. С другой стороны отмечено неслучайное расположение камней древнего сооружения для наблюдения Солнца в день зимнего солнцестояния – времени максимальной длительности темного времени суток и минимальной длительности светлого времени суток.

С другой стороны отмечено, что отверстия в камнях Стоунхенджа были установлены таким неслучайным образом, чтобы проводить наблюдения закатов Луны во время максимального удаления от траектории Солнца (эклиптики). Такие события называются “верхняя Луна” и “нижняя Луна”. Во время них Луна отдаляется от эклиптики примерно на 5 градусов. Данные события вызваны тем, что орбиты Луны отличаются друг от друга на 5.1 градусов.

Плоскости орбит объектов Солнечной Системы

По современным теоретическим представлениям Солнечная Система образовалась в протопланетном газопылевом облаке. В связи с этим изначально большинство орбит образовавшихся объектов находилось в одной плоскости. Исключение составляли лишь кометные орбиты (большинство комет образовались в протозвездной туманности или были гравитационно захвачены Солнцем в межзвездном пространстве). В частности чаще всего “чужие“ кометы (пришельцы из межзвездной среды) встречаются на ретроградных орбитах. Такими орбитами называют орбиты с обратным (ретроградным) движением. Их наклонение заключено между 90 и 180 градусов.

После образования Солнечной Системы по причине постоянных гравитационных возмущений между объектами Солнечной Система, а так же от близких пролетов звезд происходило постоянное изменение орбит объектов Солнечной Системы (планет, астероидов). В частности орбиты становились более эксцентричными (менее круговыми), а их наклонение стало отличаться от изначальной плоскости протопланетного диска. Максимальное отличие наклонения планет Солнечной Системы от наклонения земной орбиты наблюдается у (7 градусов), а минимальное отличие у (меньше одного градуса).

В частности у наиболее крупной карликовой планеты Солнечной Системы (Эриды) наклонение орбиты достигает 44 градуса.

В целом большинство орбит объектов Солнечной Системы находится вблизи эклиптики. В связи с этим поиски околоземных астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей, практически не ведутся в районе эклиптических полюсов.

Предполагается, что гравитационные возмущения между объектами Солнечной Системы и близкими звездами привели не только к изменению орбит объектов Солнечной Системы, но и изменили наклонения осей вращения планет от изначального перпендикулярного направления к плоскости эклиптики. Как известно ось вращения Земли наклонена к эклиптике на 24 градуса. Из планет Солнечной Системы этот наклон является минимальным у (0.01 градусов), а максимальным у (177 градусов) и (98 градусов). Интересно отметить, что и у Солнца ось вращения не является строго перпендикулярной эклиптике. Её наклон составляет примерно 6 градусов. В последние годы теоретики объясняют существование этого наклона влиянием не открытой девятой планеты, масса которой в 5-10 раз превышает массу Земли, а период обращения составляет 10-20 тысяч лет.

Кроме планет, астероидов и комет в Солнечной Системе можно наблюдать т.н. , скопления пыли, которые расположены преимущественно в плоскости эклиптики. Этот свет можно увидеть даже невооруженным глазом при полном отсутствии ночного освещения. Предполагается, что источником этой пыли являются столкновения между астероидами. Прогнозируется, что данная пыль не может оставаться долгое время в Солнечной Системе по причине выдувания её солнечным светом.

Наклонения орбит планет у других звезд

В последние десятилетия появилась возможность наблюдать чужие планетные системы у других звезд, а так же их протопланетные диски. Нынешние наблюдения показали, что практически у каждой звезды могут существовать хотя бы маленькие планеты на небольшом расстоянии от звезды (внутри земной орбиты). Примерно в шести сотнях случаев открыты планетные системы с несколькими планетами (до восьми в системе Кеплер-90). Открытие систем вроде Кеплер-90 с восьмью транзитными планетами и TRAPPIST-1 с семью транзитными планетами хорошо доказывает, что большинство случаев наклонения орбит близки к друг другу (как и в Солнечной Системе). С другой стороны подробное изучение планетных систем с открытыми транзитными планетами привело к обнаружению многочисленных случаев нетранзитных планет. То есть эти системы отличаются большой разницей между наклонениями орбит экзопланет.

С другой стороны измерения лучевых скоростей звезд с известными транзитными планетами позволяют определить угол между экватором звезды и плоскостью орбиты транзитной планеты (т.н. Rossiter–McLaughlin(RM)-эффект). К настоящему времени этот эффект измерен для 134 транзитных планет.

В то же время, как следует из вышеприведенных схем, у некоторых транзитных планет наблюдается даже ретроградное вращение. Теоретики предполагают, что такие необычные орбиты связаны с наличием в системе других массивных объектов (к примеру, планет или звезд).

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Исследование свойств межпланетного пространства вдали от плоскости эклиптики представляет большой научный интерес. Отклонение от плоскости эклиптики требует дополнительных энергетических затрат. Эти затраты резко различаются между собой в зависимости от того, какой район вне плоскости эклиптики мы желаем исследовать.

Легче всего проникнуть в районы, отдаленные от плоскости эклиптики, совершив это на окраине Солнечной системы. Для этого достаточно вывести искусственную планету на внешнюю эллиптическую орбиту, наклоненную на небольшой угол к плоскости эклиптики. Даже слабый наклон удалит космический аппарат на больших

расстояниях от Солнца на десятки миллионов километров от плоскости эклиптики.

Гораздо труднее проникнуть в пространство «над» и «под» Солнцем. Предположим, что мы стремимся запустить искусственную планету на круговую орбиту, перпендикулярную к плоскости эклиптики. Двигаясь по такой орбите, искусственная планета через полгода после старта должна встретить Землю.

Рис. 134. Искусственные планеты на круговых орбитах радиуса 1 а. е. при наклонениях:

Гелиоцентрическая скорость выхода из сферы действия Земли должна быть равна по величине скорости Земли Построение на рис. 134, а показывает, что геоцентрическая скорость выхода Отсюда начальная скорость отлета Мы получили еще большую величину, чем четвертая космическая скорость.

Полет по эллиптической орбите, лежащей в плоскости, перпендикулярной к эклиптике, с перигелием, находящимся за Солнцем вблизи его поверхности, потребовал бы начальной скорости, лишь немного превышающей четвертую космическую, но максимальное удаление космического аппарата от плоскости эклиптики (на полпути от Земли до Солнца) было бы равно 0,068 а. е., т. е. 10 млн. км. Слишком небольшая величина в масштабах Солнечной системы, а скорость старта почти недостижима!

Но совсем просто оказывается исследовать районы, лежащие на многие миллионы километров «выше» и «ниже» орбиты Земли. Чтобы вывести искусственную планету на круговую орбиту радиуса 1 а. е., плоскость которой наклонена на угол к плоскости эклиптики, нужна геоцентрическая скорость выхода Для угла найдем откуда Как видим, скорость отлета с Земли оказалась небольшой, а между тем она позволяет искусственной планете через 3 месяца после старта удалиться от Земли на максимальное расстояние 26 млн. (рис. 134, б). Заметим, что такая искусственная планета, двигаясь бок о бок с Землей (хотя и за пределами сферы действия),

должна подвергаться заметному возмущающему влиянию нашей планеты.

Запуск с начальной скоростью, равной третьей космической ( позволяет вывести космический аппарат на круговую орбиту радиуса 1 а. наклоненную к плоскости эклиптики на угол 24°. Максимальное расстояние аппарата от Земли (через 3 месяца) составит 60 млн.

С точки зрения исследования Солнца представляет интерес достижение высоких гелиографических широт, т. е. возможно большее отклонение от плоскости солнечного экватора, а не от эклиптики. Но эклиптика уже наклонена к солнечному экватору на угол 7,2°. Поэтому выход из плоскости эклиптики желательно совершить в узле эклиптики - точке пересечения орбиты Земли с плоскостью солнечного экватора, чтобы отклонение орбиты зонда от плоскости эклиптики прибавилось к уже имеющемуся естественному наклону самой эклиптики. Поскольку ось Солнца наклонена в сторону точки осеннего равноденствия, старт должен осуществляться в середине лета или в середине зимы, когда ось Солнца видна «сбоку».

Плоскость эклиптики

Плоскость эклиптики хорошо заметна на этом изображении, полученном в 1994 году космическим кораблём лунной разведки Клементина. Камера Клементины показывает (справа налево) Луну освещённую Землёй , блики Солнца , восходящего над тёмной частью поверхности Луны, и планеты Сатурн , Марс и Меркурий (три точки в нижнем левом углу)

Название «эклиптика» связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения её орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов. Эклиптика проходит по зодиакальным созвездиям и Змееносцу . Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат .

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Плоскость эклиптики" в других словарях:

Плоскость Лапласа плоскость, проходящая через центр масс Солнечной системы перпендикулярно вектору момента количества движения, иначе говоря она перпендикулярна вектору суммарного орбитального момента всех планет и вращательному моменту… … Википедия

Небесная сфера разделена небесным экватором. Небесная сфера воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как… … Википедия

Небесная сфера разделена небесным экватором. Небесная сфера воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как… … Википедия

Фундаментальная плоскость плоскость, выбором которой (как, впрочем, и началом координат в заданной точке этой плоскости) определяются различные системы сферических, географических, геодезических и астрономических координат (включая небесные … Википедия

Плоскость, проходящая через центр масс Солнечной системы перпендикулярно вектору момента количества движения. Понятие Л. н. п. было введено в 1789 П. Лапласом, указавшим на преимущества её использования в качестве основной координатной… … Большая советская энциклопедия

- (англ. Deep Ecliptic Survey) проект по поиску объектов пояса Койпера, с использованием средств Национальной оптической астрономической обсерватории (NOAO) в Национальной обсерватории Китт Пик. Глава проекта Боб Миллис. Проект действовал с… … Википедия

Плоскость эклиптики хорошо заметна на этом изображении, полученном в 1994 году космическим кораблём лунной разведки Клементина. Камера Клементины показывает (справа налево) Луну освещённую Землёй, блики Солнца, восходящего над тёмно … Википедия

Небесная сфера разделена небесным экватором. Небесная сфера воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как… … Википедия

Небесная сфера разделена небесным экватором. Небесная сфера воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как… … Википедия

В научно-популярных статьях на темы космоса и астрономии часто можно встретить не совсем понятный термин «эклиптика». Это слово кроме учёных часто используется также астрологами. Его употребляют для обозначения местоположения удалённых от Солнечной системы космических объектов, для описания орбит небесных тел в самой системе. Так что же такое «эклиптика»?

При чём тут зодиак

Ещё наблюдавшие за небесными светилами древние жрецы заметили одну особенность поведения Солнца. Оно, как оказалось, движется относительно звёзд. Отслеживая его перемещение по небу, наблюдатели заметили, что ровно через год Солнце всегда возвращается в исходную точку. Мало того, «маршрут» движения из года в год всегда один и тот же. Его и называют «эклиптика». Это линия, по которой наше главное светило движется по небу в течение календарного года.

Не остались без внимания и звёздные области, через которые пролегал путь сияющего Гелиоса в своей золотой, запряжённой золотыми конями колеснице (так представляли себе древние греки нашу родную звезду).

Круг из 12 созвездий, по которым перемещается Солнце, назвали зодиаком, а сами эти созвездия принято называть зодиакальными.

Если по гороскопу вы, скажем, Лев, то не ищите на небе ночью в июле, месяце в котором родились. В вашем созвездии в этот период находится Солнце, а значит, увидеть его вы сможете, только если повезёт застать полное солнечное затмение.

Линия эклиптики

Если взглянуть на звёздное небо днём (а это можно сделать не только во время полного солнечного затмения, но и с помощью обычного телескопа), мы увидим, что солнце находится в какой-то определённой точке одного из зодиакальных созвездий. Например, в ноябре этим созвездием с большой долей вероятности будет Скорпион, а в августе - Лев. На следующий день положение Солнца чуть сместится влево и так будет происходить каждый день. А спустя месяц (22 ноября) светило наконец дойдёт до границы созвездия Скорпион и переместится на территорию Стрельца.

В августе, это хорошо видно на рисунке, Солнце будет находиться в границах Льва. И так далее. Если каждый день на звёздной карте отмечать положение Солнца, то через год в наших руках окажется карта с нанесённым на неё замкнутым эллипсом. Так вот эклиптикой называется именно эта самая линия.

А когда наблюдать

А вот наблюдать свои созвездия под которыми человек рождается) получится в месяце, противоположном дате рождения. Ведь эклиптика это - маршрут движения Солнца, поэтому, если человек появляется на свет в августе под знаком Льва, то созвездие это находится высоко над горизонтом в полдень, то есть тогда, когда солнечный свет не даст его увидеть.

Зато в феврале Лев украсит собой полуночное небо. В безлунную безоблачную ночь он прекрасно «читается» на фоне других звёзд. Не так повезло рождённым под знаком, скажем, Скорпиона. Созвездие лучше всего видно в мае. Но чтобы его рассмотреть, необходимо запастись терпением и удачей. Лучше отправиться загород, в местность без высоких гор, деревьев и зданий. Лишь тогда наблюдатель сможет разглядеть очертания Скорпиона с его рубиновым Антаресом (альфа Скорпиона, яркая звезда кроваво-красного цвета, относящаяся к классу красных гигантов, имеющая диаметр, сопоставимый с размерами орбиты нашего Марса).

Почему употребляется выражение «плоскость эклиптики»

Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит. Разберёмся, что это такое.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости - эклиптике. Это своеобразный воображаемый диск, по сторонам которого расположены все 12 описанных созвездий. Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

• склонение +66,64°;
• прямое восхождение - 18 ч. 00 мин.

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона.

Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики (на 23,44°), благодаря чему на планете есть смена времён года.

А у наших «соседей»

Вот вкратце, что такое эклиптика. В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости.

Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета - Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца - в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно.

А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее. Так, например, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту.

Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е. (а. е. - астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца - 150 миллионов километров), чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.