Что такое эклиптика


Что такое эклиптика

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

Эклиптика в древности

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. Солнце 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.

Стоунхендж

Стоунхендж

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.

В дни, когда Луна пересекает эклиптику, появляется возможность лунных и солнечных затмений. В первом случае Луна затмевается тенью Земли от Солнца, во втором случае происходит покрытие диска Солнца диском Луны. Британский астроном Джеральд Хокинс (1928-2003 годы) показал, что Стоунхендж мог использоваться даже для прогноза наступления солнечных и лунных затмений. В качестве доказательства он привел факт обнаружения т.н. “лунок Обри“. Эти лунки впервые были обнаружены английским археологом Джоном Обри во второй половине 17 века, и представляли собой небольшие ямки, заполненные мелом. Число найденных лунок составило 56. Данное число очень близко к т.н. экселигмосу, которое представляет собой промежуток времени, через который лунные и солнечные затмения повторяются примерно при одних и тех же условиях видимости. Точное значение экселигмоса равно 54 годам. Хотя из-за постоянных гравитационных возмущений в Солнечной Системе абсолютно точного повторения солнечных и лунных затмений не происходит, вероятно, древние жрецы активно использовали прогнозы лунных и солнечных затмений для манипуляции общественным мнением. Существуют сведения о том, что прогнозировать затмения могли древние вавилоняне и греки. В частности изучение Антикитерского механизма показало, что среди циклов его шестеренок присутствует цикл, состоящий из 223 лунных месяцев. Если утроить этот период времени, то он в точности будет равен экселигосу.

Диаграмма эффектов циклов Миланковича во времени

Диаграмма эффектов циклов Миланковича во времени

Земная ось вращения наклонена к эклиптике примерно на 24 градуса. Благодаря этому наклону на Земле происходит постоянная смена сезонов от экватора до полюсов. С другой стороны земная ось вращения не является жестко зафиксированной в пространстве, она испытывает несколько видов периодических колебаний по причине гравитационных возмущений от других объектов Солнечной Системы. Эти колебания заключены как в диапазоне десятков тысяч лет (прецессия с периодом в 26 тысяч лет), так и в несколько десятков лет (нутация с периодом в 19 лет). Первое колебание было открыто ещё древнегреческим астрономом Гиппархом, второе английским астрономом Джеймсом Бредли в 1728 году. Данные колебания земной оси вызывают небольшое смещение положения Солнца от эклиптики для земного наблюдателя. В 1932-1934 годах сербский астрофизик Милутин Миланкович (1879-1958 годы) начал исследования более длительных циклов. Ныне эти циклы известны, как циклы Миланковича.

Циклы Миланковича

Циклы Миланковича

Теоретики, предполагают, что 100-тысячелетние циклы Миланковича могут быть причиной периодических ледниковых периодов на Земле в последний миллион лет. Физический смысл этих циклов заключается в том, что в отдельные тысячелетия северное или южное полушарии получают несколько больше или меньше солнечного света. Когда северное полушарие испытывает дефицит энергии, то на нем начинается процесс накопления полярного льда (северное полушарие включает в себя больше суши по сравнению с южным полушарием).

Зодиак

Сфера неподвижных звездТак как научные знания в древности были крайне скудными, то в древние время люди часто пытались объяснить непонятные явления влиянием богов или божественных сил. Одно из подобных суеверий заключалось в попытке спрогнозировать судьбу человека на основе даты его рождения. Так как до 19 века истинные расстояния до звезд оставались загадкой, то в древние времена возник миф, о том, что положения звезд на небе не являются случайными. В связи с этим мифом люди пытались объединять яркие звезды на небе в определенные созвездия, которые наделяли особым мистическим смыслом. Особое значение древние люди придавали созвездиям, которые лежали на эклиптике. Эти созвездия были названы зодиакальными. Эклиптика разделена на 12 созвездий – по числу месяцев в году или по числу оборотов Луны вокруг Земли в течение одного года. Считается, что имена зодиакальным созвездиям дали древние греки.

Зодиакальные созвездия

Зодиакальные созвездия

Долгое время зодиакальные созвездия активно использовались для прогнозирования судеб людей или даже целых государств (за точку отчета бралось положение Солнца в определенном созвездии в момент его рождения или во время других важных событий). Позже, как бы в насмешку над этими суевериями, в 1930 году профессиональные астрономы при финальном разделе неба на созвездия добавили 13-ое зодиакальное созвездие Змееносца (Солнце проходит через него примерно между 30 ноября и 17 декабря).

Кроме точек зимнего и летнего солнцестояния существуют точки весеннего и осеннего равноденствия. Эти точки обозначают время, когда световой день равен световой ночи – примерно 20-21 марта и 22-23 сентября. С другой стороны эти точки представляют собой время пересечения Солнцем небесного экватора. По причине прецессии эти точки испытывают постоянную миграцию по эклиптике (за последние две тысячи лет они сместились на 20 градусов). Так в начале нашей эры точка весеннего равноденствия была расположена в зодиакальном созвездии Овна, к сегодняшнему дню она сместилась в созвездие Рыб. Аналогично точка осеннего равноденствия переместилась из созвездия Весов в созвездие Девы.

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 Солнечной Системы находилось в одной плоскости. Исключение составляли лишь кометные орбиты облака Оорта (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 Меркурия (7 градусов), а минимальное отличие у Урана (меньше одного градуса).

Наклонение орбит менее массивных объектов (астероидов главного пояса) может достигать 20 градусов и более
Наклонения объектов внешних областей Солнечной Системы (Кентавров, пояса Койпера и объектов рассеянного диска) ещё больше

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 Меркурия (0.01 градусов), а максимальным у Венеры (177 градусов) и Урана (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.

Зодиакальный свет

Зодиакальный свет

Кроме планет, астероидов и комет в Солнечной Системе можно наблюдать т.н. зодиакальный свет, 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 экзопланет 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.

Проградная и ретроградная орбиты планеты

Проградная и ретроградная орбиты планеты

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.

Измеренные углы показали, что орбиты большинства транзитных планет находятся вблизи плоскости экватора своих звезд

Измеренные углы показали, что орбиты большинства транзитных планет находятся вблизи плоскости экватора своих звезд

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).


comments powered by HyperComments

Подпишись на рассылку лучших статей от Spacegid.com. Без спама.
Нажимая на "Подписаться", вы даете согласие на обработку персональных данных

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 84
Система Orphus