Лекция № 2

Шырақтардың кульминациясы. Аспан сферасының тәуліктік айналысы кезінде әрбір шырақ аспан меридианын екі рет қиып өтеді. Шырақтардың аспан меридианы арқылы өтуін шырақтардың кульминациясы деп атайды. Шырақтың аспан меридианының оңтүстік жартысынан өтуін жоғарғы кульминация деп атайды, бұл кезде шырақ горизонт үстінде ең биік максимал (ал зениттік Z^/ қашықтық ең минимал) қалпында болады.

Шырақтың аспан меридианы солтүстік жартысы арқылы өтуін төменгі кульминациясы деп атайды, бұл кезде шырақ ең төмен минимал қалпында болады. Жоғарғы және төменгі кульминациялар аралығы жарты тәулік.

Аспан сферасының аспан меридианы жазықтығына проекциясын бейнелейтін сызбаны қарастырайық. Жоғарғы кульминация. Егер шырақтың еңісуі (δ) географиялық ендік φ-ден кіші болатын болса, онда шырақ зениттен Z_B=φ-δ оңтүстік жақта кульминацияланады, ал зениттік қашықтығы (t=0⁰)

Z_B=φ- δ (A=0⁰)

ал биіктігі

h_в=(90- φ)+ δ (2)

Егер шырақтың еңісуі δ φ-ден үлкен (М₃) болса, онда шырақ зениттен солтүстікте кульминацияланады, ал

h_в=(90- δ) + φ

Егер шырақтың еңісуі δ, географиялық ендікке тең болса, яғни зенитте кульминацияланатын болса, онда

Z_B=φ- δ= Z_B=φ-φ=0

h_A=+90⁰

Төменгі кульминация: t=180⁰=12сағ.

Z_H=180-φ- δ

h_A= δ- (90⁰- φ)

(*) формуладан бақылаушы орналасқан жерде шырақ бататынын немесе батпайтындығын бірден анықтауға болады. Егер δ<+(90- φ) , онда h_H<0 , яғни шырақтар батады, егер δ<+(90- φ), h_H<0, шырақтар батпайды (мыс.М₃ шырақ) тәулік бойы горизонттан жоғары болады.

Егер δ<+(90- φ) болса, онда h_H<0, (2) теңдеуден h₆≤0⁰, яғни шырақтар ешқашан шықпайды, сондықтан еш уақытта көрінбейді.

Әр түрлі ендікте аспан сферасының айналуы. Әр түрлі географиялық ендікте дүние осінің көлбеулігі, яғни дүние полюстің математикалық горизонттан биіктігі әртүрлі болғандықтан әр түрлі ендікте аспан сферасының айналу жағдайы әр түрлі болады. Берілген ендікте шырақтың горизонттан шығу және бату шарттары: . Бақылаушы Жердің солтүстік полюсіне барғанда ендік φ=90⁰ болады. Ендеше полюстің горизонттан биіктігі h_p=90⁰ болады да /9-сурет/ бақылаушының Z зениті Р_N полюспен дәл келеді, сондықтан горизонт (NS) аспан экваторымен (QQ^/) беттеседі. Солтүстік аспандағы барлық жұлдыздар (δ>0) тәулік бойы горизонтқа параллель қозғалып отырады, өйткені олардың тәуліктік параллельдері экватор жазықтығына параллель. Жұлдыздардың бірі де не батпайды, не тумайды, ылғи горизонттан бірдей биіктікте болады. Ал аспан сферасының оңтүстік жарты шарының барлық жұлдыздары (δ<0) көрінбейді.

Ал Жердің оңтүстік полюсінде керісінше, яғни аспан сферасының солтүстік жарты шарының барлық жұлдыздары көрінбейді.

Бақылаушы Жер эквато ры жазықтығына жақындаған сайын φ-бұрышы кішірейе береді. Дәл экватордың өзінде (φ=0) дүние солтүстік дүние полюсі (P_N) горизонттың солтүстік N нүктесіне дәл келеді де, оңтүстік полюсі P_S оңтүстік (S) нүктеге дәл келеді. Аспан экваторы зенит (Z) және надир арқылы өтеді /10-сурет/.Барлық шырақтар горизонтқа перпендикуляр туып, батады да 12 сағат көрініп тұрады, 12 сағат көрінбейді. Сондықтан Жер экваторында аспанның барлық жұлдыздарын көруге болады.

Дүние осі математикалық горизонтқа бұрыш жасай көлбеген жағдайда, яғни бақылаушы 0⁰ және 90⁰ бұрыштардан өзгеше φ ендікте болғанда шырақтардың бір бөлігі бататын және туатын, ал бір бөлігі батпайтын және тумайтын болады.

Бұл жағдайда бақылаушының тұрған ендігіне /φ/ шырақтардың еңісу бұрышына /δ/ байланысты тәуліктік параллельдер математикалық жазықтықты екі нүктеде қияды /шығу және бату/, не бүтіндей математикалық горизонт үстінде (батпайды) , не бүтіндей математикалық жазықтықтың астында (шықпайды, яғни тумайды) болады. Берілген географиялық ендікте /φ/ шырақтардың еңісу /δ/ бұрышына байланысты шығу, бату шарттары төмендегі теңсіздік арқылы анықталады.

Егер шырақ аспан экваторында /δ=0/ орналасқан болса, онда дәл шығыстан /Е/ шығып, дәл батысқа /W/ батады. Егер δ>0 /аспан параллелі aa^// онда шырақ солтүстік шығыстан шығып солтүстік батысқа батады. Егер δ<0 /аспан параллелі вв^і/ онда шырақ оңтүстік шығыстан шығып оңтүстік батыста батады. Егер болса, онда тәуліктік параллель математикалық горизонтты қимайды, шырақтар не математикалық жазықтықтың үстінде (аспан параллелі ее^і батпайтын шырақтар үшін) не математикалық жазықтықтың астында, (аспан параллелі КК^і тумайтын шырақтар үшін ) болады.

Эклиптика. Түн жарымда жоғары кульминацияда тік шарықтауы Күннің тік шарықтауынан шамамен 180⁰-қа өзгеше болатын жұлдыздар болады. Бақылаулар нәтижесі әрбір келесі күні тік шарықтауы өткен түнгі кульминацияланған жұлдыздардың тік шарықтауынан шамамен 4^м-қа үлкен жұлдыздар кульминацияланатындығын көрсетеді. Сондықтан, Күннің тік шарықтауы α тәулік сайын жуықтап 4^м (1⁰)-қа артады. Демек, Күн Жердің айналуынан шығыстан батысқа қарай тәуліктік қозғалысымен қатар Жұлдыздар фонында жәймен батыстан шығысқа қарай, яғни аспанның тәуліктік айналысына қарсы, тәулігіне шамамен 1⁰ –қа орын ауыстырады және бір жылда аспан сферасында бір айналым жасайды (360⁰). Күннің бұл жылдық қозғалысын көрінерлік деп атайды, себебі бұл Жердің Күнді айнала қозғалатындығының нақты дәлелдемесі болып табылады. Жер Күнді айнала қозғалатындықтан жұлдызды аспан көрінісі жылдан жылға үнемі қайталанып отырып, жылдың мерзімдері (маусымдары) бойынша өзгереді.

Күннің жоғарғы кульминация кезіндегі зениттік қашықтығын Z_ж күнделікті өлшей отырып оның δ еңісуі жәймен өзгеретіндігі анықталды. Жыл сайын 20-21 наурызда және 22-23 қыркүйекте δ=0⁰ (Күн аспан экваторымен қиылысады ), 21-22 маусымда ең үлкен мәніне тең болады δ=+23⁰26^/ , ал 21-22 желтоқсанда ең кіші δ_min =-23⁰26^/ болады. Күн жуықтап жарты жыл солтүстік аспан жарты шарында, жарты жыл оңтүстік аспан жарты шарында болады. Сондықтан Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы аспан сферасында аспан экваторына E= 23⁰26^/ бұрышпен көлбеген үлкен шеңбер бойымен болады. Бұл үлкен шеңберді эклиптика деп , ал оның аспан экваторына көлбеулік бұрышын эклиптика көлбеулігі деп атайды. Суретте аспан сферасы көрсетілген. QQ^/-аспан экваторы, PP^/– дүние полюсі, EE^/- эклиптика. ПП^/- эклиптика осі, эклиптика жазықтығына перпендикуляр аспан сферасы центрі арқылы өтеді және аспан сферасын ПП^/ екі нүктеде қияды, П,П^/ - эклиптика полюстері деп аталады.

Эклиптиканың полюстері дүние полюстарынан E= 23⁰26^/ қашықтықта болады. Эклиптиканың солтүстік полюсі П (α=270⁰, δ=+66⁰34^/), δ– Айдаhар жұлдызына жақын, оңтүстік эклиптика полюсі П^/ (α=90⁰, δ=-66⁰34^/) δ-Алтын Балық жұлдызына жақын орналасқан. Аспан сферасы экваторындағы стрелка аспан сферасының тәуліктік айналысы бағытын , ал эклиптикасындағы стрелка Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы бағытын көрсетеді.

Эклиптиканың аспан сферасының экваторымен қиылысу нүктелерін теңелу нүктелері деп атайды. Көктемгі күн теңелу нүктесінде γ (α=0⁰=0^caг, δ=0⁰) Күн оңтүстік жарты шарынан солтүстік жарты шарына өтеді, ал күзгі күн теңелу нүктесінде Ω(α=180⁰=12^caг, δ=0⁰) – солтүстік аспан жарты шарынан, оңтүстігіне өтеді. Эклиптика жазықтығы мен аспан экваторы жазықтығының қиылысу сызығы (ΩOγ) аспан экваторы түйіндер сызығы деп аталады. Ал теңелу нүктелері оның эклиптикадағы түйіндері деп аталады.

Эклиптиканың теңелу нүктелерінен 90⁰ қашықтықтағы нүктелері күн тоқырау нүктелері деп аталады. Солтүстік аспан жарты сферасында жазғы күн тоқырау нүктесі . .......(α=90⁰=6^саг, δ=23⁰26^/), ал оңтүстік жарты сферасында қысқы күн тоқырау нүктесі ….. (α=270⁰=18^саг, δ=-23⁰26^/) жатады.

Теңелу және тоқырау нүктелері 2000- нан аса жылдар бойы тұрған шоқжұлдыздар белгісімен белгіленген.

Күннің экваторлық координаттары оның нақты талтүстегі зениттік қашықтығы Z_ж бойынша есептеледі. Осы мезетте аспан меридианы, аспан экваторы және эктиптика доғалары сүйір бұрышы Е= 23⁰26^/ тікбұрышты сфералық үшбұрыш құрады. Суретте үшбұрыш аспан сферасының ішкі бетінен көрсетілген. (сурет)

Күннің еңісуі δ=φ- Z_ж

Ал тік шарықтауы sınα=tgδ∙ctgE формуласымен анықталады.

Күннің экваторылық координаттарының ( α және δ ) күнделікті мәні бойынша шоқжұлдыздар бойымен оның жылдық кқрінерлік жолын белгілейді және жұлдыздық картада эклиптиканы жүргізеді.

Эклиптикалық координаттар жүйесі. Бақылаулар Ай мен планеталар эклиптика маңындағы зодиак шоқжұлдыздары бойымен қозғалатындығын көрсетті. Сондықтан осы шырақтардың және Күннің көрінерлік қозғалысын, негізгі дөңгелегі эклиптика, ал полюстері эклиптика полюстері болатын эклиптикалық коодинаттар жүйесінде қарастырған ыңғайлы. Эклиптика аспан сферасын солтүстік эклиптикалық және оңтүстік эклиптикалық жарты шарға бөледі. Эклиптика полюстері арқылы жүргізілген (ПМnП^/) үлкен жарты шеңбер эклиптикалық ендік шеңбері деп аталады. М шырақтың орны- эклиптикалық бойлық λ мен эктиптикалық ендік β- екі сфералық координаталар арқылы анықталады. Эклиптикалық бойлық λ көктемгі күн теңелу нүктесінен эклиптика бойымен батыстан шығысқа қарай шырақтың эклиптикалық ендігі шеңберіне дейінгі бұрыштық аралықпен анықталады және 0⁰-тан 360⁰ дейін өлшенеді. Эклиптикалық ендік β эклиптикалық ендік шеңбері бойымен эклиптикадан бастап 0⁰ пен 90⁰ аралығында есептеледі және солтүстік эклиптикалық жарты шарда оң, ал оңтүстік эклиптикалық жарты шарда теріс деп есептеледі. ПРМ сфералық үшбұрышы төбелері солтүстік эклиптикалық полюсі П, солтүстік дүние полюсі Р және шырақ (М) болатын, атрономиялық үшбұрыш деп аталады, ал шырақтың эклиптикалық және экваторлық координаталарын байланыстырады.

Астрономияның үшбұрыштардың ПМ қабырғасы ПМ=90⁰-β ,РМ=90⁰-δ, ПР=E, эктиплика полюсіндегі РПМ=90⁰-λ, ал дүние полюсіндегі бұрыш ПРМ =90⁰+α.

Күннің жылдық қозғалысының және Жердің айналысының бірқалыпсыздығы.

Зодиак шоқжұлдыздарының жоғары кульминация кездерін бақылаулардан Күн эклептика бойымен жылына бір айналым жасайтындығы анықталған. Бұл уақыт аралығы сидерлік немесе жұлдыздық жыл деп аталады. Осы уақыт аралығы өткенде Күн сол берілген жұлдызға қайтып оралады.

Күннің орташа тәуліктік қозғалысы:

Күннің эклиптика бойымен қозғалысын үнемі бақылаулар оның қозғалысы бірқалыпты еместігін көрсетеді. Эклептиканың 180⁰ доғасын, көктемгі күнтеңелу нүктесінен күзгі күнтеңелу нүктесіне дейінгі доғасын Күн 186 тәулікте жүріп өтеді, яғни көктемгі, жазғы кезеңді жердің солтүстік жарты шарында Күн орташа есеппен тәулігіне 58’ жылжиды, ал күзгі-қысқы кезеңді 179 тәулікте (тәулігіне – 60’) жүріп өтеді.

Күн эклептика бойымен 1-5 қаңтар аралығында ең жылдам қозғалады, тәуліктік қозғалысы n = 61’, тәулігіне ең жайырақ 1-5 шілдеде(июль) аралығында, тәуліктік қозғалысы n = 57’.

Күннің көрінерлік диаметрі де өзгерісте болады:

Қаңтар басында: d = 32’;

Шілде басында: d = 31’;

Күннің эклептика бойымен көрінерлік жылдық қозғалысы Жер Күнді түйық жазық қисық бойымен айналатындығын дәлелдейді. Сонымен эклептика Жер орбитасы жазықтығының аспан сферасымен қиылысу үлкен шеңбері болып табылады. Күннің қозғалысының бірқалыпсыздығы мен оның диаментрінің периодты өзгерісі Жер Күнді эклипстік орбитамен айналатындығын, қыста қаңтар басында Күнге ең жақын, ал шілде басында ең қашықта болатындығын көрсетеді.

Жердің Күнді айналу периоды жұлдыздық жылға тең

Аспан эваторы аспан сферасында Жер экваторы жазықтығында болатындықтан және эклиптикамен ε = 23⁰ 27’ бұрышпен қиылысатындықтан, Жер экваторы жазықтығы жер орбитасы жазықтығына сондай бұрышпен көлбеген. Олай болса Жердің айналу осі, оның орбита жазықтығына перпендикулярдан сондай бұрышпен ауытқиды. Астрономиялық бақылаулар Жер осінің Жер орбитасы жазықтығына көлбегендігін анықтады.

Жерге Ай мен Күннің гравитациялық әсерінен жер және аспан экваторы жазықтығы көлбеулігін өзгертпестен жайымен шығыстан батысқа қарай бұрылады, сондықтан көктемгі және күзгі күнтеңелу нүктелері жыл сайын эклиптика бойымен Күннің жылдық қозғалысына қарама-қарсы бағытта жылжып отырады.

Теңелу нүктелерінің бұл ығысуын біздің ғ.д. ІІ ғасырда ертедегі грек астрономы Гиппарх Родосский ашқан, және прецессия(предшествание) деп атаған. Прецессия себебінен Күн жылда көктемгі күн теңелу нүктесіне Жер Күнді толық бір айналым жасау уақыт аралығынан ерте келіп отырады.

Күннің көктемгі күн теңелу нүктесінен бірінен соң бірі екі рет өту уақыт аралығы Күндік немесе тропикалық жыл деп аталады. Тропикалық жыл жұлдыздық жылдан . . . қысқа, олай болса

Жерге планеталардың гравитациялық әсерінен Жер орбитасы жазықтығы өте жәй және болар болмас тербеліске(шайқалуына) түседі, соның нәтижесінде экватордың эклиптикаға көлбеулігі периодты біршама өзгеріп отырады.

Жыл мезгілдерінің ауысуы мен жылулық белдеулер.(СРС)

1.Жердің Күнді айнала қозғалысы

2.Жер осінің орбита жазықтығына көлбеулігі

3.Жер осінің көлбеулігі бағытының кеңістікте тұрақтылығы.