Путь дневного светила на небе

Как уже отмечалось, причина смены сезонов заключается в изменении угла падения солнечных лучей на поверхность Земли при ее орбитальном движении вокруг Солнца. Это изменение обусловлено постоянством ориентации оси вращения планеты в пространстве. Жители планеты не ощущают ни ее вращения, ни смещения по орбите, наблюдая лишь относительное движение Солнца, которое легко можно проиллюстрировать следующим, ставшим уже классическим примером.

Представьте себе, что вы едете в поезде и смотрите в окно. Если железнодорожный путь достаточно ровный и поезд движется равномерно, то, не ощущая своего собственного перемещения, вы будете лишь наблюдать, как убегают назад окрестные деревья, столбы, дома и другие предметы. Точно так же при «поездке» на Земле вокруг Солнца ее вращение и обращение по орбите не чувствуются, но кажется, что движутся окружающие предметы, в данном случае небесные тела.

Рассмотрим подробнее вращение Земли вокруг своей оси. Наблюдатель, находящийся в определенном месте, видит постоянное перемещение небесных «предметов» вокруг него (естественно, относительное). Солнце от восхода до захода описывает неполный круг, как и Луна. Большинство звезд также восходит и заходит, но некоторые описывают полный круг над горизонтом. Среди них есть и объекты, никогда не заходящие. Кажется, что небо вращается вокруг Земли, но на нем есть одна точка, которая остается фиксированной. В ней, образно говоря, продолжение земной оси «протыкает» небеса. Соседние с нею звезды выглядят неподвижными — так трудно уловить какое-либо их смещение. Эта точка называется Северным полюсом мира. В настоящее время самый близкий к ней объект — звезда а Малой Медведицы, называемая также Полярной, — наиболее яркая звезда в этом созвездии. Ее можно считать практически неподвижной, так как круг, описываемый ею около Северного полюса, очень мал. Прибегая к известному сравнению, можно уподобить Полярную стержню в середине луга, а другие звезды — привязанным к нему коням, движущимся по кругу. Чем дальше звезда от Полярной, тем больше радиус описываемого ею круга.

Ну а как выглядит относительное перемещение Солнца в течение года? В чем проявляется один оборот нашей планеты по орбите вокруг центрального светила? К сожалению, когда днем светит Солнце, мы не видим звезды, по отношению к которым можно было бы определять его положение. Такие наблюдения возможны только с некоторого космического тела без атмосферы, поскольку на Земле солнечные лучи рассеиваются в воздухе, создавая сильный дневной фон, на котором звезды гаснут.

Итак, представим, что мы на Луне. Здесь на черном небе звезды видны даже лунным днем, когда светит Солнце. Допустим, что наше путешествие начинается в марте. В это время Солнце находится в созвездии Рыб. Через месяц оно уже сияет в созвездии Овна, а еще спустя месяц — в Тельце. Если мы останемся на Луне в течение всего года, то увидим, как Солнце последовательно пройдет через целый ряд созвездий. Его весенний путь — Рыбы, Овен, Телец, летний — Близнецы, Рак, Лев, осенний — Дева, Весы, Скорпион, а зимний — Стрелец, Козерог и Водолей. В марте Солнце снова окажется в созвездии Рыб, замкнув таким образом свой круговой путь по звездному небу. Этот круг — эклиптика, а перечисленные выше созвездия называют зодиакальными (рис. 5). На пути Солнца в первой половине декабря встречается еще одно созвездие, не включенное в список зодиакальных, — это Змееносец.

Рис. 5. Видимое движение Солнца в течение года.

Другая важная для астрономии окружность — небесный экватор — определяется как линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой¹. Эклиптика и небесный экватор имеют две общие точки, одна из которых находится в созвездии Рыб, а другая — в созвездии Девы. В первой из них — точке весеннего равноденствия — Солнце бывает 21 марта, а во вторую — точку осеннего равноденствия — светило попадает 23 сентября. Точки равноденствия представляют собой лишь воображаемые места пересечения двух окружностей и ничем не отмечены на небе.

Как уже говорилось, видимый путь Солнца по небесной сфере в течение года легко наблюдать с Луны или с какого-нибудь другого небесного тела без атмосферы. Но как все-таки обойтись без космического путешествия? Выберем для этой цели звезды, расположенные в части неба, которая в данный момент прямо противоположна созвездию с Солнцем. Такими, естественно, являются звезды, видимые в полночь в южном секторе неба. В марте, когда дневное светило находится в созвездии Рыб, на юге в полночь кульминирует созвездие Девы, затем в течение весны там последовательно располагаются Весы и Скорпион. Используя другой метод, заметим, какие звезды видны на западе непосредственно над горизонтом спустя малое время после захода Солнца. Через месяц на этом месте окажутся уже другие звезды. Все это позволяет сделать вывод, что Солнце на небе движется по отношению к звездам, описывая за год полный круг (эклиптику).

Конечно, такая картина наблюдалась и в доисторические времена. Необходимость ориентации ночью заставила наших далеких предков внимательно следить за звездным небом. Запомнив весной после захода Солнца картину расположения звезд низко над горизонтом на западе или на востоке, наши предки обнаруживали летним вечером, что восточная конфигурация уже находится над головой, а западную совсем не найти. Зимой же оказывалось, что летние созвездия к вечеру опускаются на западе под горизонт.

Примечания

1. В астрономии эклиптику и небесный экватор называют большими кругами. Большой круг представляет собой пересечение небесной сферы плоскостью, проходящей через ее центр. Небесная сфера — это воображаемая сфера, на которую проецируются все небесные тела, центр которой совпадает с центром Земли.