В нынешнем году весеннее равноденствие наступит 20 марта в 15 часов 33 минуты по всемирному времени. Принято считать, что в это время день становится равным ночи, хотя на самом деле это по нескольким причинам не совсем так. Согласно современному определению, время этого события определяется как момент прохождения центра солнечного диска через точку весеннего равноденствия, в которой эклиптика пересекается с небесным экватором. Для астрономов эта точка имеет очень важное значение: она является нулевым пунктом важнейшей системы небесных координат.
Чтобы понять, почему ученые решили «привязаться» именно к точке весеннего равноденствия, следует вспомнить, что одной из первых задач астрономии был счет времени. Наши древние предки заметили, что каждому времени года соответствует свой «набор» созвездий. Нетрудно было догадаться, что днем Солнце кульминирует в части небесной сферы, противоположной той, которую мы видим в полночь. Это выглядит так, будто наше светило «движется» среди звезд по воображаемой линии, которую назвали эклиптикой. Почему? Потому что иногда его даже можно даже среди этих звезд увидеть — в то время, когда его полностью закрывает Луна. То есть при полных солнечных затмениях (eclipse). Кстати, лунные затмения тоже происходят недалеко от эклиптики.
«Зодиакальные» координаты
Первая система небесных координат была «одномерной» и представляла собой все ту же эклиптику, разделенную на 12 равных частей — «зодиакальных знаков». Позже ее разделили на 360°. Именно столько суток, по подсчетам древних астрономов, должен был длиться год. За начало отсчета взяли точку зимнего солнцестояния: после ее прохождения наше светило начинало движение «к лету», каждый день поднимаясь в небе все выше. Но определить точный момент этого «начала» тогда было невозможно, поскольку склонение Солнца в это время меняется очень медленно. Собственно, склонение и стало тем же «измерением», благодаря которому небесные координаты приобрели нынешний вид.
Еще в древности люди заметили, что все небесные тела участвуют в суточном вращении небесной сферы, но абсолютное большинство из них — за исключением Солнца, Луны, планет и комет — не меняет при этом взаимного положения, сохраняя постоянные узоры созвездий. Это выглядело так, будто все они закреплены на огромной сфере. Ее так и назвали — «сфера неподвижных звезд». Она вращалась вокруг одной точки (полюса мира), для конкретного места наблюдений всегда занимавшей постоянное положение относительно горизонта. Когда путешественники попали в Южное полушарие нашей планеты, они увидели, что южное полушарие неба тоже имеет свой полюс мира. Эти полюса выглядели хорошими «опорными точками» для системы координат, первой осью которой стал равноудаленный от них круг — небесный экватор. Поэтому такую систему назвали экваториальной.
буквами Q — проекции точек солнцестояния на небесный экватор,
O — наблюдатель, M — объект наблюдений
Угловое расстояние от небесного экватора до объекта наблюдений называется склонением и обозначается греческой буквой δ. Оно измеряется в градусах и в направлении северного полюса имеет значение от 0 до +90°, а в направлении южного — от 0 до -90°. Несложно понять, что в конкретной точке земной поверхности в зените кульминируют небесные тела, склонение которых равно географической широте места наблюдений. На земных полюсах у нас «над головой» будет располагаться соответствующий полюс мира.
Звездное время
Склонение — это только одна координата, для четкого определения положения на небесной сфере ее недостаточно. Вторая — это угол между «проекцией» объекта на небесный экватор и какой-то фиксированной точкой на нем. В качестве такой точки было выбрано его пересечение с эклиптикой, в котором Солнце, двигаясь по небу относительно «неподвижных» звезд, переходит из южного полушария небесной сферы в северное. Это и есть точка весеннего равноденствия.
Тут может возникнуть вопрос, почему бы не воспользоваться более «заметной» точкой отсчета — например, достаточно яркой звездой, лежащей на небесном экваторе (так мы находим северный полюс мира по Полярной звезде). Но, во-первых, мы уже давно знаем, что все эти «неподвижные» звезды в действительности постоянно меняют свое положение. Во-вторых, в нашу эпоху такого светила просто нет. А в-третьих, «привязка» небесных координат к точке равноденствия облегчает работу астрономов-наблюдателей, поскольку отражает суточное вращение неба, которое на самом деле является следствием вращения нашей планеты вокруг оси. Поэтому вторая координата, получившая название «прямое восхождение», измеряется не в градусах, а в часах, минутах и секундах. Она отсчитывается от точки весеннего равноденствия к востоку и может иметь значение от 0 до 24 часов. Обозначают ее греческой буквой α.
Прямое восхождение небесных тел, в данный момент проходящих верхнюю кульминацию над местом наблюдений, равно местному звездному времени. Когда-то его именно так и определяли, но сейчас чаще решают обратную задачу: зная дату, географические координаты наблюдателя и поясное время, рассчитывают звездное время, и уже с его помощью наводят астрономические инструменты в нужную точку неба.
Эпохи равноденствия
Во II веке до нашей эры древнегреческий астроном Гиппарх, сравнивая собственные наблюдения лунных затемнений с аналогичными наблюдениями его предшественников Аристила и Тимохариса, пришел к выводу, что точка весеннего равноденствия не находится на одном месте среди «неподвижных звезд», а медленно движется вдоль эклиптики. Это явление назвали прецессией. Его природа — тема отдельной статьи. Здесь отметим, что именно благодаря ему древние астрологические зодиакальные знаки давно уже не совпадают с созвездиями, в честь которых они названы.
Не так уж давно прецессия заставляла астрономов каждые 50 лет издавать звездные карты со «сдвинутой» координатной сеткой. До 1990-го чаще всего использовались карты, на которых положение точек равноденствия и солнцестояния соответствовало 1950 году. «Под них» рассчитывались и публиковались эфемериды — таблицы координат небесных тел в определенные моменты времени, позволявшие находить их на небе. Затем весь мир достаточно быстро перешел на карты эпохи 2000.0, которые используются до сих пор. Сейчас, когда в нашем распоряжении имеется мощная вычислительная техника, позволяющая быстро пересчитать «маршрут» кометы или астероида на любую эпоху, эта проблема так остро не стоит, но в эфемеридах обязательно указывается, для какой координатной сетки они составлены.
Направление на точку весеннего равноденствия является одной из осей и в некоторых других системах координат — например, в трехмерной гелиоцентрической системе, используемой для расчета траекторий космических аппаратов.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
