การทดลองทางดาราศาสตร์

ทรงกลมท้องฟ้า

เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่ "นภาแห่งโลก" ถือเป็นแบบจำลองของการขัดขืนไม่ได้และความไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ไม่น่าแปลกใจที่ข้อผิดพลาดนี้กินเวลานานมาก เพราะประสาทสัมผัสทั้งหมดของเราพูดถึงความไม่สามารถเคลื่อนที่ของโลกและการหมุนของ "ห้องนิรภัยแห่งสวรรค์" โดยมีดวงดาว ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์อยู่รอบ ๆ แต่ถึงตอนนี้ในทางดาราศาสตร์เพื่อเป็นความทรงจำในสมัยโบราณนั้นแนวคิดของทรงกลมท้องฟ้าถูกนำมาใช้ - ทรงกลมขนาดใหญ่ในจินตนาการซึ่งอยู่ตรงกลางซึ่งผู้สังเกตการณ์ตั้งอยู่และบนพื้นผิวซึ่งมีการเคลื่อนไหวของวัตถุท้องฟ้า จะปรากฏขึ้น

แน่นอนว่าสิ่งที่สังเกตได้ชัดเจนที่สุดคือการหมุนเวียนของท้องฟ้าในแต่ละวัน - ดวงอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า ข้ามท้องฟ้า และตกอยู่ใต้ขอบฟ้า ดวงดาวที่มองเห็นทางทิศตะวันออกในตอนเย็น จะขึ้นสูงทางทิศใต้ในเวลาเที่ยงคืน แล้วตกไปทางทิศตะวันตก ดวงอาทิตย์ก็ขึ้นอีกครั้ง... ดูเหมือนท้องฟ้าหมุนรอบแกนที่มองไม่เห็นซึ่งอยู่ใกล้กับดาวเหนือ

การเคลื่อนตัวของดวงดาวรอบขั้วฟ้า ภาพถ่ายโดย A. Mironov

แต่การหมุนของท้องฟ้าในแต่ละวันนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเราบนโลกเป็นอย่างมาก - ถ้าเราพบว่าตัวเองอยู่ในซีกโลกใต้ จะเป็นเรื่องผิดปกติมากสำหรับเราที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าไปในทิศทางตรงกันข้าม - จากขวาไปซ้าย มาดูอย่างใกล้ชิดว่าการหมุนรอบตัวเองของท้องฟ้าเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในสถานที่ต่างๆ บนโลก

ขั้นแรก คุณควรจำไว้ว่าความสูงของขั้วโลกฟ้า (จุดที่ท้องฟ้าหมุนรอบ) เหนือขอบฟ้าจะเท่ากับละติจูดทางภูมิศาสตร์ของจุดสังเกตเสมอ ซึ่งหมายความว่าที่ขั้วโลกเหนือ ดาวเหนือจะอยู่ที่จุดสุดยอด และผู้ทรงคุณวุฒิทั้งหมดจะเคลื่อนไปในแต่ละวันจากซ้ายไปขวาขนานกับขอบฟ้า ไม่เคยขึ้นหรือตกเลย เมื่ออยู่ที่ขั้วโลก เราสามารถมองเห็นดวงดาวได้เพียงซีกโลกเดียว แต่ไม่ว่าจะคืนไหนก็ตาม

ในทางตรงกันข้ามสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เส้นศูนย์สูตรไม่มีดาวที่ไม่ขึ้น (เช่นเดียวกับที่ไม่ตก) - ดาวทุกดวงในท้องฟ้าพร้อมสำหรับการสังเกตการณ์ โดยจะขึ้นในแนวตั้งทางทิศตะวันออกของขอบฟ้าและอย่างแน่นอน 12 ชั่วโมงต่อมา พวกเขาก็ออกเดินทางทางตะวันตกของท้องฟ้า

ในละติจูดกลาง ดาวฤกษ์บางดวงในบริเวณขั้วโลกไม่เคยตกต่ำกว่าเส้นขอบฟ้า แต่พื้นที่เดียวกันของท้องฟ้ารอบขั้วโลกตรงข้ามไม่สามารถเข้าถึงได้เพื่อให้สังเกตได้ ในขณะที่ดาวที่เหลือเป็นแถบที่ตั้งอยู่บนทั้งสองดวง ด้านข้างของเส้นศูนย์สูตรฟ้า ขึ้นและตกในเวลากลางวัน

การเคลื่อนที่ของผู้ทรงคุณวุฒิในละติจูดกลางของซีกโลกใต้จะมีลักษณะประมาณเดียวกัน โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือขั้วโลกใต้ของโลกจะมองเห็นได้เหนือขอบฟ้า ซึ่งดวงดาวต่างๆ หมุนตามเข็มนาฬิการอบๆ และกลุ่มดาวเส้นศูนย์สูตรที่คุ้นเคย พลิกกลับ ขึ้นสูงสุดทางตอนเหนือของท้องฟ้า และเลื่อนจากขวาไปซ้าย

การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์และวัน

เมื่อพูดถึงการเคลื่อนที่ของดวงดาวเราไม่สนใจระยะห่างจากพวกมันและการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์ - ระยะทางถึงดวงดาวนั้นมหาศาลและการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของพวกเขาเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโลกในแต่ละปีนั้นน้อยมากและ สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือที่แม่นยำมากเท่านั้น ดวงอาทิตย์เป็นเรื่องที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง การเคลื่อนที่ของโลกในวงโคจรส่งผลให้ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ท่ามกลางดวงดาวต่างๆ เส้นทางที่ดวงอาทิตย์ขึ้นสู่ท้องฟ้าในระหว่างปีเรียกว่าสุริยุปราคา เนื่องจากแกนโลกเอียง 23.5° เมื่อโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ ซีกโลกเหนือหรือซีกโลกใต้จะหันไปหาดวงอาทิตย์ สิ่งนี้อธิบายการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลบนโลกของเรา

เมื่อซีกโลกเหนือหันไปหาดวงอาทิตย์ - ฤดูร้อนเริ่มต้นขึ้นที่นั่น ดวงอาทิตย์ในเส้นทางที่มองเห็นได้ตามแนวสุริยุปราคาไปสิ้นสุดที่ทางตอนเหนือ และในซีกโลกเหนือของเรา ดวงอาทิตย์จะลอยสูงขึ้นเหนือขอบฟ้า ที่ขั้วโลกเหนือ ดวงอาทิตย์กลายเป็นแสงสว่างที่ไม่เคยตกดินเป็นเวลาหกเดือน - วันขั้วโลกเริ่มต้นที่นั่น เมื่อเดินไปทางใต้อีกเล็กน้อย วันขั้วโลกจะกินเวลาน้อยลง และที่ละติจูดของเส้นอาร์กติกเซอร์เคิล (66.5° - เส้นอาร์กติกเซอร์เคิลอยู่ห่างจากขั้วโลก 23.5°) ดวงอาทิตย์ไม่ได้ตกดินเพียงไม่กี่วันในช่วงกลางฤดูร้อน ใกล้ครีษมายัน ( 22 มิถุนายน) ในฤดูหนาว ดวงอาทิตย์จะไม่ขึ้นที่ขั้วโลกเป็นเวลาเกือบหกเดือน (น้อยกว่าเล็กน้อยเนื่องจากการหักเหของแสง) ไกลออกไปทางใต้ กลางคืนขั้วโลกจะสั้นลงเรื่อยๆ และนอกวงกลมอาร์กติก ดวงอาทิตย์ก็ขึ้นเหนือขอบฟ้าแม้จะอยู่กลาง ฤดูหนาว.

ในละติจูดกลางและเส้นศูนย์สูตรดวงอาทิตย์จะขึ้นและตกเสมอ ความยาวของวันไม่เพียงขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับละติจูดด้วย - ยิ่งใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากเท่าใดความแตกต่างระหว่างความยาวของเส้นศูนย์สูตรก็จะน้อยลงเท่านั้น กลางวันในฤดูหนาวและฤดูร้อน ยิ่งกลางวันกลางคืนยาวถึง 12 ชั่วโมง แต่ที่เส้นศูนย์สูตรเท่านั้นที่ความยาวของกลางวันและกลางคืนคงที่เสมอ ระยะเวลาของพลบค่ำยังขึ้นอยู่กับละติจูด - ในละติจูดเส้นศูนย์สูตรดวงอาทิตย์ตั้งฉากกับขอบฟ้าและพลบค่ำจะสั้นที่สุดและที่ละติจูดของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กในช่วงกลางฤดูร้อนจะคงอยู่ตั้งแต่พระอาทิตย์ตกถึงพระอาทิตย์ขึ้น - นี่คือคืนสีขาวที่มีชื่อเสียง .

ดวงอาทิตย์สามารถขึ้นเหนือขอบฟ้าได้สูงแค่ไหนนั้นขึ้นอยู่กับละติจูด - ในวันที่ครีษมายันความสูงนี้จะอยู่ที่ 90°-φ+23.5°

อย่างไรก็ตาม มีความเข้าใจผิดที่พบบ่อยมากว่าที่เส้นศูนย์สูตรดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอดเสมอในตอนเที่ยง ซึ่งไม่เป็นความจริง ณ จุดใดๆ บนโลกที่วางอยู่ระหว่างเส้นเขตร้อน (จาก 23.5°S ถึง 23.5°N) . ) เมื่อผ่านจุดสุดยอด ดวงอาทิตย์จะโคจรผ่านเพียงปีละสองครั้งเท่านั้น ที่เส้นศูนย์สูตร - ในวันวสันตวิษุวัตและตามแนวเขตร้อน - เพียงปีละครั้งในวันที่ครีษมายันในเขตร้อนทางตอนเหนือ และในวันเหมายัน - ในเขตร้อนทางตอนใต้

การเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คือ ระยะเวลาของวันสุริยคติ (ระยะเวลาระหว่างเที่ยงสองเที่ยง) ไม่ตรงกับวันดาวฤกษ์ (ระยะเวลาระหว่างการโคจรของดาวฤกษ์ผ่านเส้นลมปราณ ). ความจริงก็คือโลกต้องการเวลาเพิ่มเติมในการหมุนตามมุมที่มันผ่านวงโคจรของมันต่อวัน นอกจากนี้ ความยาวของวันสุริยะไม่คงที่ (ดูบทความ สมการเวลา) การประมาณค่าคร่าวๆ เป็นเรื่องง่าย โดยในหนึ่งวันโลกจะเคลื่อนที่ 1/365 ของวงโคจรหรือน้อยกว่า 1° เล็กน้อย และหากโลกหมุนรอบแกนของมัน (360°) ในเวลาประมาณ 24 ชั่วโมง โลกก็จะหมุนรอบแกนของมัน (360°) หมุน 1° ในเวลาประมาณ 4 นาที แท้จริงแล้ววันดาวฤกษ์คือ 23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที

ดวงจันทร์

ตั้งแต่สมัยโบราณ ดาวเทียมของเราให้บริการผู้คนในการติดตามเวลาและนี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ - การเปลี่ยนแปลงเฟสของดวงจันทร์นั้นสังเกตได้ง่ายและความยาวของเดือนก็ไม่ยากที่จะกำหนด นอกจากนี้ เดือน ได้กลายเป็นหน่วยกลางในการวัดเวลาระหว่างวันถึงหนึ่งปีที่สะดวกมาก อย่างไรก็ตาม สัปดาห์เจ็ดวันที่คุ้นเคยนั้นสัมพันธ์กับดวงจันทร์ด้วย - 7 วันนั้นประมาณหนึ่งในสี่ของเดือน (และระยะของดวงจันทร์ก็วัดเป็นไตรมาสด้วย) ปฏิทินโบราณส่วนใหญ่เป็นแบบจันทรคติและสุริยคติ

แน่นอนว่าสิ่งแรกที่สะดุดตาเมื่อสังเกตดวงจันทร์คือการเปลี่ยนแปลงรูปลักษณ์จากเสี้ยวบางๆ ตลอดระยะเวลาหนึ่งเดือน ซึ่งสามารถมองเห็นได้ทันทีหลังพระอาทิตย์ตกดิน 2-3 วันหลังพระจันทร์เสี้ยวแรก ระยะไตรมาส (ในซีกโลกเหนือ ครึ่งขวาของดิสก์จะส่องสว่าง ดวงจันทร์) จากนั้นถึงพระจันทร์เต็มดวง ไตรมาสสุดท้าย (ครึ่งซ้ายของดิสก์จะสว่างขึ้น) และสุดท้ายก็ถึงดวงจันทร์ใหม่ เมื่อดวงจันทร์เข้าใกล้ ดวงอาทิตย์และหายไปในรัศมีของมัน การเปลี่ยนแปลงในระยะต่างๆ อธิบายได้จากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของดวงจันทร์สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ในขณะที่มันหมุนรอบโลก วงจรการเปลี่ยนแปลงเฟสทั้งหมด - การปฏิวัติสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์หรือเดือนซินโนดิกใช้เวลาประมาณ 29.5 วัน ระยะเวลาการปฏิวัติสัมพันธ์กับดวงดาว (เดือนดาวฤกษ์) จะสั้นกว่าเล็กน้อยและมีค่าเท่ากับ 27.3 วัน อย่างที่คุณเห็น หนึ่งปีมีจำนวนเดือนที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม ดังนั้นปฏิทินจันทรคติจึงใช้กฎพิเศษในการสลับปีแบบ 12 เดือนและ 13 เดือน ด้วยเหตุนี้จึงค่อนข้างซับซ้อนและขณะนี้ในประเทศส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยเกรกอเรียน ปฏิทินซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับดวงจันทร์ - เพื่อรำลึกถึงบรรพบุรุษรุ่นก่อนๆ ของเขา เหลือเพียงเดือน (แม้ว่าจะยาวกว่าจันทรคติ) และสัปดาห์เท่านั้น...

มีคุณลักษณะที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งในการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ - ระยะเวลาการหมุนรอบแกนของมันเกิดขึ้นพร้อมกับช่วงการปฏิวัติรอบโลกดังนั้นดาวเทียมของเราจึงหันไปทางโลกด้วยซีกโลกเดียวเสมอ แต่เราไม่สามารถพูดได้ว่าเราเห็นเพียงครึ่งหนึ่งของพื้นผิวดวงจันทร์ เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของการเคลื่อนที่ในวงโคจรของดวงจันทร์และความโน้มเอียงของวงโคจรของมันกับเส้นศูนย์สูตรของโลก เมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์โลก ดวงจันทร์จึงหมุนรอบตัวเองเล็กน้อยทั้งในด้านละติจูดและลองจิจูด (ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า libration) และเราสามารถเห็นโซนขอบของดิสก์ - โดยรวมแล้วประมาณ 60% ของพื้นผิวดวงจันทร์สามารถเข้าถึงได้เพื่อการสังเกตการณ์

ฌอง เอฟเฟล "การสร้างโลก"
- มันไม่ง่ายเลยที่จะเริ่มจักรวาล!