Кульминация небесных тел: прохождение через меридиан.
Culmination
Кульминация в астрономии: прохождение небесных тел через меридиан. Важное понятие для определения времени, навигации и точных измерений с помощью телескопа.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Прохождение астрономического тела через меридиан
The passage of an astronomical body across the meridian
В наблюдательной астрономии кульминация – это момент прохождения небесного объекта (такого как Солнце, Луна, планета, звезда, созвездие или объект глубокого космоса) через местный меридиан наблюдателя. Эти события также назывались транзитами меридиана и использовались для измерения времени и навигации, а также точно измерялись с помощью транзитного телескопа. В течение каждого дня каждый небесный объект, вследствие вращения Земли, кажется движущимся по круговой траектории на небесной сфере, создавая два момента пересечения меридиана. За исключением географических полюсов, любой небесный объект, проходящий через меридиан, имеет верхнюю кульминацию, когда он достигает наивысшей точки (момент, когда он наиболее близок к зениту), и примерно через двенадцать часов – нижнюю кульминацию, когда он достигает самой низкой точки (наиболее близок к надиру). Время кульминации (момент, когда объект достигает кульминации) часто подразумевает верхнюю кульминацию. Высота объекта (A) в градусах в момент верхней кульминации равна 90 минус широта наблюдателя (L) плюс склонение объекта (δ): .
In observational astronomy, culmination is the passage of a celestial object (such as the Sun, the Moon, a planet, a star, constellation or a deep sky object) across the observer's local meridian. These events were also known as meridian transits, used in timekeeping and navigation, and measured precisely using a transit telescope. During each day, every celestial object appears to move along a circular path on the celestial sphere due to the Earth's rotation creating two moments when it crosses the meridian. Except at the geographic poles, any celestial object passing through the meridian has an upper culmination, when it reaches its highest point (the moment when it is nearest to the Zenith), and nearly twelve hours later, is followed by a lower culmination, when it reaches its lowest point (nearest to the Nadir). The time of culmination (when the object culminates) is often used to mean upper culmination. An object's altitude (A) in degrees at its upper culmination is equal to 90 minus the observer's latitude (L) plus the object's declination (δ):
.
Временный период
Период между кульминацией и следующей кульминацией – это сидерический день, который составляет ровно 24 сидерических часа и на 4 минуты меньше, чем 24 обычных солнечных часа, в то время как период между верхней и нижней кульминацией – 12 сидерических часов. Период между последовательными суточными (ротационными) кульминациями в основном обусловлен собственным орбитальным движением Земли, которое и определяет разницу в длительности между солнечным днём (интервалом между кульминациями Солнца) и сидерическим днём (интервалом между кульминациями любой звёзды-ориентира) или, ещё точнее, звездным днём, не подверженным влиянию прецессии. Это приводит к тому, что кульминации происходят каждый солнечный день в разное время, и требуется сидерический год (366,3 дня) – год, на один день длиннее солнечного года – для повторения кульминации. Таким образом, кульминация повторяется в одно и то же время солнечного дня лишь раз в 366,3 солнечных дня, в то время как она повторяется каждый сидерический день. Незначительные изменения в периоде кульминации от сидерического года к сидерическому году, с другой стороны, в основном вызваны нутацией (с циклом в 18,6 лет), что приводит к долгопериодической осевой прецессии Земли (с циклом в 26 000 лет), в то время как апсидная прецессия и другие механизмы оказывают гораздо меньшее влияние на сидерические наблюдения, оказывая значительно большее влияние на климат Земли через циклы Миланковича. При таких масштабах времени сами звёзды меняют своё положение, особенно звёзды с большим собственным движением, наблюдаемым из Солнечной системы. Звёздный параллакс выглядит как аналогичное движение, но оказывает лишь незначительное влияние от не усреднённого сидерического дня к сидерическому дню, возвращаясь к своему исходному видимому положению, завершая цикл за каждую орбиту, с небольшим дополнительным долговременным изменением положения из-за прецессий. Это явление является результатом изменения положения Земли на её орбите.
The period between a culmination and the next is a sidereal day, which is exactly 24 sidereal hours and 4 minutes less than 24 common solar hours, while the period between an upper culmination and a lower one is 12 sidereal hours. The period between successive day to day (rotational) culminations is effected mainly by Earth's orbital proper motion, which produces the different lengths between the solar day (the interval between culminations of the Sun) and the sidereal day (the interval between culminations of any reference star) or the slightly more precise, precession unaffected, stellar day. This results in culminations occurring every solar day at different times, taking a sidereal year (366.3 days), a year that is one day longer than the solar year, for a culmination to reoccur. Therefore, only once every 366.3 solar days the culmination reoccurs at the same time of a solar day, while reoccurring every sidereal day. The remaining small changes in the culmination period time from sidereal year to sidereal year is on the other hand mainly caused by nutation (with a 18.6 years cycle), resulting in the longer time scale axial precession of Earth (with a 26,000 years cycle), while apsidal precession and other mechanics have a much smaller impact on sidereal observation, impacting Earth's climate through the Milankovitch cycles significantly more. Though at such timescales stars themself change position, particularly those stars which have, as viewed from the Solar System, a high proper motion. Stellar parallax appears to be a similar motion like all these apparent movements, but has only from non averaged sidereal day to sidereal day a slight effect, returning to its original apparent position, completing a cycle every orbit, with a slight additional lasting change to the position due to the precessions. This phenomenon results from Earth changing position on its orbital path.
Солнце
С тропиков и средних широт Солнце видно в небе в верхней кульминации (в солнечный полдень) и невидимо (ниже горизонта) в нижней кульминации (в солнечную полночь). Если наблюдать из области внутри одного из полярных кругов вблизи зимнего солнцестояния данного полушария (декабрьского в Арктике и июньского в Антарктике), Солнце находится ниже горизонта в обеих своих кульминациях. Предположим, что склонение Солнца составляет +20° при пересечении местного меридиана, тогда дополнительный угол в 70° (от Солнца до полюса) прибавляется к и вычитается из широты наблюдателя для определения высоты Солнца в верхней и нижней кульминациях соответственно. С 52° северной широты верхняя кульминация находится на 58° над горизонтом на юге, а нижняя – на 18° ниже горизонта на севере. Это вычисляется как 52° + 70° = 122° (соответствующий дополнительный угол – 58°) для верхней, и 52° − 70° = −18° для нижней. С 80° северной широты верхняя кульминация находится на 30° над горизонтом на юге, а нижняя – на 10° над горизонтом (полуночное солнце) на севере.
From the tropics and middle latitudes, the Sun is visible in the sky at its upper culmination (at solar noon) and invisible (below the horizon) at its lower culmination (at solar midnight). When viewed from the region within either polar circle around the winter solstice of that hemisphere (the December solstice in the Arctic and the June solstice in the Antarctic), the Sun is below the horizon at both of its culminations. Supposing that the declination of the Sun is +20° when it crosses the local meridian, then the complementary angle of 70° (from the Sun to the pole) is added to and subtracted from the observer's latitude to find the solar altitudes at upper and lower culminations, respectively. From 52° north, the upper culmination is at 58° above the horizon due south, while the lower is at 18° below the horizon due north. This is calculated as 52° + 70° = 122° (the supplementary angle being 58°) for the upper, and 52° − 70° = −18° for the lower. From 80° north, the upper culmination is at 30° above the horizon due south, while the lower is at 10° above the horizon (midnight sun) due north.
Циркумполярные звезды
С большей части Северного полушария Полярная звезда и другие звезды созвездия Малой Медведицы вращаются вокруг северного небесного полюса против часовой стрелки и остаются видимыми в обеих кульминациях (при условии, что небо достаточно ясное и тёмное). В Южном полушарии яркой полярной звезды нет, но созвездие Октант вращается по часовой стрелке вокруг южного небесного полюса и остаётся видимым в обеих кульминациях. Любые астрономические объекты, которые всегда остаются над горизонтом для наблюдателя, находящегося на данной широте, называются циркумполярными.
From most of the Northern Hemisphere, Polaris (the North Star) and the other stars of the constellation Ursa Minor circles counterclockwise around the north celestial pole and remain visible at both culminations (as long as the sky is clear and dark enough). In the Southern Hemisphere there is no bright pole star, but the constellation Octans circles clockwise around the south celestial pole and remains visible at both culminations. Any astronomical objects that always remain above the local horizon, as viewed from the observer's latitude, are described as circumpolar.