На Марсе он образует каплю, а на Юпитере — эллипс.
Проще говоря, если вы будете выходить на улицу и фотографировать Солнце каждый день в одно и то же время (и с подходящим оборудованием), а затем наложите снимки друг на друга, вы обнаружите, что Солнце описывает на небе большую фигуру в виде восьмёрки.
Это явление известно как «аналемма», и, конечно, оно создаётся относительным движением Земли и Солнца. Но оно также тесно связано с тем, как мы измеряем и ведём счёт времени. Так что же создаёт этот узор, и будет ли он таким же на других планетах?
Простой ответ из учебников гласит, что наклон оси вращения Земли на 23,5° заставляет Солнце в течение года казаться выше или ниже на нашем небе (что влияет на вертикальную ось фигуры), в то время как эллиптическая орбита Земли влияет на его горизонтальное положение.
«Солнце будет находиться в своей наивысшей точке на небе и в наивысшей точке аналеммы в течение лета. Зимой Солнце находится в самой низкой точке, — объясняет Солнечный центр Стэнфорда. — Промежуточные моменты времени формируют остальную часть узора аналеммы. Аналеммы, наблюдаемые с разных широт Земли, имеют немного разную форму, как и аналеммы, построенные в разное время суток».
Но хотя орбита и наклон планеты играют свою роль, это не единственный фактор. На самом деле аналемма показывает, насколько местное время (например, UTC) отличается от среднего солнечного времени.
«В учебниках для начинающих и других образовательных источниках иногда объясняют горизонтальное смещение аналеммы как результат исключительно или преимущественно эксцентриситета орбиты Земли», — поясняется в одной из научных работ на эту тему.
«Это очевидно неверно: второй закон Кеплера гласит, что угловая скорость планеты на орбите выше, когда планета находится вблизи перигелия, и ниже, когда она вблизи афелия. Если бы это было доминирующим фактором при определении уравнения времени, то азимут Солнца, наблюдаемый в полдень, был бы больше 180° в течение одной половины года и меньше 180° в течение другой, что давало бы для аналеммы фигуру в виде нуля, а не восьмёрки. Эксцентриситет орбиты действительно играет важную роль в определении точной формы уравнения времени, но аналемма всё равно имела бы форму восьмёрки, даже если бы орбита Земли была идеально круговой».
Причина, по которой аналемма имеет форму восьмёрки, заключается в разнице между фактическим положением Солнца на небе и средним солнечным временем, которое показывают ваши часы.
«Измерение видимого изменения положения Солнца было подробно изучено астрономами и хорошо понято. Оно является причиной колебаний в продолжительности солнечных суток и разницы между солнечным и средним временем», — объясняется в другой научной работе.
«Эти изменения сведены в выражение, называемое уравнением времени (термин „уравнение“ здесь используется в его историческом значении — „поправка“ или „коррекция“)».
Например, согласно нашим часам, 12:00 — это полдень в любой день года. Но солнечный полдень, когда Солнце действительно находится в самой высокой точке на небе, в течение года меняется. Делая снимок Солнца каждый день в 12:00, вы наносите на карту разницу между временем на ваших часах и фактическим положением Солнца в этот момент.
На Земле, в зависимости от вашего местоположения, аналемма может располагаться под разными углами, но она всегда образует узор в виде восьмёрки. Однако на других планетах, с их собственными орбитами и средним солнечным временем, она может принимать другие формы.
У Нептуна и Урана аналеммы также имеют форму восьмёрки, в то время как на Венере и Юпитере (если бы вы смогли думать о космической фотографии, пока вас сжигают и/или расплющивают) они образуют эллипс. У Марса получается форма капли, так же как и у Сатурна, а на приливно захваченном Меркурии (но не в традиционном смысле, поскольку он находится в спин-орбитальном резонансе 3:2) аналемма представляла бы собой одну точку.
Читайте также: Орбита Земли загадочным образом изменилась в результате случайной встречи миллионы лет назад
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.