Що таке аналемма?
Відео: Як сонце ходить по небу / How the sun moves across the sky (by daybit)
Коли ви були в початковій школі, вам, ймовірно доводилося дивитися на старовинний глобус, який був винайдений задовго до Google Earth. Дивитися, і шукати відповіді на запитання: а що це за дивна постать у вигляді вісімки видно на глобусі збоку? Ваш вчитель, швидше за все, поняття не мав про те, що це таке. І ви, ймовірно, отримали від нього відповідь типу: «це календар».
Давайте ж дізнаємося, що це насправді ...
Ця загадкова вісімка насправді називається Аналемма, і вона відстежує рух Сонця по небу протягом року. Взагалі, вимір часу - це далеко не завжди вимір руху вперед, як всім нам здається. Наші сучасні календарі і годинник є не що інше, як види компромісу: ми знаходимося в постійній битві за синхронізацію цих приладів з небесами.
Протягом всієї людської історії щоденне протягом часу визначалося рухом Сонця. Полудень настає, коли Сонце досягає найвищої точки над місцевим горизонтом, перетинаючи північний або південний меридіан. Проблема в тому, що час проходження Сонця по небосхилу далеко не завжди відповідає часу одного оберту Землі навколо цього світила, тобто воно не збігається з 24-ма годинами. У жовтні Сонце досягає найвищої точки над горизонтом на 16 хвилин раніше, в лютому на 12 хвилин пізніше.
І чому ж набридлива Всесвіт ніяк не хоче залишатися постійної?
А виникає така розбіжність через двох важливих факторів: через еліптичної орбіти Землі, і через певного кута, під яким вісь нашої планети нахилена до площини екліптики. З цих двох чинників першорядну роль відіграє саме нахил осі планети, а ексцентриситет орбіти знаходиться на другому плані. Якби орбіта Землі представляла собою ідеальний коло, а її вісь завжди була б строго перпендикулярна площині орбіти, то не спостерігалося б ніяких сезонних розбіжностей у часі. Ось тільки ні одна з відомих науці планет не перебуває у таких ідеальних умовах.
Оскільки Земля рухається навколо Сонця по еліпсу, то швидкість руху по орбіті змінюється. Швидкість руху навколо Сонця максимальна в січні, а найповільніше Земля рухається по орбіті в липні. Ось на цій анімації порівнюється рух по еліпсу і рух по колу.
Тепер давайте подивимося зблизька на ці орбіти.
На зображенні нижче еліптична орбіта накладена на кругову.
За добу земля А (що рухається по колу) пройшла невелика відстань і спостерігач на ній дивиться на Сонце. Земля Б (рухається по еліпсу) пройшла відстань трохи більше навколо Сонця. Але через те, що її орбітальна швидкість більше, вона не встигла повністю повернутися навколо себе. Це призводить до того, що нас з вами здасться, що Сонце на небі знаходиться трохи східніше, ніж вчора в той же самий час.
З кожним днем різниця буде накопичуватися, і Сонце буде зрушуватися по небу все більше на схід. Далі, рухаючись по еліпсу, Земля дійде до свого «літнього» положення на орбіті і її рух стане сповільнюватися. Тоді Сонце на небі почне зміщуватися трохи на захід.
У підсумку вийде, що якби Земна вісь була нахилена, то замість вісімки Сонце малювала б пряму.
Тепер давайте подумки нахилу вісь Землі. Для нас, тих, хто сидить на екваторі, це буде виглядати так, як ніби-то все небо разом з Сонцем зрушила навколо Землі вниз (взимку для північної півкулі) або вгору (влітку для північної півкулі). Для Південної півкулі все буде навпаки.
Ця фотографія була зроблена в Греції (тобто в північній півкулі). Значить, найнижча частина Аналемма фотографувалася в кінці грудня, а найвища - в червні.
До речі, нахилу земної осі ми зобов`язані змінами пір року. Влітку Сонце піднімається високо в небі і встигає сильніше прогріти повітря і землю. Взимку Сонце швидше закочується, тому температура стає нижче.
У випадку, якби земна орбіта була кругової, але вісь обертання нашої планети все ж була нахилена до площини орбіти то, в зазначених умовах спостережень, Сонце на небесній сфері буде рухатися по лінії на північ або на південь щодо небесного екватора в діапазоні від 230,45 пн.ш. до 230,45 пд.ш. При цьому воно буде строго повторювати свою траєкторію при переміщенні, як в одну, так і в іншу сторону.
Змінність швидкості руху Землі по орбіті відображається нерівномірністю переміщення Сонця по екліптиці на небі (див. Рівняння часу). Тому Сонце до вибраного моменту спостереження або не досягає, або мине деяку особливу точку і лінія розгортається в фігуру схожу на вісімку. Особлива точка, в якій Сонце виявляється два рази в рік, розташовується в місці з`єднання верхньої і нижньої частини вісімки - Аналемма. Це час доводиться на середину квітня і самий кінець серпня кожного року. Час запізнення прибуття Сонця в «особливу точку» в різні дні по-різному, але може досягати 14 хвилин 19 секунд, а час випередження - може досягати 16 хвилин 30 секунд. Це означає, що в кутовій мірі, ширина Аналемма на небі становить 7,7 градуса.
На форму Аналемма впливає наявний між деякими важливими календарними датами зрушення. Земля проходить точку перигелію 2-го січня і в цей час швидкість руху Сонця по екліптиці на небесній сфері максимальна, а точку Офелія - 3- го липня швидкість руху Сонця по екліптиці - мінімальна. З іншого боку день зимового сонцестояння припадає на 22 грудня, а день літнього сонцестояння припадає на 22 червня (див. Точки сонцестояння). У північній півкулі Землі на ці дні припадають моменти, коли Сонце займає свої самі низьке і високе положення над горизонтом, відповідно. Одинадцяти добовий зсув між зазначеними двома літніми і двома зимовими датами визначає несиметричність вісімки - Аналемма.
Ну і наостанок, кілька красивих картинок:
В даному випадку 17 окремих знімків були зроблені в 2:31 всесвітнього часу в 17 різних днів між 2 квітня і 16 вересня. Фотограф вибрав вид на схід, на що сходить над Каспійським морем Сонце. Фотографії зроблені в Азербайджані, з набережної в порту Баку.
Тут показана Аналемма з повним сонячним затемненням. Фотографи назвали її Тутулеммой, від турецького слова, що позначає затемнення. Послідовність фотографій була отримана в Туреччині починаючи з 2005 року. Основний знімок послідовності був зроблений під час повної фази сонячного затемнення в турецькому місті Сіде 29-го березня 2006 року. Під час повної фази була видна Венера, її можна знайти на зображенні внизу праворуч.
Місячна Аналемма
Особливості руху Місяця дозволяють створити зображення з кривою нагадує Аналемма, фотографуючи її кожен день протягом місяця за місячним календарем. Фотографії були зроблені Річі Річансом на півдні США. Найпівденніша права точка відповідає сходу повного Місяця, а сама ліва верхня точка - молодика. Цікаво, що знімки тонкого півмісяця робилися в світлий час доби.
марсіанська Аналемма
