Эклиптика и её значение в астрономии¶

Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца среди звёзд. Эклиптика представляет собой проекцию плоскости орбиты Земли вокруг Солнца на небесную сферу. Название происходит от греческого слова «ἔκλειψις» (затмение), поскольку именно вблизи этой линии происходят солнечные и лунные затмения.

¶Основные характеристики

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом примерно 23°26′. Этот угол, называемый наклонением эклиптики к экватору, не является постоянной величиной: вследствие прецессии земной оси он медленно изменяется с периодом около 41 000 лет, колеблясь в пределах от 22° до 24,5°. В настоящее время наклонение составляет 23°26′21,4″ и постепенно уменьшается примерно на 0,47″ в год.

Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками равноденствий. В точке весеннего равноденствия (созвездие Рыб) Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, в точке осеннего равноденствия (созвездие Девы) — из северного в южное. Точки эклиптики, наиболее удалённые от экватора, называются точками солнцестояний: летнего (созвездие Тельца) и зимнего (созвездие Стрельца).

¶Зодиакальные созвездия

Вдоль эклиптики расположены 13 созвездий, через которые проходит видимый путь Солнца в течение года. Двенадцать из них образуют классический зодиакальный пояс: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы. Тринадцатое созвездие — Змееносец — расположено между Скорпионом и Стрельцом; Солнце проходит через него с 30 ноября по 17 декабря. Астрономический зодиакальный пояс не совпадает с астрологическим, поскольку последний основан на делении эклиптики на 12 равных секторов по 30°, не учитывающих реальные размеры созвездий.

¶Координатная система

Эклиптика служит основой эклиптической системы небесных координат. В этой системе положение светила определяется двумя координатами: эклиптической широтой (угловое расстояние от плоскости эклиптики, от 0° до 90°) и эклиптической долготой (угловое расстояние от точки весеннего равноденствия, измеряемое вдоль эклиптики от 0° до 360°). Эклиптическая система координат удобна для расчёта движения планет, поскольку их орбиты лежат в плоскостях, близких к плоскости эклиптики.

¶Движение планет

Плоскости орбит планет Солнечной системы наклонены к плоскости эклиптики на небольшие углы. Наиболее значительное наклонение имеет орбита Меркурия — около 7°, тогда как орбиты большинства других планет отклоняются менее чем на 3,5°. Поэтому при наблюдениях с Земли все планеты, а также Луна всегда видны вблизи эклиптики, в пределах пояса шириной около 16°.

¶Наклон оси Земли

Наклон эклиптики к небесному экватору непосредственно связан с наклоном оси вращения Земли к плоскости её орбиты. Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости орбиты на те же 23,44°. Именно этот наклон обусловливает смену времён года: в течение года Солнце попеременно освещает преимущественно северное или южное полушарие, что приводит к изменению продолжительности дня и высоты Солнца над горизонтом.

¶Историческое значение

Представление об эклиптике сложилось в глубокой древности. Вавилонские астрономы ещё во II тысячелетии до н. э. разделили путь Солнца на 12 частей, соответствующих месяцам. Древнегреческий астроном Гиппарх во II веке до н. э. определил наклонение эклиптики к экватору с высокой для своего времени точностью. В эпоху Возрождения Николай Коперник, создавая гелиоцентрическую систему мира, объяснил видимое движение Солнца по эклиптике обращением Земли вокруг Солнца.

¶Прецессия и нутация

Точки равноденствий не остаются неподвижными на небесной сфере. Вследствие прецессии земной оси — медленного конического движения оси вращения Земли под действием гравитации Луны и Солнца — точки равноденствий смещаются вдоль эклиптики на запад примерно на 50,3″ в год, совершая полный оборот за 25 800 лет. Кроме того, на прецессионное движение накладываются небольшие периодические колебания — нутация, вызванная изменением положения плоскости лунной орбиты относительно эклиптики. Амплитуда главного члена нутации составляет около 9,2″ с периодом 18,6 лет.

¶Современное применение

В современной астрономии эклиптика используется как основная плоскость отсчёта при расчёте орбит тел Солнечной системы. Эфемериды планет и астероидов приводятся в эклиптической системе координат. При планировании космических миссий учитывается положение плоскости эклиптики: орбитальные плоскости космических аппаратов, направляющихся к другим планетам, обычно лежат вблизи этой плоскости для минимизации затрат топлива. Для наблюдений Солнца и планет применяются космические телескопы, размещаемые в точках Лагранжа системы Земля—Солнце, также расположенных в плоскости эклиптики.