Күннің көрінерлік жылдық қозғалысы және уақытты өлшеу. Практикалық астрономия негіздері
Астраномия курсының қарастырып отырған бөліміндегі Күннің көрінерлік жылдық қозғалысы мен уақытты есептеу системалары құбылыстары туралы мағлұматтарды ұғыну қиынға соғады.
Күннің көрінерлік жылдық қозғалысын, бұл қозғалыстың себебі мен салдарларын айқын түсіну үшін ең алдымен қозғалыстың салыстырмалылығын еске түсіру қажет: қозғалыстағы және өзінің қозғалысын сезбейтін бақылаушы үшін оның өзімен байланысы жоқ, басқа денелер қозғалатын сияқты көрінеді. Қателеспеу және Жерді қозғалмайды деп есептемеу үшін оқулықтардан Жердің Күнді айнала қозғалатындығының дәлелдемелері келтірілген тақырыптарды оқып алу қажет. Содан кейін аспан сферасы, аспанның сфералық координаттары материалдарын қайталап, бақылаушы Жермен бірге Күнді айнала жыл бойы қозғалатындығын ескере отырып, Аспан сферасындағы Күннің күнделікті орнын бақылаудағы бақылаушы өзінің ролін елестету керек. Сонда Күн аспанда бір орнында тұрмай, бақылаушы қандай бұрыштық жылдамдықпен, яғни Жер қозғалатын болса, сондай жылдамдықпен орын ауыстыруы керек екендігі шығады. Жер жуықтап Күнді 365 тәулікте бір айналым жасайтындықтан, толық айналым 360° құрайды, олай болса Жер тәулігіне өз орбитасы бойымен тәулігіне жуықтап 1° доғаға жылжиды. Сондықтан Күн де тәулік сайын аспанда жуықтап 1°-қа жылжып отырады. Бұл құбылыс шындығында да байқалады: Күн жұлдыздар алқабында жәймен күн сайын жуықтап 1°-қа Батыстан Шығысқа қарай жылжып отырады. Сонымен егер жылдың қандай да бір күнінде Күн күннің жанында орналасқан қандай да бір жұлдызбен бір мезгілде горизонттан жоғары көтерілетін болса, онда Күн бататын мезетте сол жұлдыздан шығысқа қарай жуықтап 0°, 5-қа қашықтайды (алшақтайды), және де жұлдыз Күннен 2 минут ерте батады (10 = 4М). Келесі күні Күншығарда Күн сол жұлдыздан шығысқа қарай тағыда 0°,5-қа алшақтайды, яғни күннен 4м бұрын шығатын жұлдыздан 1°-қа шығыста болады. Бұл құбылыс жыл бойы үздіксіз болады да Күн бір жылда аспан сферасында толық бір айналым жасайды.
Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы Жердің нақты жылдық айналысынан болатындықтан Күн жердің орбита жазықтығы деп аталатын Жер қозғалатын жазықтықта қозғалады. Бұл жазықтық аспан сферасын эклиптика деп аталатын үлкен шеңбер бойымен қияды. Ал күннің жылдық көрінерлік қозғалысы осы эклиптика бойымен болады. Бұдан мынадай үш өте маңызды қорытынды шығады:
1) Эклиптика жазықтығы - бұл жер орбитасы жазықтығы;
2) Бақылаулардан эклиптика аспан экваторына 23° 27` бұрышпен
көлбегендігі анықталған, олай болса жер экваторы жазықтығы жер
орбитасы жазықтығына осындай бұрышпен көлбеген; басқаша айтқанда,
бұл Жерде жыл маусымдарының ауысуы мен жылулық белдеулердің
таралу құбылыстарында шешуші роль атқаратын жер осінің жер
орбитасы жазықтығына көлбеулігін дәлелдейді.
3) Жердің Күннің айналысында айналмалы емес қисық сызықты
ілгерлемелі қозғалысы туралы сөз болып отырғандықтан, Жердің өз
орбитасы бойымен қозғалысы бағыты күннің эклиптика бойымен
қозғалысы бағытында, яғни батыстан шығысқа қарай, егер Жердің солтүстік полюсінен қараса сағат тілі бағытына қарама - қарсы бағытта болады.
Бөлімнің материалдарын оқығанда Күннің экваториальдың координаттарының үздіксіз өзгерісіне және осы өзгерістер салдарына назар аудару қажет: жылдың әртүрлі күндеріндегі күннің талтүстік және түнжарымдық биіктіктерінің айырмашылығы, жыл бойы горизонт бойымен Күннің шығу және бату нүктелерінің симметриялы орын ауыстыруы, күн мен түннің ұзақтығының өзгерісі және осылардың нәтижесінде жыл маусымдарының ауысуы.
Жыл мезгілдерінің ауысуының себептерін түсіндіргенде қыстың соңы мен көктемнің басы деп неге 21 наурызда белгілейді деген сұрақ тууы мүмкін. Шындығында егер 21 наурыз қыс пен жаз шекарасы болатын болса осы кезде қатты аяз да немесе жылы ауа раиы болуы түсініксіздеу сияқты.
21 наурыз астрономиялық көктемнің басы, ол өзгермелі және сенімсіз ауа райы белгілерімен байланысты емес. Жыл мезгілдерінің ауысу мерзімдерін қабылдағанда астрономдар метеорогиялық емес, Күннің тал түстегі биіктігімен соған байланысты күн ұзақтығы астрономиялық құбылыстарды басшылыққа алады.
21 наурыз Күннің жылдық басқа күндерінен айырмашылығы, бұл кезде жарық пен көленке шекарасы біздің планетамыздың екі географиялық полюстері арқылы өтеді. Бұған мынадай көрнекі мысал келтіруге болады - қолға глобусты алып шамға қарай ұстаймыз, сонда жарықталыну шек арасы Жер меридианы сызығы бойымен экватор және параллельдерге тік бұрышпен қиылысатындығына көз жеткізүге болады. Глобусты сол орында өз осінен айналдырсақ глобус бетініңәр бір нүктесі шеңбер бойымен қозғала отырып шеңбердің тура жартысында көленке жақтағ екінші жартысында жарық жағында болады. Бұл жылдың берілген уақыт кезенінде күннің ұзақтығы түннің ұзақтығына тең екендігін көрсетеді. Бұл кезенде Күннің Түннің теңдігі жер шарына оңтүстік және солтүстік полюстері аралығындағы барлық нүктелері үшін бірдей.
Міне неге 21 наурыз күнін ерекшелеп алғандағы біздің планетамыздың барлық жерінде күн мен түннің ұзақтығының тендігіннен. Бұл астрономиялық құбылыс - көктемгі күн тенелу деп аталады, бұл жылда жалғыз емес 23 қыркүйек күнінде де осындай құбылыс болады, оны күзгі күн тенелу деп атайы.
16 - сурет
Жыл бойы күн мен түннің ұзақтығын бақылай отырып 23 қыркүйектен бастап солтүстік жарты шарда тәуліктің жарық бөлігі қаранғы бөлігінен қысқара береді және ол жарты жыл бойы жалғасады. 22 желтоқсанда күн ұзақтығы ең қысқы болады сосын күн ұзара береді, 21 наурызда күн мен түн тенеледі. Жылдың қалған жартысында солтүстік жарты шарда күн түннен ұзағырақ болады, ол 22 маусымға дейін созылып 22 маусымда күн ұзақтығы ең үлкен болады, осылай қайталана береді.
Көрсетілген төрт күн жылдық астрономиялық мауcымдарының басы мен соңын көрсетеді. Солтүстік жарты шардағы орындар үшін:
21 наурыз - күн түнге тең, көктемнің басы.
22 маусым - ең ұзақ күн, жаздың басы.
23 қыркүйек - күн түнге тең, күздің басы.
22 желтоқсан - ең қысқы күн, қыстың басы.
Экватордың екінші жағында, яғни жердің оңтүстік жарты шарында біздің көктемге - күз, біздің жазға - қыс сәйкес келеді.
Жыл маусымдарының ауысуына оқушылар ойлану үшін мынадай сұрақтар беруге болады:
1. Жер шарының қай жерінде жыл бойы күн түнге тең?
Жауабы: экваторда күн түнге тең. Себебі жарықталыну шекарасы жердің кезкелген қалпында экваторды тең екі жартыға бөледі.
2. Экватордағы пунктерде 2 тамызда күн қай уақытта шығады? 27 ақпанда ма ?
Жауабы: Экваторда Күн жыл бойы күнделікті жергілікті уақыт бойынша сағат 6 -да шығады.
Жыл маусымдарының ауысуы мынадай үш себептен болады деп 1-ші бөлімде айтылған:
1) Жердің Күнді айнала қозғалысы.
2) Жердің өз осінен айналуы.
3) Жердің айналу осінің Жер орбитасы жазықтығына көлбеулігі.
Осы үш себептің ішінде шешуші роль атқаратын Жердің айналу осінің көлбеулігі болып табылатындығы мектеп курсында жеткілікті түсіндірілмейді. Сондықтан оқушылардың көпшілігі қыс, жаз болуы Жердің орбитасы эллипс тәрізді болғандықтан деп түсінеді, яғни Күнге Жер жақындайды немесе алыстайды деген сияқты.
Осындай түсінбеушілік болмау үшін оқушыларға төмендегідей сұрақтарға жауап беру арқылы олар да дұрыс түсінік қалыптастыруға болады.
1) Егер Жер осі орбита жазықтығына перпендикуляр болса, қалай
болар еді? Жыл мезгілдері өзгерісі болады ма?
Өзгермейді.
Себебі күн сәулесіне қатысты Жер шары бірдей жағдайда болады, және Жер бетінің әр бір нүктесінде жыл бойы бір маусым иелік етеді.
2) Егер Жер осі орбита жазықтығында жатса қалай болар еді?
Бұл ойша жасалынатын тәжірибеде Жердің айналу осін оның орбита жазықтығына жатқызамыз. Жер Күнді "жатып" айналады деп айтуға болады.
Полюс маңайындағы орында жарты жылдық күн болар еді. Осы жарты жылдық күн бойы Күн горизонттан зенитке дейін спиральды түрде көтеріліп, сосын қайтадан сондай спиральмен горизонтқа қарай төмендеп жарты жылдық түнмен ауысады (16 - сурет). Жарты жылдық күнмен түн үздіксіз көп тәуліктік ымыртпен бөлінген. Күн горизонт астына жасырынбас бұрын бірнеше тәулік бойы горизонтпен сырғанай аспанда айналады. Осындай жаз бойы, қыс бойы жиналған мұздың бәрі еріп кетуі керек.
Орта ендіктерде көктемнің басынан бастап күн ұзара береді де, бір шама уақыттан соң көп тәуліктік күн созылады. Бұл ұзақ күн берілген орын полюстен қанша градус қашықтықта болса, соншалықты тәулікте орнайды да, екі еселенген орын ендігі градусы қанша болса сонша тәулікке созылады.
Осындай сұрақтар жауаптардан соң оқушыларға Жер осінің көлбеулігі мен климаттық жағдайлар арасындағы тығыз байланыс бар екендігі түсінікті болады "Климат" грекше "көлбеулік" деген сөзді білдіреді.
Осындай тақырыптан соң мынадай мәндерді есте сақтау қажет :
1) Эклиптиканың аспан экваторына көлбеулігі ε - 230 27';
2) Күннің эклиптика бойымен тәуліктік қозғалысы шамасы ≈10;
3) Күн теңелу және күн тоқырау күндеріндегі күннің экваторлық координаттарына кесте құрастыру пайдалы.
Кесте
| Жылдың күндері | Күннің экваторлық координаттары α δ 00 0h 230 27` 6h 00 12h 230 27` 6h | |
| 21 наурыз - көктемгі күн теңелу күні күн | α 0° = 0сағ | 0° |
| 22 маусым - жазғы күн тоқырау күні күні күн | 90° = 6 сағ | +23°27' |
| 23 қыркүйек - күзгі күн теңелу күні | 180° = 12сағ | 0° |
| 22 желтоқсан - қысқы күн тоқырау күні күн | 270° = 18сағ | -23°27' |
Уақытты есептеу жүйелері бөлімін оқыту көбіне қиындықтар тудырады. Уақытты есептеу жүйелері материалдарын оқып шығып, білімгерлер барлық жүйелерді бір-бірімен шатыстырады.
Уақытты есептеу жүйелерін оқу алдында экваторлық координата жүйесі туралы материалдарды қайталау, Жердің айналасын, шырақтар кульминикациясы, жәнеКүннің эклиптика бойымен көрінерлік қозғалысын еске түсіру керек. Сонымен бірге уақыт біреу, ұзындық әртүрлі бірлікпен өлшенетіні сияқты, бірақ оны әртүрлі уақыт бірлігімен өлшеуге болатындығын ескерту қажет.
Барлық уақытты есептеу жүйелері географиялық бойлық байланытсы және оны анықтауда парктикада кеңінен қолданылады.
Орташа уақыты негізінде өмірде қолданылатын белдеулік уақыт құрылған: бір сағаттық белдеу негізінде меридиан орташа күн уақыты бойынша жүреді.
Бұл тақырыпта төмендегі мәліметтерді есте сақтау қажет:
Жылдың әртүрлі күндеріндегі
Түн жарымдағы жұлдыздық уақыт жуықтап мынаған тең:
23 наурыз...................12 
22 маусым..................18
22 қыркүйек................0
22 желтоқсан.............. 6
Әрбір тәулік сайын жүлдыздық уақыт орташа уақыттан 3 
56 
-қа, әрбір ай сайын 2 сағатқа алға кетеді;
Орташа тәулікте 24 3 56 жұлдыздық уақыт бар.
Жұлдыздық тәулікте 23 56 04 орташа уақыт бар.
Айлық айда 29,53 тәлік бар;
Жұлдыздық жылда 365 
6 09 09 бар;
Тропикалық жылда 365 5 48 46 
бар;
Григориан күнтізбесі (жаңа стиль) 1582 жылы енгізілді. Күнтізбе бойынша жаңа және ескі стиль күн есебі айырмасы ХҮІ және ХҮІІ ғасырларда 10 тәулікті, ХҮІІІғ-11 тәулікті, ХІХ ғ-12 тәулікті, қазір ХХ ғ және келешек ХХі ғ-13 тәулікті құрайды.
Адамзат қоғамы өмірінде парктикалық астрономия қолданылу аймағы жұмыстар парктикалық астрометрияға қатысты. Бірақ жалпы астрономия курсы көлемінде көптеген астрономиялық құралдармен бақылауларды жүргізуде, барлық практикалық астрономияның қолданыстарын таныстыру мүмкіндігі шектеулі. Соныдқтан парктикалық астрономияның маңызы туралы негізгі түсініктеімен шекетелуге тура келеді.
Құрғақ, су, ауа трассаларын салу, пайдалы қазбаларды іздеу, көптеген өндірістік және ғылыми экспедициялар жұмыстары географиялық картасыз және жер бетінің әртүрлі орындарының географиялық координаттарын білусіз жүзеге асырылуы мүмкін емес. Әзірше географиялық координаталар тек астрономиялық әдіспен ғана анықталады.
Уақытты есептеу жүйелерін жасау және астрономиялық бақылаулардан дәл уақытты жүйелі түрде анықтау, радио арқылы дәл уақыт мезеті белгісін беру де практикалық астрономия міндетіне жатады.
Практикалық астрономияның дәл осы мәселелері, яғни уақытты және географиялық координаттарды анықтауды білімгерлер жақсы меңгеруі қажет. Бұл бөлімнің материалдары сипаттамалы түрде, дегенмен оны жақсы меңгеру үшін бұрын өтілген материалдардың бәрін дерлік міндетті түре\де қайталау қажет. Дәлірек айтқанда аспан сферасы, аспан сфералық координаталары, шырақ кульминикациялары және уақытты есептеу жүйелері туралы мәліметтерді қайталау керек.
Лекция - 6