stringtranslate.com

Равноденствие

Солнечное равноденствие — это момент времени, когда Солнце пересекает экватор Земли , то есть появляется прямо над экватором, а не к северу или югу от экватора. В день равноденствия Солнце, кажется, восходит «точно на востоке» и заходит «точно на западе». Это происходит дважды в год, около 20 марта и 23 сентября . [a]

Точнее, равноденствие традиционно определяется как время, когда плоскость экватора Земли проходит через геометрический центр диска Солнца . [7] [8] Эквивалентно, это момент, когда ось вращения Земли прямо перпендикулярна линии Солнце-Земля, не наклоняясь ни к Солнцу, ни от него. В наше время [ когда ? ] , поскольку Луна (и в меньшей степени планеты) заставляет орбиту Земли немного отклоняться от идеального эллипса , равноденствие официально определяется более регулярной эклиптической долготой Солнца, а не его склонением . Моменты равноденствий в настоящее время определяются как моменты, когда видимая геоцентрическая долгота Солнца составляет 0° и 180°. [9]

Слово происходит от латинского aequinoctium , от aequus (равный) и nox (ночь). В день равноденствия день и ночь имеют примерно одинаковую продолжительность по всей планете. Вопреки распространенному мнению, [10] [11] они не совсем равны из-за углового размера Солнца, атмосферной рефракции и быстро меняющейся продолжительности дня, которая происходит на большинстве широт вокруг равноденствий. Задолго до того, как задумать это равенство, экваториальные культуры отмечали день, когда Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе , и действительно это происходит в день, ближайший к астрономически определенному событию. Как следствие, согласно правильно построенным и выровненным солнечным часам , продолжительность дня составляет 12 часов.

В Северном полушарии мартовское равноденствие называется весенним или осенним равноденствием, а сентябрьское — осенним или зимним равноденствием. В Южном полушарии все наоборот. В течение года равноденствия чередуются с солнцестояниями . Високосные годы и другие факторы приводят к тому, что даты обоих событий немного различаются. [12]

Нейтральные по отношению к полушарию названия — северное равноденствие для мартовского равноденствия , указывающее, что в этот момент солнечное склонение пересекает небесный экватор в северном направлении, и южное равноденствие для сентябрьского равноденствия , указывающее, что в этот момент солнечное склонение пересекает небесный экватор в южном направлении.

Продолжительность дня быстрее всего увеличивается в день весеннего равноденствия и быстрее всего уменьшается в день осеннего равноденствия.

Равноденствия на Земле

Общий

Систематически наблюдая восход солнца , люди обнаружили, что он происходит между двумя крайними точками на горизонте , и в конце концов отметили среднюю точку между ними. Позже было установлено, что это происходит в день, когда продолжительность дня и ночи практически равна, а слово «равноденствие» происходит от латинского aequus , что означает «равный», и nox , что означает «ночь».

В северном полушарии весеннее равноденствие (март) традиционно отмечает начало весны в большинстве культур и считается началом Нового года в ассирийском календаре , индуистском и персидском или иранском календарях , [b] в то время как осеннее равноденствие (сентябрь) отмечает начало осени. [13] Древнегреческие календари также имели начало года либо в осеннее, либо в весеннее равноденствие, а некоторые в солнцестояния. Антикитерский механизм предсказывает равноденствия и солнцестояния. [14]

Равноденствия — единственные времена, когда солнечный терминатор («граница» между ночью и днем) перпендикулярен экватору. В результате северное и южное полушария освещены одинаково.

По той же причине это также время, когда Солнце восходит для наблюдателя на одном из полюсов вращения Земли и заходит на другом. В течение короткого периода, длящегося примерно четыре дня, и Северный, и Южный полюса находятся в дневном свете. [c] Например, в 2021 году восход солнца на Северном полюсе произойдет 18 марта в 07:09 UTC, а закат на Южном полюсе — 22 марта в 13:08 UTC. Также в 2021 году восход солнца на Южном полюсе произойдет 20 сентября в 16:08 UTC, а закат на Северном полюсе — 24 сентября в 22:30 UTC. [15] [16]

Другими словами, равноденствия — это единственные времена, когда подсолнечная точка находится на экваторе, то есть Солнце находится точно над головой в точке на экваториальной линии. Солнечная точка пересекает экватор, двигаясь на север во время мартовского равноденствия и на юг во время сентябрьского равноденствия.

Дата

Когда Юлий Цезарь установил юлианский календарь в 45 г. до н. э., он установил 25 марта в качестве даты весеннего равноденствия; [17] это уже был начальный день года в персидском и индийском календарях. Поскольку юлианский год длиннее тропического года в среднем примерно на 11,3 минуты (или на 1 день за 128 лет), календарь «дрейфовал» относительно двух равноденствий – так что в 300 г. н. э. весеннее равноденствие приходилось примерно на 21 марта, а к 1580-м гг. н. э. оно сместилось назад на 11 марта. [18]

Этот дрейф побудил папу Григория XIII установить современный григорианский календарь . Папа хотел продолжать соответствовать указам Никейского собора 325 г. н. э. относительно даты Пасхи , что означало, что он хотел переместить весеннее равноденствие на дату, на которую оно приходилось в то время (21 марта — день, отведенный ему в пасхальной таблице юлианского календаря), и поддерживать его около этой даты в будущем, чего он добился, сократив количество високосных лет со 100 до 97 каждые 400 лет. Однако оставалось небольшое остаточное отклонение даты и времени весеннего равноденствия примерно на ±27 часов от его среднего положения, фактически все потому, что распределение 24-часовых вековых високосных дней вызывает большие скачки (см. високосное солнцестояние григорианского календаря ).

Современные даты

Даты равноденствий постепенно изменяются в течение цикла високосного года, поскольку григорианский календарный год не соизмерим с периодом обращения Земли вокруг Солнца. Только после полного григорианского цикла високосного года в 400 лет времена года начинаются примерно в одно и то же время. В 21 веке самое раннее мартовское равноденствие будет 19 марта 2096 года, а самое позднее — 21 марта 2003 года. Самое раннее сентябрьское равноденствие будет 21 сентября 2096 года, а самое позднее — 23 сентября 2003 года ( всемирное время ). [12]

Имена

Продолжительность равноденственного дня и ночи

Контурная диаграмма продолжительности светового дня в зависимости от широты и дня года, показывающая приблизительно 12 часов светового дня на всех широтах во время равноденствий.
Земля в день равноденствия в сентябре 2022 года

В день равноденствия центр Солнца проводит примерно одинаковое количество времени над и под горизонтом в каждом месте на Земле, поэтому ночь и день [d] имеют примерно одинаковую продолжительность. Восход и закат можно определить несколькими способами, но широко распространенное определение — это время, когда верхняя часть Солнца находится на одном уровне с горизонтом. [28] Согласно этому определению, день длиннее ночи в равноденствия: [7]

  1. С Земли Солнце выглядит как диск, а не как точка света, поэтому, когда центр Солнца находится ниже горизонта, его верхний край может быть виден. Восход Солнца , который начинается днем, происходит, когда верхняя часть диска Солнца появляется над восточным горизонтом . В этот момент центр диска все еще находится ниже горизонта.
  2. Атмосфера Земли преломляет солнечный свет. В результате наблюдатель видит дневной свет до того, как верхняя часть диска Солнца появится над горизонтом.

В таблицах восхода/заката предполагается, что атмосферная рефракция составляет 34 угловые минуты, а предполагаемый полудиаметр (видимый радиус ) Солнца составляет 16  угловых минут . (Видимый радиус немного меняется в зависимости от времени года, немного больше в перигелии в январе, чем в афелии в июле , но разница сравнительно мала.) Их сочетание означает, что когда верхний край Солнца находится на видимом горизонте, его центр находится на 50 угловых минут ниже геометрического горизонта, который является пересечением с небесной сферой горизонтальной плоскости через глаз наблюдателя. [29]

Эти эффекты делают день примерно на 14 минут длиннее ночи на экваторе и еще длиннее к полюсам. Реальное равенство дня и ночи происходит только в местах, достаточно удаленных от экватора, чтобы иметь сезонную разницу в продолжительности дня не менее 7 минут, [30] фактически происходящую несколько дней ближе к зимней стороне каждого равноденствия. Одним из результатов этого является то, что на широтах ниже ±2,0 градуса все дни года длиннее ночей. [31]

Время заката и восхода солнца меняется в зависимости от местоположения наблюдателя ( долготы и широты ), поэтому даты, когда день и ночь равны, также зависят от местоположения наблюдателя.

Третья поправка для визуального наблюдения восхода (или заката) солнца — это угол между видимым горизонтом, который видит наблюдатель, и геометрическим (или чувственным) горизонтом. Это известно как наклон горизонта и варьируется от 3 угловых минут для наблюдателя, стоящего на берегу моря, до 160 угловых минут для альпиниста на Эвересте. [32] Эффект большего наклона на более высоких объектах (достигающий более 2½° дуги на Эвересте) объясняет явление, когда снег на вершине горы становится золотым на солнце задолго до того, как нижние склоны будут освещены.

Дата, в которую день и ночь абсолютно одинаковы, известна как эквилюкс ; неологизм , который, как полагают, был придуман в 1980-х годах, получил более широкое признание в 21 веке. [e] При самых точных измерениях истинное эквилюкс встречается редко, потому что продолжительность дня и ночи меняется быстрее, чем в любое другое время года вокруг равноденствий. В средних широтах дневной свет увеличивается или уменьшается примерно на три минуты в день в равноденствия, и, таким образом, соседние дни и ночи достигают друг друга только в пределах одной минуты. Дата ближайшей аппроксимации эквилюкса немного варьируется в зависимости от широты; в средних широтах это происходит за несколько дней до весеннего равноденствия и после осеннего равноденствия в каждом соответствующем полушарии. [37]

Полярные сияния

Зеркально- сопряженные полярные сияния наблюдались во время равноденствий. [38]

Культурные аспекты

Равноденствия иногда считаются началом весны и осени. Ряд традиционных праздников урожая отмечают в день равноденствия.

Люди в таких странах, как Иран, Афганистан, Таджикистан, празднуют Навруз , который является весенним равноденствием в северном полушарии. Этот день отмечает новый год по календарю солнечной хиджры .

Религиозная архитектура часто определяется равноденствием; равноденствие в Ангкор-Вате , во время которого солнце встает в идеальной линии над Ангкор-Ватом в Камбодже, является одним из таких примеров. [39]

Католические церкви , начиная с рекомендаций Карла Борромео , часто выбирали равноденствие в качестве точки отсчета для ориентации церквей . [40]

Воздействие на спутники

Одним из эффектов равноденственных периодов является временное нарушение работы спутников связи . Для всех геостационарных спутников есть несколько дней вокруг равноденствия, когда Солнце проходит прямо позади спутника относительно Земли (т.е. в пределах ширины луча антенны наземной станции) в течение короткого периода каждый день. Огромная мощность Солнца и широкий спектр излучения перегружают приемные цепи наземной станции шумом и, в зависимости от размера антенны и других факторов, временно нарушают или ухудшают цепь. Продолжительность этих эффектов варьируется, но может составлять от нескольких минут до часа. (Для заданного диапазона частот большая антенна имеет более узкую ширину луча и, следовательно, испытывает более короткие окна «отключения Солнца».) [41]

Спутники на геостационарной орбите также испытывают трудности с поддержанием питания во время равноденствия, поскольку им приходится проходить через тень Земли и полагаться только на питание от батареи. Обычно спутник движется либо к северу, либо к югу от тени Земли, поскольку в другое время ось Земли не перпендикулярна линии от Земли к Солнцу. Во время равноденствия, поскольку геостационарные спутники расположены над экватором, они находятся в тени Земли в течение самого длительного периода в течение всего года. [42]

Равноденствия на других планетах

Когда Сатурн находится в состоянии равноденствия, его кольца отражают мало солнечного света, как видно на этом снимке, сделанном Кассини в 2009 году.

Равноденствия определяются на любой планете с наклонной осью вращения. Ярким примером является Сатурн, где равноденствие помещает его кольцевую систему ребром к Солнцу. В результате они видны только как тонкая линия, если смотреть с Земли. Если смотреть сверху — вид, увиденный во время равноденствия впервые с космического зонда Кассини в 2009 году — они получают очень мало солнечного света ; на самом деле, они получают больше планетарного света, чем света от Солнца . [43] Это явление происходит в среднем раз в 14,7 года и может длиться несколько недель до и после точного равноденствия. Последнее равноденствие Сатурна было 11 августа 2009 года, а следующее произойдет 6 мая 2025 года. [44]

Последние равноденствия на Марсе были 12 января 2024 года (северная осень) и 26 декабря 2022 года (северная весна). [45]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Эта статья следует общепринятому стилю Википедии, подробно описанному в Manual of Style/Dates and numbers#Julian and Gregorian calendars ; даты до 15 октября 1582 года даны по юлианскому календарю, а более поздние — по григорианскому. Даты до 1 марта 8 года нашей эры даны по юлианскому календарю, как принято в Риме; существует неопределенность в несколько дней, когда эти ранние даты преобразуются в пролептический юлианский календарь .
  2. ^ Год в иранском календаре начинается с Навруза , что означает «новый день».
  3. ^ Это возможно, поскольку атмосферная рефракция «поднимает» видимый диск Солнца выше его истинного положения на небе.
  4. ^ Здесь «день» относится к моменту, когда Солнце находится над горизонтом.
  5. ^ До 1980-х годов не существовало общепринятого термина для этого явления, и слово «equilux» чаще использовалось как синоним слова «isophot». [33] Новое значение слова «equilux» является современным (ок. 1985–1986 гг.) и обычно не подразумевается: технические справочники с начала 20-го века (ок. 1910 г.) использовали термины «equilux» и «isophot» взаимозаменяемо для обозначения «равного освещения» в контексте кривых, показывающих, насколько интенсивно осветительное оборудование будет освещать поверхность. См., например, Walsh (1947). [34] Самое раннее подтвержденное использование современного значения было в сообщении в группе Usenet net.astro, [35] которое относится к «обсуждению в прошлом году, изучавшему причины, по которым equilux и equinox не совпадают». Использование этого конкретного псевдолатинского протологизма можно проследить только у крайне небольшого числа (менее шести) преимущественно американцев США в таких онлайн-СМИ в течение следующих 20 лет до его более широкого принятия в качестве неологизма (около 2006 г.), а затем его последующего использования более крупными организациями (около 2012 г.) [36] .

Ссылки

  1. ^ Отдел астрономических приложений USNO . «Времена года на Земле — равноденствия, солнцестояния, перигелий и афелий» . Получено 1 августа 2022 г.
  2. ^ "Солнцестояния и равноденствия: 2001–2100". AstroPixels.com . 20 февраля 2018 г. . Получено 21 декабря 2018 г. .
  3. ^ Равноденствие печатных плат в 1583 и 2999 годах.
  4. ↑ Солнцестояние 1583–2999 гг.
  5. ^ Осеннее равноденствие 1583–2999 гг.
  6. ^ Зимнее солнцестояние
  7. ^ ab "Equinoxes". Astronomical Information Center . United States Naval Observatory . 14 июня 2019 г. Архивировано из оригинала 21 августа 2019 г. Получено 9 июля 2019 г. В день равноденствия геометрический центр солнечного диска пересекает экватор, и эта точка находится над горизонтом в течение 12 часов по всей Земле. Однако Солнце — это не просто геометрическая точка. Восход солнца определяется как момент, когда передний край солнечного диска становится видимым на горизонте, тогда как закат — это момент, когда задний край диска исчезает за горизонтом. Это моменты первого и последнего прямого солнечного света. В это время центр диска находится под горизонтом. Кроме того, атмосферная рефракция заставляет солнечный диск казаться выше на небе, чем если бы у Земли не было атмосферы. Таким образом, утром верхний край диска виден в течение нескольких минут, прежде чем геометрический край диска достигнет горизонта. Аналогично, вечером верхний край диска исчезает через несколько минут после того, как геометрический диск проходит под горизонтом. Время восхода и захода Солнца в альманахах рассчитывается для нормальной атмосферной рефракции в 34 минуты дуги и полудиаметра диска в 16 минут дуги. Таким образом, в табличное время геометрический центр Солнца фактически находится на 50 минут дуги ниже регулярного и свободного горизонта для наблюдателя на поверхности Земли в ровной области
  8. ^ "ESRL Global Monitoring Division - Global Radiation Group". NOAA . www.esrl.noaa.gov . Министерство торговли США . Получено 9 июля 2019 г. .
  9. ^ Астрономический альманах . Военно-морская обсерватория США . 2008. Глоссарий.
  10. ^ Гризер, Джастин (22 сентября 2014 г.). «Осень наступает: осеннее равноденствие, объясненное в шести изображениях». The Washington Post . Архивировано из оригинала 8 июня 2021 г. Получено 29 июня 2024 г.
  11. ↑ Плэйт, Фил (22 сентября 2023 г.). «Равноденствие — это не то, что вы думаете». Scientific American . Получено 29 июня 2024 г.
  12. ^ ab Yallop, BD; Hohenkerk, CY; Bell, SA (2013). «Астрономические явления». В Urban, SE; Seidelmann, PK (ред.). Пояснительное дополнение к астрономическому альманаху (3-е изд.). Mill Valley, CA: University Science Books. стр. 506–507. ISBN 978-1-891389-85-6.
  13. ^ "Мартовское равноденствие – день и ночь почти равны". Время и дата . 2017. Получено 22 мая 2017 .
  14. ^ Freeth, T., Bitsakis, Y., Moussas, X., Seiradakis, JH, Tselikas, A., Mangou, H., ... и Allen, M. (2006). Расшифровка древнегреческого астрономического калькулятора, известного как Антикитерский механизм. Nature , 444 (7119), 587-591.
  15. ^ Время восхода и захода Солнца в 90°00'N, 0°00'E (Северный полюс), timeanddate.com
  16. ^ Время восхода и захода Солнца в 90°00'S, 0°00'E (Южный полюс), timeanddate.com
  17. ^ Блэкберн, Бонни Дж.; Холфорд-Стревенс, Леофранк (1999). Оксфордский компаньон года . Oxford University Press. стр. 135. ISBN 0-19-214231-3.Перепечатано с исправлениями в 2003 г.
  18. ^ Ричардс, Э. Г. (1998). Картографирование времени: календарь и его история . Oxford University Press. С. 250–251. ISBN 978-0192862051.
  19. ^ Скай, Мишель (2007). Богиня жива!: Приглашение кельтских и скандинавских богинь в вашу жизнь. Llewellyn Worldwide. стр. 69 и далее. ISBN 978-0-7387-1080-8.
  20. ^ Кертис, Говард Д. (2013). Орбитальная механика для студентов-инженеров. Butterworth-Heinemann. стр. 188 и далее. ISBN 978-0-08-097748-5.
  21. ^ Grewal, Mohinder S.; Weill, Lawrence R.; Andrews, Angus P. (2007). Глобальные системы позиционирования, инерциальная навигация и интеграция. John Wiley & Sons. стр. 459 и далее. ISBN 978-0-470-09971-1.
  22. ^ Боудич, Натаниэль (2002). Американский практический навигатор: воплощение навигации. Национальное агентство по картографии и визуализации. Paradise Cay Publications. стр. 229 и далее. ISBN 978-0-939837-54-0.
  23. ^ Исследование Земли. Allied Publishers. 2016. стр. 31 и далее. ISBN 978-81-8424-408-3.
  24. ^ Ла Рок, Паула (2007). О словах: Взгляд на то, как работают наши слова, а как нет. Marion Street Press. С. 89 и далее. ISBN 978-1-933338-20-0.
  25. ↑ Популярная астрономия. 1945.
  26. ↑ Заметки и вопросы. Издательство Оксфордского университета. 1895.
  27. ^ Сферическая астрономия. Krishna Prakashan Media. стр. 233 и далее. GGKEY:RDRHQ35FBX7.
  28. ^ Форсайт, Уильям К.; Рикель, Эдвард Дж.; Шталь, Рэндал С.; Ву, Хсин-и; Скулфилд, Роберт М. (1995). "Сравнение моделей для продолжительности дня как функции широты и дня года" (PDF) . Экологическое моделирование . 80 (1): 87–95. Bibcode :1995EcMod..80...87F. doi :10.1016/0304-3800(94)00034-F.
  29. ^ Seidelman, P. Kenneth, ред. (1992). Пояснительное приложение к Астрономическому альманаху . Mill Valley, CA: University Science Books. стр. 32. ISBN 0-935702-68-7.
  30. ^ "Восход и закат". 21 октября 2002 г. Получено 22 сентября 2017 г.
  31. ^ «Подробности расчета солнечной активности Лаборатории глобального мониторинга NOAA».
  32. ^ Бигерт, Марк (21 октября 2015 г.). «Коррекция измерений секстанта для наклона». Math Encounters (блог) . Получено 22 сентября 2017 г.
  33. ↑ Оуэнс, Стив (20 марта 2010 г.). «Equinox, Equilux и Twilight Times». Dark Sky Diary (блог) . Получено 31 декабря 2010 г.
  34. ^ Уолш, Джон Уильям Тюдор (1947). Учебник светотехники (средний уровень). И. Питман.
  35. ^ «Приближается весеннее равноденствие». net.astro . 14 марта 1986 г.
  36. ^ «Равноденствие и солнцестояние». Метеорологическое бюро Великобритании.
  37. ^ «В равноденствие день и ночь равны?». earthsky.org . 19 марта 2024 г. Получено 23 июня 2024 г.
  38. ^ Дэвис, Нил (1992). Справочник наблюдателя за полярным сиянием . Издательство Университета Аляски. С. 117–124. ISBN 0-912006-60-9.
  39. ^ ДиБиасио, Джейм (15 июля 2013 г.). История Ангкора. Silkworm Books. ISBN 978-1-63102-259-3.
  40. ^ Джонсон, Уолтер (18 ноября 2011 г.). Byways in British Archaeology. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-22877-0.
  41. ^ "Спутниковые помехи Солнца". Intelsat . Получено 20 марта 2019 г.
  42. ^ Абрахамян, Дэвид (17 апреля 2018 г.). «Как на спутники влияют весенние и осенние равноденствия». Viasat, Inc. Получено 20 марта 2019 г.
  43. ^ "PIA11667: The Rite of Spring". Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт . Получено 21 марта 2014 г.
  44. ^ Lakdawalla, Emily (7 июля 2016 г.). «Оппозиции, соединения, времена года и пересечения плоскостей колец планет-гигантов». Планетарное общество . Получено 31 января 2017 г.
  45. ^ "Марсианский календарь". Планетарное общество .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Равноденствие» .
Найдите значение слова «равноденствие» в Викисловаре, бесплатном словаре.
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с Равноденствием .