§ 1. Обертання Землі навколо своєї осі і рух її навколо Сонця. Зміна пір року
У дуже давні часи люди не мали правильного уявлення про форму та розміри нашої планети і про те, яке місце вона займає в просторі. Тепер ми знаємо, що фізична поверхню Землі, що представляє поєднання суші та водних просторів, в геометричному відношенні має досить складну форму; її не можна уявити жодної з відомих і математично вивчених геометричних фігур. На поверхні Землі моря й океани займають близько 71%, а суша - близько 29%; самі ж високі гори і найбільші глибини океанів в порівнянні з розмірами всієї Землі мізерно малі. Так, наприклад, на глобусі діаметром 60 см гора Еверест висотою приблизно 8840 м відіб'ється всього лише дрібкою в 0,25 мм. Тому за загальну - теоретичну - форму Землі беруть тіло, обмежене поверхнею океанів, що знаходиться в спокійному стані, подумки продовженої під усіма материками. Ця поверхня називається геоїд (гео - по-грецьки «земля»). У першому ж наближенні фігуру Землі вважають еліпсоїдом обертання (сфероїд) - поверхнею, утвореної в результаті обертання еліпса навколо своєї осі.
Розміри земної сфероїд визначалися неодноразово, але найбільш фундаментальні з них були встановлені в 1940 р в СРСР Ф. Н. Красовським (1873-1948) і А. А. Ізотовим (1907-1988): за їхніми визначеннями мала вісь земної сфероїд, що збігається з віссю обертання Землі, b = 6356,86 км, а велика піввісь, перпендикулярна малої осі і лежить в площині земного екватора, a = 6378,24 км.
Ставлення = (a - b) / a, зване стисненням земної сфероїд, дорівнює 1 / 298,3.
У 1964 р рішенням Міжнародного астрономічного союзу (MAC) для земного сфероїда прийнято a = 6378,16 км, b = 6356,78 км і = 1: 298,25, що дуже близько до результатів, отриманих радянськими вченими в 1940 р і прийнятими постановою Ради Міністрів СРСР від 7 квітня 1946 р за основні для всіх астрономо-геодезичних і картографічних робіт, які виконуються в нашій країні.
Перебуваючи в будь-якій точці земної поверхні, ми досить скоро виявляємо, що все видиме на небосхилі (Сонце, Місяць, зірки, планети) обертається навколо нас як одне ціле. Насправді це явище здається, воно є наслідком обертання Землі навколо своєї осі із заходу на схід, т. Е. В напрямку, протилежному удаваному добовому обертанню небокраю [7] навколо осі світу, що представляє пряму, паралельну осі обертання Землі, кінцями якої є північний і південний полюси нашої планети. Земля обертається навколо своєї осі можна довести різними способами. Але тепер його можна безпосередньо спостерігати за допомогою космічних апаратів.
У стародавні часи люди вважали, що Сонце, переміщаючись щодо зірок, обходить нашу планету по колу протягом одного року, Земля ж ніби-то нерухома і знаходиться в центрі Всесвіту. Такого ставлення до світобудові дотримувалися і древні астрономи. Воно знайшло відображення в знаменитому творі давньогрецького астронома Клавдія Птолемея (II ст.), Написаному в середині II ст. і відомому під спотвореною назвою «Альмагест» [8] . Така система світу отримала назву геоцентричної (від того ж слова «гео»).
Новий етап у розвитку астрономії починається з опублікування 1543 р книги Миколи Коперника (1473-1543) «Про обертання небесних сфер», в якій викладена геліоцентрична (гелиос - «сонце») система світу, що відображає дійсне будову Сонячної системи. Відповідно до теорії М. Коперника центром світу є Сонце, навколо якого рухаються куляста Земля і всі подібні до неї планети і до того ж в одному напрямку, обертаючись кожна щодо одного зі своїх діаметрів, і що тільки Місяць обертається навколо Землі, будучи його постійним супутником, і разом з останньої рухається навколо Сонця, при цьому приблизно в одній і тій же площині.
Мал. 1. Видимий рух Сонця
Для визначення положення тих чи інших світил на небесній сфері необхідно мати «опорні» точки і лінії. І тут перш за все використовується стрімка лінія, напрям якої збігається з напрямком сили тяжіння. Продовжена вгору і вниз ця лінія перетинає небесну сферу в точках Z і Z '(рис. 1), які називаються відповідно зенітом і надиром.
Велике коло [9] небесної сфери, площина якого перпендикулярна лінії ZZ ', називається математичним або істинним горизонтом [10] . Ось РР ', навколо якої обертається в своєму видимому русі небесна сфера (це її обертання є відображенням обертання Землі), і називається віссю світу: вона перетинає поверхню небесної сфери в двох точках - північному Р і південному Р' полюсах світу.
Велике коло небесної сфери QLQ'F, площина якого перпендикулярна осі світу РР ', є небесним екватором; він ділить небесну сферу на північну і південну півкулі.
Мал. 2. Рух Землі навколо Сонця (66,5 ° - нахил осі Землі, 23,5 ° - нахил екватора до екліптики)
Обертається навколо своєї осі Земля рухається навколо Сонця по шляху, який лежить в площині земної орбіти VLWF. Її історична назва - площину екліптики. По екліптиці відбувається видимий річний рух Сонця. До площини небесного екватора екліптика нахилена під кутом 23 ° 27 '23,5 °; вона перетинає його в двох точках: в точці весняного (Т) і точці осіннього (^) рівнодення. У цих точках Сонце в своєму видимому русі переходить відповідно з південного небесного півкулі в північну (20 або 21 березня) і з північної півкулі в південну (22 або 23 вересня).
Тільки в дні рівнодення (два рази на рік) промені Сонця падають на Землю під прямим кутом до осі її обертання і тому тільки два рази в році день і ніч тривають по 12 годин (рівнодення), а весь інший час року або день коротшими ночі або навпаки [11] . Причиною цього є те, що вісь обертання Землі не перпендикулярна до площини екліптики, а нахилена до неї під кутом 66,5 ° (рис. 2).
