Равноденствие - Equinox

UT дата и время
равноденствий и солнцестояний на Земле
мероприятие равноденствие солнцестояние равноденствие солнцестояние
месяц Март июнь сентябрь Декабрь
год день время день время день время день время
2016 г. 20 04:31 20 22:35 22 14:21 21 год 10:45
2017 г. 20 10:29 21 год 04:25 22 20:02 21 год 16:29
2018 г. 20 16:15 21 год 10:07 23 01:54 21 год 22:22
2019 г. 20 21:58 21 год 15:54 23 07:50 22 04:19
2020 г. 20 3:50 20 21:43 22 13:31 21 год 10:03
2021 г. 20 09:37 21 год 3:32 22 19:21 21 год 15:59
2022 г. 20 15:33 21 год 09:14 23 01:04 21 год 21:48
2023 г. 20 21:25 21 год 14:58 23 06:50 22 3:28
2024 г. 20 03:07 20 20:51 22 12:44 21 год 09:20
2025 г. 20 09:02 21 год 02:42 22 18:20 21 год 15:03
2026 г. 20 14:46 21 год 8:25 23 00:06 21 год 20:50

Равноденствия является моментом времени , когда самолет из Земли «s экватора проходит через геометрический центр Sun » s диска. Это происходит дважды в год, примерно 20 марта и 23 сентября . Другими словами, это момент, когда центр видимого Солнца находится прямо над экватором.

Слово происходит от латинского aequinoctium , от aequus (равный) и nox ( родительный падеж noctis ) (ночь). В день равноденствия дневное и ночное время на всей планете примерно равной продолжительности. Однако они не совсем равны из-за углового размера Солнца, атмосферной рефракции и быстро меняющейся продолжительности дня, которая наблюдается на большинстве широт вокруг равноденствий. Задолго до представления этого равенства примитивные экваториальные культуры отмечали день, когда Солнце встает точно на востоке и садится точно на запад , и действительно, это происходит в день, ближайший к астрономически определенному событию. Как следствие, согласно правильно сконструированным и выровненным солнечным часам продолжительность дневного времени составляет 12 часов.

В северном полушарии , то равноденствия марта называются весенним или весеннее равноденствие , а равноденствия сентября называются осенним или осенью равноденствия. 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.

Нейтральные в полушарии имена - это северное равноденствие для мартовского равноденствия , указывающее, что в этот момент солнечное склонение пересекает небесный экватор в северном направлении, и южное равноденствие для сентябрьского равноденствия , что указывает на то, что в этот момент солнечное склонение пересекает небесное. экватор в южном направлении.

С Луной (и в меньшей степени , в которой планете) приводит к орбите Земли , чтобы немного отличаться от идеального эллипса , равноденствие официально определяются более регулярным Солнце эклиптики долготы , а не его склонением . Моменты равноденствий в настоящее время определяются, когда кажущаяся геоцентрическая долгота Солнца составляет 0 ° и 180 °.

Равноденствия на Земле

Общий

Систематически наблюдая восход солнца , люди обнаружили, что он происходит между двумя крайними точками на горизонте, и в конечном итоге отметили середину между ними. Позже выяснилось, что это происходит в день, когда продолжительность дня и ночи практически равны, а слово «равноденствие» происходит от латинского aequus , что означает «равный», и nox , что означает «ночь».

В северном полушарии весеннее равноденствие (март) традиционно знаменует начало весны в большинстве культур и считается началом Нового года в ассирийском , индуистском и персидском или иранском календарях , а осеннее равноденствие (сентябрь) знаменует начало осени. В древнегреческих календарях также было начало года либо в осеннее, либо в весеннее равноденствие, а в некоторых - во время солнцестояния. Механизм Antikythera предсказывает равноденствия и солнцестояния.

Равноденствия - единственное время, когда солнечный терминатор («край» между днем ​​и ночью) перпендикулярен экватору. В результате одинаково освещены северное и южное полушария .

По той же причине это также время, когда для наблюдателя Солнце восходит на одном из полюсов вращения Земли и заходит на другом. В течение короткого периода, продолжающегося примерно четыре дня, и Северный, и Южный полюса светятся днем. Например, в 2021 году восход солнца на Северном полюсе будет 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 будет 20 сентября в 16:08 UTC, а закат на Северном полюсе - 24 сентября в 22:30 UTC.

Другими словами, равноденствия - единственное время, когда подсолнечная точка находится на экваторе, а это означает, что Солнце находится точно над головой в точке на экваториальной линии. Подсолнечная точка пересекает экватор, двигаясь на север в мартовское равноденствие и на юг в сентябрьское равноденствие.

Дата

Когда Юлий Цезарь установил юлианский календарь в 45 г. до н.э., он установил 25 марта как дату весеннего равноденствия; это уже был день начала 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 «сдвинулся» относительно двух равноденствий - так что в 300 г. н.э. весеннее равноденствие произошло примерно 21 марта. , а к 1580-м годам нашей эры он вернулся к 11 марта.

Этот сдвиг побудил Папу Григория XIII установить современный григорианский календарь . Папа хотел и впредь соблюдать указы Никейского собора 325 г. н.э. относительно даты Пасхи , что означает, что он хотел перенести весеннее равноденствие на дату, на которую оно приходилось в то время (21 марта - это день, выделенный для этой даты). к нему в пасхальной таблице юлианского календаря), и поддерживать его около этой даты в будущем, чего он достиг за счет уменьшения количества 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 центуриальных високосных дней вызывает большие скачки (см. Високосное солнцестояние по григорианскому календарю ).

Современные даты

Даты равноденствий постепенно меняются в течение цикла високосных лет, потому что год по григорианскому календарю не соизмерим с периодом обращения Земли вокруг Солнца. И только после полного григорианского цикла високосных лет, продолжающегося 400 лет, сезоны начинаются примерно в одно и то же время. В 21 веке самое раннее равноденствие в марте будет 19 марта 2096 г., а самое позднее - 21 марта 2003 г. Самое раннее равноденствие в сентябре будет 21 сентября 2096 г., а самое позднее - 23 сентября 2003 г. ( всемирное время ).

Имена

  • Весеннее равноденствие и осеннее равноденствие: эти классические названия являются прямым производным от латинского ( ver = весна и autumnus = осень). Это исторически универсальные и до сих пор наиболее широко используемые термины для обозначения равноденствий, но они потенциально сбивают с толку, потому что в южном полушарии весеннее равноденствие не бывает весной, а осеннее равноденствие не бывает осенью. Эквивалентные общеупотребительные английские термины весеннее равноденствие и осеннее (или осеннее) равноденствие еще более неоднозначны. Люди все чаще называют сентябрьское равноденствие в южном полушарии весенним равноденствием.
  • Мартовское равноденствие и сентябрьское равноденствие : названия, относящиеся к месяцам года, в которые они происходят, без двусмысленности относительно того, какое полушарие является контекстом. Однако они все еще не универсальны, поскольку не все культуры используют календарь на основе солнечной энергии, в котором равноденствия происходят каждый год в один и тот же месяц (как, например, в исламском календаре и еврейском календаре ). Хотя эти термины стали очень распространенными в 21 веке, иногда они использовались, по крайней мере, еще в середине 20 века.
  • Северное равноденствие и южное равноденствие : названия, относящиеся к видимому направлению движения Солнца. Северное равноденствие происходит в марте, когда Солнце пересекает экватор с юга на север, а южное равноденствие происходит в сентябре, когда Солнце пересекает экватор с севера на юг. Эти термины можно использовать однозначно для других планет. Их редко можно увидеть, хотя впервые они были предложены более 100 лет назад.
  • Первая точка Овна и первая точка Весов : имена, относящиеся к астрологическим знакам, в которые входит Солнце. Однако из-за прецессии равноденствий эти точки сместились в созвездия Рыб и Девы соответственно.

Продолжительность равноденственного дня и ночи

Контурная диаграмма продолжительности светового дня в зависимости от широты и дня в году, показывающая приблизительно 12 часов дневного света на всех широтах во время равноденствий.
Земля в мартовское равноденствие 2019 года

День обычно определяется как период, когда солнечный свет достигает земли при отсутствии местных препятствий. В день равноденствия центр Солнца проводит примерно одинаковое количество времени над и под горизонтом в любом месте на Земле, поэтому ночь и день примерно одинаковой длины. Восход и закат можно определить по-разному, но широко распространенное определение - это время, когда верхняя часть Солнца находится на уровне горизонта. Согласно этому определению, в дни равноденствия день длиннее ночи:

  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 вершина солнечного диска появляется над восточным горизонтом . В этот момент центр диска все еще находится за горизонтом.
  2. Атмосфера Земли преломляет солнечный свет. В результате наблюдатель видит дневной свет до того, как верхняя часть солнечного диска появляется над горизонтом.

В таблицах восхода / захода солнца предполагается , что атмосферная рефракция составляет 34 угловых минуты, а предполагаемый полудиаметр (видимый радиус ) Солнца составляет 16  угловых минут . (Видимый радиус незначительно варьируется в зависимости от времени года, в перигелии января он немного больше, чем в афелии в июле , но разница сравнительно небольшая.) Их комбинация 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.

Эти эффекты делают день примерно на 14 минут длиннее ночи на экваторе и еще длиннее по направлению к полюсам. Настоящее равенство дня и ночи происходит только в местах, достаточно удаленных от экватора, чтобы иметь сезонную разницу в продолжительности дня не менее 7 минут, что на самом деле происходит за несколько дней до зимней стороны каждого равноденствия.

Время заката и восхода солнца зависит 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) - это угол между видимым горизонтом, видимым наблюдателем, и геометрическим (или ощутимым) горизонтом. Это называется уклоном горизонта и варьируется от 3 угловых минут для зрителя, стоящего на берегу моря, до 160 угловых минут для альпиниста на Эвересте. Эффект большего падения на более высокие объекты (достигающий более 2½ ° дуги на Эвересте) объясняет феномен снега на горной вершине, становящегося золотым на солнечном свете задолго до того, как освещаются более низкие склоны.

Дата, когда день и ночь совпадают, называется эквилюксом ; неологизм , как полагают, был придуман в 1980 году достиг более широкое признание в 21 - м веке. При самых точных измерениях истинное равноденствие бывает 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 дни равноденствия, и, таким образом, соседние дни и ночи достигают друг друга только в пределах одной минуты. Дата наиболее близкого приближения к эквилюксу незначительно варьируется в зависимости от широты; в средних широтах это происходит за несколько дней до весеннего равноденствия и после осеннего равноденствия в каждом соответствующем полушарии.

Геоцентрический взгляд на астрономические сезоны

В течение полугода с центром июньского солнцестояния Солнце встает к северу от востока и заходит к северу от запада, что означает более длинные дни с более короткими ночами для северного полушария и более короткие дни с более длинными ночами для южного полушария. В течение полугода с центром декабрьского солнцестояния Солнце восходит к югу от востока и заходит к югу от запада, а продолжительность дня и ночи меняется на противоположную.

Также в день равноденствия Солнце встает повсюду на Земле (кроме полюсов) примерно в 06:00 и заходит примерно в 18:00 (по местному солнечному времени). Это время неточно по нескольким причинам:

  • В большинстве мест на Земле используется часовой пояс, который отличается от местного солнечного времени на минуты или даже часы. Например, если в месте используется часовой пояс с опорным меридианом 15 ° на восток, Солнце встанет около 07:00 в день равноденствия и зайдет через 12 часов, около 19:00.
  • На продолжительность дня также влияет переменная орбитальная скорость Земли вокруг Солнца. Этот комбинированный эффект описывается как уравнение времени . Таким образом, даже в тех местах, которые лежат на опорном меридиане своего часового пояса, восход и закат не будет в 6:00 и 18:00. В мартовское равноденствие они наступают на 7-8 минут позже, а в сентябрьское равноденствие примерно на 7-8 минут раньше.
  • Восход и закат обычно определяются для верхней границы солнечного диска, а не для его центра. Верхняя конечность уже поднята по крайней мере за минуту до появления центра, а верхняя конечность также сходит позже, чем центр солнечного диска. Кроме того, когда Солнце находится около горизонта, атмосферная рефракция смещает его видимое положение над его истинным положением немного больше, чем его собственный диаметр. Таким образом, восход солнца происходит более чем на две минуты раньше, а закат - на такое же время позже. Эти два эффекта объединяются, и длина дня равноденствия составляет 12 ч 7 м, а ночи - 11 ч 53 м . Обратите внимание, однако, что эти цифры верны только для тропиков. Для умеренных широт расхождение увеличивается (например, 12 минут в Лондоне); и ближе к полюсам становится намного больше (по времени). Примерно на расстоянии 100 км от любого полюса Солнце встает в течение полных 24 часов в день равноденствия.
  • Высота горизонта изменяет продолжительность дня. Для наблюдателя на вершине горы день длиннее, а стояние в долине сокращает день.
  • Солнце больше по диаметру, чем Земля, поэтому более половины Земли находится под солнечным светом в любой момент времени (поскольку непараллельные лучи создают точки касания за пределами линии равного дня и ночи).

Дневные дуги Солнца

Некоторые из приведенных выше утверждений можно прояснить, изобразив дневную дугу (т. Е. Путь, по которому Солнце движется по небу). На фотографиях это показано для каждого часа в день равноденствия. Кроме того, некоторые «призрачные» солнца также указываются ниже горизонта, до 18 ° ниже него; Солнце в таких местах по-прежнему вызывает сумерки . Представленные ниже изображения могут быть использованы как для северного, так и для южного полушарий. Считается, что наблюдатель сидит возле дерева на острове, изображенном посреди океана; зеленые стрелки указывают направления света.

  • В северном полушарии север находится слева, Солнце восходит на востоке (дальняя стрелка), достигает кульминации на юге (стрелка вправо), при движении вправо и захождении на западе (ближняя стрелка).
  • В южном полушарии юг находится слева, Солнце восходит на востоке (ближняя стрелка), достигает высшей точки на севере (правая стрелка), перемещаясь влево и садясь на западе (дальняя стрелка).

Изображены следующие частные случаи:

Системы небесных координат

Небесная сфера

Равноденствия марта происходит о том, когда Солнце оказывается пересечь небесный экватор на север. В Северном полушарии термин « весенняя точка» используется для обозначения времени этого явления и точного направления в пространстве, где в это время существует Солнце. Эта точка является источником некоторых небесных систем координат , которые обычно уходят корнями в астрономическую эпоху, поскольку она постепенно изменяется ( прецессирует ) с течением времени:

Диаграмма разницы между нулевой небесной долготой Солнца и нулевым склонением . Его небесная широта никогда не превышает 1,2  угловой секунды , но на этой диаграмме она преувеличена.

Строго говоря, в равноденствие эклиптическая долгота Солнца равна нулю. Его широта не будет точно равна нулю, поскольку Земля не находится точно в плоскости эклиптики. Его склонение тоже не будет нулевым. Средняя эклиптика определяется барицентром Земли и Луны вместе взятых, поэтому наклон орбиты Луны заставляет Землю блуждать немного выше и ниже эклиптики. Современное определение равноденствия - это момент, когда кажущаяся геоцентрическая долгота Солнца составляет 0 ° ( северное равноденствие ) или 180 ° ( южное равноденствие ). См. Диаграмму рядом.

Из-за прецессии земной оси положение весенней точки на небесной сфере со временем меняется, и экваториальная и эклиптическая системы координат изменяются соответственно. Таким образом, при указании небесных координат для объекта необходимо указать, в какое время берется точка весеннего неба и небесный экватор. Это исходное время называется равноденствием даты .

Верхняя кульминация весенней точки считается для наблюдателя началом звездных суток . Часовой угол от клещевой точки, по определению, наблюдатель звездного времени .

Используя текущие официальные границы созвездий МАС - и принимая во внимание переменную скорость прецессии и вращение небесного экватора - точки равноденствия сдвигаются по созвездиям следующим образом (выражается в нумерации астрономических лет, когда год 0 = 1 до н.э., -1 = 2 До н.э. и др.):

  • Мартовское равноденствие перешло из Тельца в Овен в −1865 году, перешло в Рыбы в −67 году, перейдет в Водолея в 2597 году, а затем в Козерога в 4312 году. В 1489 году оно наступило в пределах 10  угловых минут от Кита, не пересекая границы. .
  • Сентябрьское равноденствие перейдет из Весов в Деву в −729 году, перейдет во Льва в 2439 году.

Культурные аспекты

Равноденствия иногда считают началом весны и осени. В день равноденствия отмечается ряд традиционных праздников урожая .

Воздействие на спутники

Одним из последствий периодов равноденствия является временное отключение спутников связи . Для всех геостационарных спутников около равноденствия есть несколько дней, когда Солнце движется прямо позади спутника относительно Земли (то есть в пределах ширины луча антенны наземной станции) в течение короткого периода каждый день. Огромная мощность Солнца и широкий спектр излучения перегружают приемные цепи земной станции шумом и, в зависимости от размера антенны и других факторов, временно нарушают или ухудшают работу цепи. Продолжительность этих эффектов варьируется, но может составлять от нескольких минут до часа. (Для данного диапазона частот большая антенна имеет более узкую ширину луча и, следовательно, более короткую продолжительность окна «солнечного отключения».)

Спутники на геостационарной орбите также испытывают трудности с поддержанием мощности во время равноденствия, потому что им приходится путешествовать через тень Земли и полагаться только на энергию батареи. Обычно спутник движется либо к северу, либо к югу от тени Земли, потому что ось Земли не перпендикулярна прямой линии от Земли к Солнцу в другое время. Во время равноденствия, поскольку геостационарные спутники расположены над экватором, они находятся в тени Земли дольше всего в году.

Равноденствия на других планетах

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

Равноденствия определяются на любой планете с наклоненной осью вращения. Ярким примером является Сатурн, где система колец равноденствия обращена ребром к Солнцу. В результате они видны только тонкой линией, если смотреть с Земли. Если смотреть сверху - вид, впервые полученный во время равноденствия с космического зонда « Кассини» в 2009 году, - они получают очень мало солнечного света ; действительно, они получают больше света от планеты, чем от Солнца. Это явление происходит в среднем каждые 14,7 лет и может длиться несколько недель до и после точного равноденствия. Последнее равноденствие Сатурна было 11 августа 2009 года, а следующее будет 6 мая 2025 года.

Последнее равноденствие на Марсе было 7 февраля 2021 года (северная весна), а следующее будет 24 февраля 2022 года (северная осень).

Смотрите также

Сноски

использованная литература

внешние ссылки