Zjawiska związane z ruchem Ziemi - te bardziej i te mniej oczywiste

Piotrek Guzik · 14 Września 2013

Od czasu do czasu pojawiają się w statusach dyskusje, które posiadają pewne walory edukacyjne i które śmiało mogłyby toczyć się w "pełnoprawnych" wątkach.

Jedna z takich dyskusji dotyczyła kierunku ruchu gwiazd po sferze niebieskiej. Okazuje się, że choć ruch Ziemi (wokół własnej osi i wokół Słońca) wydaje się nie być zbyt skomplikowany, jego efekty są bardzo różnorodne i nie zawsze oczywiste. Wspomniana wcześniej dyskusja wzięła swój początek od zdjęcia, na którym ślady gwiazd (wynikające z ruchu obrotowego Ziemi) były z grubsza liniami prostymi, równoległymi do horyzontu.

Poniżej postaram się pokrótce pokazać, jak wyglądają tory gwiazd na niebie w zależności od miejsca, z którego je obserwujemy. Mam jednocześnie nadzieję, że ten mój wpis będzie jedynie początkiem dyskusji, która pomoże kiedyś komuś mniej znającemu temat wyobrazić sobie "jak to wszystko się kręci".

Biegun północny:

Gdybyśmy znaleźli się na biegunie północnym w nocy, okazałoby się, że w ciągu doby wszystkie gwiazdy poruszają się tam równolegle do horyzontu. Każda gwiazda znajduje się tam cały czas na tej samej wysokości nad horyzontem, zmienia się jedynie jej azymut. Tak więc, zakładając, że horyzont jest odsłonięty, gwiazdy tam nie wschodzą, ani nie zachodzą.

Nisko nad horyzontem widzielibyśmy tam więc gwiazdy poruszające się po liniach równoległych do horyzontu. Nisko nad horyzontem, przy krótkim czasie obserwacji byłyby one w przybliżeniu liniami prostymi.

W zenicie znajdowałaby się gwiazda polarna, która byłaby z grubsza nieruchoma (w rzeczywistości znajduje się ona kilkadziesiąt minut kątowych od bieguna niebieskiego, więc jednak lekko się porusza), a wszystkie gwiazdy krążyłyby wokół niej. Patrząc w zenit, widzielibyśmy zatem gwiazdy poruszające się po okręgach wokół gwiazdy polarnej.

"Pośrednie" szerokości geograficzne:

Kiedy oddalamy się od bieguna geograficznego, biegun niebieski (a z nim gwiazda polarna) oddala się od zenitu. Wszystkie gwiazdy poruszają się wokół gwiazdy polarnej, przy czym część z nich w ogóle nie zachodzi. Te niezachodzące gwiazdy kreślą na niebie pełne okręgi wokół bieguna niebieskiego. Pozostałe także poruszają się po okręgach, jednak część z tych okręgów znajduje się pod horyzontem, stąd mamy do czynienia ze zjawiskami wschodów i zachodów. Ze względu, że okręgi te przecinają się z horyzontem pod pewnymi kątami, gwiazdy wschodzą i zachodzą właśnie pod pewnymi kątami do horyzontu. Kąty te będą małe jeśli spojrzymy w kierunku północnym (dokładnie na północy kąt ten będzie równy 0 stopni), wraz z przesuwaniem się (wzdłuż horyzontu) w kierunku wschodnim lub zachodnim będą one rosnąć, aż osiągną maksimum w dokładnie nad wschodnim i zachodnim horyzontem. W tamtym miejscu gwiazdy będą wschodzić i zachodzić pod kątami równymi: (90 stopni - szerokość geograficzna miejsca obserwacji). Dalej wraz ze zbliżaniem się do horyzontu południowego, gwiazdy będą wschodzić znów pod coraz mniejszymi kątami, aż dokładnie nad południowym horyzontem kąt ten wyniesie 0 stopni.

Równik:

Kiedy znajdziemy się na równiku, bieguny niebieskie znajdą się dokładnie na horyzoncie - północny na północnym, południowy na południowym. Wszystkie gwiazdy będą tam wschodzić pionowo i każda z nich od wschodu do zachodu będzie na niebie zakreślać dokładnie połowę okręgu.

Równik jest jedynym miejscem, gdzie możliwe są pionowe wschody gwiazd.

Pozdrawiam

Piotrek Guzik

Matheo_89 · 14 Września 2013

Nie wiem, czy chcecie tutaj rozważać tylko ruch obrotowy, ale kiedyś znalazłem filmik, który wtedy oglądałem chyba z 10 razy pod rząd tak mi wtedy rozwalił myślenie