Зміна вигляду зоряного неба у продовж року.

Причиною зміни вигляду зоряного неба у продовж року є нахил земної вісі відносно площини орбіти. Це призводить до того, що у зимовий час спостерігаються одні сузір’я, які називають «зимовими», а влітку інші – «літні». Ці сузір’я знаходиться поблизу екватора. Сузір’я, що знаходяться у навколополярній області, є видимими впродовж усього року.

Видимий рух Сонця по небесній сфері.

Кожного дня ми спостерігаємо схід та захід сонця. Фактично рухається не зоря Сонце, а обертається наша планета. Якщо Сонце піднімається над горизонтом на сході, а сідає на заході, тобто рухається зі сходу на захід, то фактично Земля обертається у протилежному напрямку: із заходу на схід. Отже, рух Сонця по небесній сфері є також видимим, як і у зір.

Добовий рух Сонця. Упродовж доби Сонце піднімається на максимальну висоту над горизонтом (верхня кульмінація) та максимально опускається під горизонт (нижня кульмінація). Між цими подіями проходить 12 годин. Видимий добовий рух Сонця покладено в основу визначення сонячної доби.

Сонячна доба – проміжок часу між двома послідовними нижніми кульмінаціями Сонця. Опівночі Сонце перебуває в нижній кульмінації, опівдні – у верхній.

Видимий річний рух Сонця. Земля обертається навколо Сонця впродовж року. За цей час для земного спостерігача Сонце може перебувати на фоні кількох сузір’їв.

Зрозуміло, що спостерігати це явище неозброєним оком неможливо, оскільки світність Сонця значно переважає світність будь-яких зірок на небі. В момент, коли ми бачимо Сонце, зір практично не видно, і на Землі спостерігається день.

Упродовж року Сонце проходить на фоні 12 сузір’їв, які називаються зодіакальними сузір’ями: Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козоріг, Водолій, Риби. Для зручності увесь шлях Сонці по небесній сфері розділили на 12 рівних дуг по 30º. Кожен з цих секторів отримав назву того зодіакального сузір’я, яке в ньому знаходиться. Зодіак – 12 сузір’їв, на фоні яких рухається Сонце протягом року. Назва «зодіак» з грецької перекладається як «коло тварин», оскільки переважна більшість сузір’їв мають назви тварин.

Уявна лінія, вздовж якої рухається Сонце на небесній сфері, називається екліптикою.

Фактично Сонце, рухаючись уздовж екліптики, перебуває у 13 сузір’ях. Крім зодіакальних воно ще проходить сузір’я Змієносця, але воно не зараховане до зодіакальних.

Причини зміни пір року на Землі. Неважко помітити, що тривалість дня та ночі змінюється впродовж року. Пригадаємо, що днем вважається та частина доби, коли Сонце знаходиться над горизонтом. 21 – 22 грудня (день зимового сонцестояння) у північній півкулі спостерігається самій короткий день (у навколополярних областях Землі Сонце взагалі не сходить, і там спостерігається цілодобова (полярна) ніч). 21 – 22 червня (день літнього сонцестояння) спостерігається найдовший день і найкоротша ніч. 20 – 21 березня та 22 – 23 вересня день та ніч рівні за тривалістю, тому ці дні називаються днями весняного та осіннього рівнодення.

Такі особливості видимого руху Сонця пов'язані з нахилом осі Земля до площини земної орбіти. Земна вісь відхилена від вертикалі на кут 23,5º.

У травні – липні сонячні промені максимально освітлюють північну півкулю Землі, вона отримує найбільшу кількість сонячної енергії. У північній півкулі Землі – літо; у південній – зима (рис. 3)

Рис. 3. Причини зміни пір року на Землі

Орієнтування у часі та просторі за Сонцем.

При орієнтуванні у часі слід врахувати, що найменша тінь від будь-яких предметів спостерігається в полудень (верхня кульмінація Сонця). Цей час неточно співпадає з часом, який показують наші годинники. Слід враховувати, що існує літній та зимовий час.

При орієнтуванні у просторі слід врахувати, що у полудень за місцевим часом сонячна тінь завжди напрямлена на північ. За кожну годину сонячна тінь відхиляється на кут 15°.

*Напрям на північ можна визначити і за допомогою зір. Якщо провести уявну лінію, що проходить через зеніт та Полярну зорю, то точка перетину цієї лінії з горизонтом і є точкою півночі. З протилежного боку знаходиться точка півдня. Якщо стати обличчям на південь, то по ліву руку буде точка сходу, а по праву – заходу.

Видимий рух Місяця по небесній сфері.

На відміну від зір та Сонця, рух яких є лише уявним, видимим, Місяць дійсно обертається навколо Землі. Період обертання становить 27,3 доби (сидеричний місяць). Положення Місяця упродовж доби та року змінюються суттєво. Влітку Місяць перебуває на небі низько і недовго, взимку – піднімається високо над горизонтом і сяє майже усю ніч.

Крім зміни положення змінюється і зовнішній вигляд Місяця – фази Місяця. Пригадаємо, що Місяць не є самосвітним світилом. Місяць відбиває сонячне світло і тому стає видимим. При будь-якому розташування Місяця відносно Землі та Сонця освітленою є половина місячної поверхні (крім випадків, коли спостерігається місячне затемнення), але освітлена частина поверхні Місяця по-різному зорієнтована відносно Землі. Тому ми можемо бачити і повністю освітлену поверхню – повний місяць, і Місяць у вигляді серпа.

Виділяють чотири основних фази Місяця: новий Місяць, перша чверть, повний Місяць, третя чверть (рис.4).

	1	Новий місяць
	3	Перша чверть
	5	Повня
	7	Третя чверть

Рис. 4. Основні фази Місяця.

Затемнення Сонця та Місяця. Наслідком обертання Місяця навколо Землі є виникнення сонячних та місячних затемнень (рис.5)

В момент, коли Місяць розміщується між Сонцем та Землею, на частину поверхні Землі не потрапляє сонячне світло, і спостерігається сонячне затемнення. Воно триває невеликий інтервал часу (до 10 хв) і на незначній території планети (до 100 км). Місячний диск ніби поступово наповзає на Сонце, повністю або частково покриваючи його. Місячна тінь ніби ковзає по поверхні Землі (зі швидкістю трохи більше 1 км/с).

Рис. 5. Схеми місячного та сонячного затемнень.

Видимий рух планет по небесній сфері.

Характер видимого руху планет по небесній сфері доволі складний. Недаремно сама назва космічного об’єкта «планета» пішла від вавилонської назви «блукаюча зоря». Неозброєним оком планету важко відрізнити від зорі, і лише рух планет вирізняє їх поміж інших зір. Планети переміщуються з одного сузір’я в інше і, навіть, певний час можуть рухатися у зворотному напрямку. Такі особливості видимого руху пов'язані з тим, що планети реально рухаються навколо Сонця, відповідно змінюють своє положення відносно Землі. Крім того добове та річне обертання Землі створює видимий рух планет по небесній сфері. Комбінацією реальних та видимих рухів планет і пояснюються їх «блукання».

Закони Кеплера. Реальний рух планет у Сонячній системі вперше описав німецький дослідник, астроном Йоганн Кеплер.

І закон Кеплера – кожна планета рухається навколо Сонця по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце (рис. 6).

Внаслідок еліптичності орбіти планети змінюють свою відстань до Сонця. Найближча до Сонця точка планетної орбіти називається перигелієм, найвіддаленіша – афелієм. Для найближчих до Сонця планет орбіти практично не відрізняються від колових.

ІІ закон Кеплера – радіус-вектор планети за однакові інтервали часу описує рівновеликі площі. Наслідком цього закону є різна швидкість руху планет по орбіті. Швидкість руху планети у перигелії найбільша, в афелії – найменша.

ІІІ закон Кеплера – квадрати сидеричних періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт. Отже, чим далі планета від Сонця, тим більший період її обертання.

Рис. 6. Закони Кеплера

Умови спостереження планет: верхні та нижні планети. За умовами спостереження та характером видимого руху планети Сонячної системи поділяються на верхні та нижні.

Рис. 7. Верхні та нижні планети.

До верхніх планет відносяться ті, що знаходяться за орбітою планети Земля; до нижніх – ті, орбіти яких знаходяться між Сонцем та орбітою Землі (Венера, Меркурій). (рис. 7)

Верхні планети можна спостерігати вночі на фоні зоряного неба. Нижні ж планети практично завжди знаходяться відносно Землі з одного боку з Сонцем. Сонячне випромінення не дає можливості вільно і тривалий час спостерігати ці дві планети. Побачити їх можна лише вранці, коли Сонце ще не зійшло, а планета вже з’явилася над горизонтом, або зразу після заходу Сонця, коли планета ще не зайшла за горизонт, а Сонце вже «сіло». Саме тому Венеру ще називають «ранковою та вечірньою зорею». Меркурій значно ближчий до Сонця, і умови його спостереження дуже складні.