Солнце всходит и заходит...

Астрономия у нас как правило ассоциируется с ночным небом, полным россыпью звезд. Но Солнце - тоже небесное светило, только дневное. Как и звезды оно восходит, поднимается к полудню и заходит, уступая место многочисленным ночным светилам.

С одной стороны мы часто слышим неграмотные утверждения наподобие "Солнце восходит на востоке и заходит на западе" или "Смена сезонов года бывает из-за приближения и удаления Солнца", "В полдень Солнце находится в зените". С другой - каждый зрячий человек в своей жизни наблюдал восходы и заходы Дневного светила, степенное восхождение к полудню на максимальную высоту над южным горизонтом, зависящим от сезона года. Каждый знает, что летом дни длинные, а ночи короткие, зимой наоборот.

Давайте попробуем опираться на тот наблюдательный опыт, который у нас уже есть. Таким опытом пользовались и древние люди, когда определяли сроки посева, когда строили каменные календари и пирамиды. Их может заметить каждый, если будет знать, за чем конкретно нужно наблюдать.

Рис. 1. Вид Солнца в небольшой телескоп. Подробнее...

Темы, в которых нужно использовать пространственное воображение, практически невозможно объяснить без иллюстраций. Небесные светила мы можем всегда увидеть в ясную погоду. Наблюдать Солнце удобно еще и потому, что можно это сделать днем :-) (непривычно для астронома, да?). Увидеть его можно и в телескоп (с фильтром, разумеется) или на экране (рис. 1). Рассказ об источнике солнечной энергии, пятнах и факелах отложим на следующие страницы, а сейчас речь пойдет о видимом его движении.

Если невооруженным глазом смотреть на Солнце (следует пользоваться фильтром), то его явного движения мы не замечаем. Но стоит подождать часок-другой, как вы увидите, что относительно земных предметов наш объект наблюдений переместился вправо, а именно, в сторону запада. Но даже за меньшее время можно заметить его перемещение, применив несложные приспособления. Например, на подоконнике (или между стекол) устанавливается небольшое зеркало, отбрасывающее "зайчик" на стену. "Солнечный зверек" за относительно небольшое время пробежит, точнее, проползет :-) заметный путь. Экспериментом подтверждается всем известный факт видимого движения светила. Причина - конечно, вращение Земли вокруг своей оси.

Любому известно также, что тени от предметов перемещаются в течение дня, изменяется и их длина. Но не каждый знает, как это использовать для определения времени. Несложные солнечные часы (рис. 2) нетрудно соорудить на стене своего дома или дачи. Подробнее...

Рис. 2. Настенные солнечные часы.	Рис. 3. Живые "солнечные часы" во дворе школы.	Рис. 4. Садовые солнечные часы

Вы можете сами найти в сети Интернет множество иллюстраций, фотографий по солнечным часам. Они в изобилии имеются в информационном пространстве Интернет. Один из способов их поиска - это раздел "Картинки" в Google.com, в данном случае, пользуясь ключевым словом "sundial".

Теперь требуется выяснить, как движется Солнце относительно горизонта. Мы привыкли утверждать, что Светило восходит на востоке и заходит на западе. Так ли это? Наверняка каждый замечал, что зимой суточный путь Солнца короток (и день также короткий). Точки восхода и захода при этом смещены к югу, т.е. находятся на юго-востоке и юго-западе. Летом в противоположность этому суточный путь длинный, начинается на северо-востоке и заканчивается на северо-западе. И лишь в равноденствия (21 марта и 23 сентября), когда день равен ночи, Солнце действительно восходит в точке востока и заходит в точке запада. Это, как видите, происходит два раза в год.

И уж конечно в средних широтах дневное светило через зенит вовсе не проходит. Но зимой оно максимально поднимается гораздо ниже, чем летом. Отсюда объяснение смены времен года: скользящие по земной поверхности лучи света дают горадо меньше тепла, чем прямые. Один ученик объяснял тот факт, что зимой холодно так: "... зимой на улице лежит снег и лед, поэтому холодно" :-).

Суточный путь Солнца можно сфотографировать. Для этого делается серия снимков, а затем складываются в один (рис. 6, 7). Фотографический способ сложения, которым пользовались в недавнем прошлом, сложен и может отбить желание экспериментировать. Но в этом может помочь программа Adobe Photoshop и сканер.

Рис. 6. Трек заходящего Солнца.	Рис. 7. Трек Солнца в течение дня.
Снимки Ulrich Beinert

Монтаж делается следующим образом. Снимки Солнца, на которых есть также и земные опорные объекты (дома, деревья и др.) сканируются и вставляются в слои Photoshop. Нижний слой оставляется непрозрачным, на каждый последующий слой устанавливается прозрачность 1/2 (50%), 1/3 (33%), 1/4 (25%) и т.д. Разумеется, при вставке каждого последующего слоя его нужно точно позиционировать относительно уже вставленных.

Неважно, что монтаж сделан при помощи компьютера, а не неподвижной специальной камерой. Ведь правильно смонтированная картинка будет соответствовать действительности. Компьютер - это ведь инструмент, а самоцель и здесь его возможности могут быть весьма востребованы.

А еще можно производить съемку Солнца в течение года в один и тот же час (можно не каждый день, конечно). Неискушенный в астрономии читатель скажет: "Мы получим линию из изображений Солнца." А нет! Получается красивейшая фигура с не менее красивым названием "аналемма" (рис. 8, 9). Читатель забыл, что Земля вращается вокруг Солнца не точно по окружности, а по слегка вытянутому эллипсу. Зимой Земля ближе к Солнцу, движется по орбите быстрее, поэтому сутки чуть короче (нижняя часть "восьмерки"). Летом - наоборот.

Получить такой снимок уже непросто, требуется терпение и умение. С другой стороны, это новое поле для изобретения способа съемки. Например, можно регулярно снимать пол собственной комнаты в определенный час. Прямой солнечный свет заслоняется куском картона с небольшим отверстием. Луч, прошедший через отверстие, также при данном способе съемки начертит на полу аналемму (рис. 10).

Рис. 8. Фото Dennis di Cicco, журнал "Sky and Telescope".	Рис. 9. Аналемма.	Рис. 10. Аналемма на полу комнаты

В сети Интернет изображения аналеммы легко найти также через поисковый сервис Google.com, в данном случае, пользуясь ключевым словом "analemma".

Видимые движения светил без труда моделируются астрономическими программами, такими, как RedShift или StarryNight. Но работа с компьютером, сетью Интернет, с книгой - это всего лишь способы больше узнать о том, что каждый вечер видим над собой, заметить это и удивиться.