Номер 3, страница 68 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

3. Как движутся звезды и Солнце в средних широтах?

Видимое движение звезд и Солнца по небу является кажущимся и обусловлено в первую очередь суточным вращением Земли вокруг своей оси. Характер этого движения для наблюдателя зависит от его географической широты. В средних широтах (в Северном полушарии, примерно от 30° до 60°) картина движения небесных тел имеет свои выраженные особенности.

Движение звезд

Для наблюдателя в средних широтах Северного полушария небесная сфера вращается вокруг оси мира, которая наклонена к горизонту. Точка пересечения этой оси с небесной сферой, видимая над горизонтом, называется Северным полюсом мира. Его высота над горизонтом равна географической широте места наблюдения, $h_P = \phi$. Рядом с этой точкой находится Полярная звезда, которая из-за этого кажется почти неподвижной.

Все звезды описывают круги вокруг полюса мира. В зависимости от их положения на небесной сфере (склонения $\delta$), звезды для наблюдателя в средних широтах можно разделить на три группы: 1. Незаходящие звезды: это звезды, расположенные достаточно близко к полюсу мира. Они никогда не опускаются за горизонт и описывают полные круги в небе. Условие, при котором звезда является незаходящей для Северного полушария, — ее склонение удовлетворяет неравенству $\delta > 90° - \phi$. 2. Восходящие и заходящие звезды: это большинство видимых звезд. Они восходят в восточной части горизонта, поднимаются по наклонной дуге, достигают максимальной высоты (кульминации) на небесном меридиане, а затем опускаются и заходят в западной части горизонта. 3. Невосходящие звезды: это звезды, расположенные вблизи противоположного, Южного полюса мира. Они всегда находятся под горизонтом и никогда не видны наблюдателю в Северном полушарии. Условие для таких звезд: $\delta < \phi - 90°$.

Движение Солнца

Суточное движение Солнца похоже на движение звезд: оно восходит, движется по дуге по небу и заходит. Однако из-за годового движения Земли вокруг Солнца (что для земного наблюдателя выглядит как движение Солнца по эклиптике), суточная траектория Солнца меняется в течение года. Это проявляется в изменении точек восхода и захода, максимальной высоты Солнца в полдень и продолжительности светового дня.

В дни равноденствий (весеннего, около 20 марта, и осеннего, около 22 сентября), склонение Солнца равно нулю ($\delta_\odot = 0°$). Оно восходит точно на востоке, а заходит точно на западе. Продолжительность дня и ночи почти одинакова. Максимальная высота Солнца в полдень составляет $h_{max} = 90° - \phi$.
В день летнего солнцестояния (около 21 июня в Северном полушарии), Солнце достигает максимального северного склонения ($\delta_\odot \approx +23.5°$). Оно восходит на северо-востоке, описывает самую высокую и длинную траекторию в году, достигая максимальной высоты $h_{max} = 90° - \phi + 23.5°$, и заходит на северо-западе. Это самый длинный световой день в году.
В день зимнего солнцестояния (около 21 декабря в Северном полушарии), Солнце достигает максимального южного склонения ($\delta_\odot \approx -23.5°$). Оно восходит на юго-востоке, описывает самую низкую и короткую траекторию, достигая высоты $h_{max} = 90° - \phi - 23.5°$, и заходит на юго-западе. Это самый короткий световой день в году.

Ответ: В средних широтах наблюдатель видит, что звезды и Солнце движутся по круговым траекториям (или их дугам), наклоненным к горизонту. Центр этого вращения (полюс мира) находится над горизонтом на высоте, равной географической широте местности ($h_P = \phi$). В зависимости от склонения, звезды делятся на незаходящие (всегда над горизонтом), восходящие и заходящие (пересекают горизонт) и невосходящие (всегда под горизонтом). Солнце является восходящим и заходящим светилом, но его суточная траектория, точки восхода/захода и полуденная высота меняются в течение года. Это приводит к смене времен года и изменению продолжительности дня и ночи.