VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Видимое положение светила над горизонтом отличается от вычисленного по формуле. Дело в том, что лучи света от небесного тела, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, проходят сквозь атмосферу Земли и преломляются в ней, а так как плотность атмосферы увеличивается к поверхности Земли, то луч света (рис.1) все более и более отклоняется в одну и ту же сторону по кривой линии, так что направление ОМ₁ , по которому наблюдатель О видит светило, оказывается отклоненным в сторону зенита и не совпадающим с направлением ОМ₂ (параллельным ВМ), по которому он видел бы светило при отсутствии атмосферы.

Явление преломления световых лучей при прохождении ими земной атмосферы называется астрономической рефракцией.

Угол M₁OM₂ называется углом рефракции или рефракцией p. Угол ZOM₁ называется видимым зенитным расстоянием светила z′, а угол ZOM₂ — истинным зенитным расстоянием z.

Из рисунка следует:

z-z'=p или z=z'+p(1)

Т.е. истинное зенитное расстояние светила больше видимого на величину рефракции p. Рефракция как бы приподнимает светило над горизонтом.

По законам преломления света луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости. Следовательно, траектория луча МВО и направления ОМ₂ и OM₁ лежат в одной вертикальной плоскости. Поэтому рефракция не изменяет азимута светила, и, кроме того, равна нулю, если светило находится в зените.

Если светило находится в кульминации, то рефракция изменяет только его склонение и на ту же величину, что и зенитное расстояние, так как в этом случае плоскости его часового и вертикального кругов совпадают. В остальных случаях, когда эти плоскости пересекаются под некоторым углом, рефракция изменяет и склонение, и прямое восхождение светила.

Точная теория рефракции очень сложна и рассматривается в специальных курсах. Рефракция зависит не только от высоты светила над горизонтом, но и от состояния атмосферы, главным образом от ее плотности, которая сама является функцией, в основном температуры и давления. При давлении В мм. рт. ст. и температуре t°С приближенное значение рефракции:

p=60",25B760∙27302730+t0tg z' (2)

Следовательно, при температуре 0°С и при давлении 760 мм рефракция:

p=60",25 tg z'(3)

По формулам (2) и (3) рефракция вычисляется в тех случаях, когда видимое зенитное расстояние z′ 70° формулы (2) и (3) дают ошибку больше 1″, увеличивающуюся при дальнейшем приближении к горизонту до бесконечности, тогда как действительная величина рефракции в горизонте составляет около 35′. Поэтому для зенитных расстояний z″> 70° рефракция определяется путем сочетания теории со специальными наблюдениями.

Вследствие рефракции наблюдается изменение формы дисков Солнца и Луны при их восходе или заходе. Рефракция нижних краев дисков этих светил у горизонта почти на 6′ больше рефракции верхних краев, а так как горизонтальные диаметры рефракцией не изменяются, то видимые диски Солнца и Луны принимают овальную форму.

Пример решения задач

Условие: На широте 55^o45'20" в момент верхней кульминации измерено зенитное расстояние звезды 50^o00'00". Пользуясь таблицей рефракции, определить склонение звезды.

Решение: Воспользовавшись таблицей рефракции найдем, что рефракция на зенитном расстоянии 50^o00'00" равна 1'08.5". Из уравнения (1) найдем теоретическое значение зенитного расстояния звезды z = 50^o00'00"+ 1'08.5"= 50^o01'09". А затем по формуле

δ=φ-z вычислим значение склонения звезды δ = 55^o45'20"- 50^o01'09" =5^o44'11".

Литература:

1. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие / под ред. В.В. Иванова. – М.: Едиториал УРСС, 2001;

2. Астрономический ежегодник на 2014 год. – СПб.: Наука, 2013;

3. Л.И. Машонкина, В.Ф. Сулейманов. Задачи и Упражнения по Общей Астрономии: Методическое пособие к практикуму по Общей астрономии, Казань, 2002;

4. Труды ИПА РАН. Вып. 10. В.А. Брумберг, Н.И. Глебова, М.В. Лукашева, А.А. Малков, Е.В. Питьева, Л.И. Румянцева, М.Л. Свешников, М.А. Фурсенко. Расширенное объяснение к «Астрономическому ежегоднику». – СПб.: ИПА РАН, 2004.

Код для цитирования: Скопировать