Жұлдыздардың көрінетін тәуліктік қозғалысы. Аспан сферасы. Жердің өз – өзінен айналатындығынан жұлдыздар аспанда орын ауыстырып қозғалып журген сияқты болып көрінеді. Егер бетімізді горизонттық оңтүстік жағына беріп, Жердің солтүстік жарты шарының орталық ендіктеріндегі жұлдыздардың тәуліктік қозғалысын бақылайтын болсақ, онда мынаны байқауға болады: жұлдыздардың горизонттық шығыс жағында туып, оңтүстігіне қарай көтеріліп, батыс жағында бататынын, яғни олар сағат тілі бағытында солдан оңға қарай қозғалатынын байқауға болады. Назар салып қарасақ, Темірқазық жұлдызы горизонтқа қатысты өзінің орнын онша өзгертпейтінін байқауымызға болады. Ал басқа жұлдыздар бір тәулік ішінде толық дөңгелек ( центрі Темірқазықтың маңында ) сызып шығады. Бұған айсыз түні қойылған мынадай тәжірибе арқылы оңай көз жеткізуге болады. Фотоаппаратты « шексіздікке » оңтайлап, оны Темірқазыққа бағыттайық та, осы қалпынан тапжылтпай бекітейік. Обьектив түгел ашылып тұратын етіп, затворды жарты не бір сағат ашайық. Осылайша түсіріліп алынған суретті айқындағаннан кейін, одан біз концентрлі доғаларды-жұлдыз жолының іздерін көреміз. Осы доғалардың ортақ центрі, яғни жұлдыздардың тәуліктік қозғалысы кезінде мызғымай өз орнында қалатын нүкте –шартты түрде солтүстік дүние полюсі деп аталады. Темірқазық оған өте жақын. Оған диаметральды қарама -қарсы нүкте дүниенің оңтүстік полюсі делінеді. Солтүстік жарты шарда ол горизонттан төмен орналасады.
Аспанның тәуліктік айналысы құбылысын аспан сферасы делінетін математикалық салуды пайдаланып зерттеу ыңғайлы. Ол центрі бақылау нүктесінде болатын, кез келген радиуспен алынған жорамал сфера. Оның бетіне барлық шырақтардың көрінерлік орындарын проекциялайды да, ыңғайлы болу үшін бірқатар нүктелерм ен сызықтар жүргізіледі.
Аспан сферасы және оның айналысы. Әрбір жұлдыз жарық доға түрінде ақ ізін қалдырған. Доғалардың барлығының ең ортасына жақын маңда Темірқазық жұлдызы қалдырған ақ із айрықша көрінеді. Неғұрлым экспозицияның уақыты ұзақ болған сайын соғұрлым жұлдыз үлкен доға сызып шығады. Мысалы, екі сағаттық экспозициямен түсірілгенде доғаның ұзындығы шеңбердің 1/12-не тең болады. Демек, екі сағат ішінде аспан күмбезі 360°:12=30°-қа бұрылады, ал бір тәулікте ол толық айналым жасайды. Аспан күмбезінің тәуліктік айналысы кезінде жұлдыздардың өзара орналасуы өзгермейді, және жұлдыздар бізге ғаламат үлкен шар бетінің ішкі жағында жарқырағандай болып көрінеді. Шын мәнінде, әрине, бұл олай емес: жұлдыздар кеңістікте қозғалады және оларға дейінгі қашықтық әртүрлі, бірақ тәулік ішінде немесе көптеген айлар бойында шырақтар мен құбылыстардың көзге көрінерлік орналасуын зерттеу үшін астрономдар «аспан сферасы» деген ұғымды пайдаланады. Аспан сферасы-бұл еркімізше алынған ойша құралған сфера. Шешінетін мәселеге байланысты оның центрін кеңістіктің не ана, не мына нүктесімен сәйкестендіреді. Дәлірек айтқанда, бізге көрінетін аспан сферасы жөнінде бұл центрінде бақылаушының көзі тұратын мейлінше үлкен радиустағы ойша құрылған сфера. Шырақтарға дейінгі шын қашықтықтардан ауытқи отырып, тек олардың араларындағы бұрыштық қашықтықтарда қарастырып, осындай сфераға жұлдыздарды, Күнді, Айды, ғаламшарларды және басқаларды проекциялайды.
Аспан сферасының бақыланатын тәуліктік айналысы (ол шығыстан батысқа қарай айналады) — бұл Жер шарының өз осінен айналысынан (батыстан шығысқа қарай ) туындайтын көрінісі. Аспан сферасының көрінерлік айналысының осі дүние осі деп аталады. Егер де біз, аспан сферасының анықтамаларына сүйеніп, дүниенің осінің Жер осімен беттесетінін мақұлдасақ, онда біз үлкен қателік жасамаймыз. Оны нақтылай түссек: дүние осі Жер осіне параллель. Дүние осі аспан сферасын екі нүктеде Р және Р1 – дүние полюстерінде кесіп өтеді. Бүгінде дүниенің солтүстік полюсіне жуық маңда Кіші Аю шоқ жұлдызының α жұлдызы – Темірқазық тұр.
Әртүрлі географиялық ендіктегі аспан сферасының қозғалысы. Бақылаушы шар пішінді Жер бетінде орналасқандықтан жұлдызды аспан көрінісі оның тұрған орнынан географиялық ендігіне байланысты әртүрлі болады.
Географиялық ендік мәніне байланысты шырақтардың тәуліктік параллельдері көкжиекке қатысты әртүрлі бұрыш құра орналасады.
Жердің солтүстік полюсінде орнадасқан бақылаушыға аспан сферасының тек солтүстік жарты шары, ал оңтүстік полюсте оның оңтүстік жарты шары ғана көрінеді. Жер полюстерінде дүние осі тек сызық бойымен сәйкес келеді. Жұлдыздардың тәуліктік параллельдері көкжиекке параллель орналасады, яғни барлық жұлдыздар батпайды және тумайды.
Бақылаушы солтүстік полюстен экваторға сапар шеккенде, жұлдызды аспан көрінісі өзгеріп отырады. Дүниенің солтүстік полюсінің зениттен бұрыштық қашықтықтығы біртіндеп өседі, оған қоса аспан экваторы мен көкжиек жазықтықтарының арасындағы бұрышта өседі, жұлдыздардың тәуліктік параллельдері көкжиекке еңіс орналасады да, аспан сферасының экваторға таяу бөлігіндегі жұлдыздыр туып бататын болады. Бақылаушы Жер экваторына жеткенде, дүние полюстері көкжиекке (оның тура солтүстік және оңтүстік нүктелеріне) дәл келеді. Ал аспан экваторы зенит арқылы өтеді. Жұлдыздардың қозғалысы аспан экваторына параллель болғандықтан, олар шығыс көкжиектен оған тік бұрыш жасай көтеріліп, сол қалпында батыс көкжиекке төмендейді. Экватордағы бақылаушы аспаннан оның екі жарты шарының барлық жұлдыздарын көре алады.
Шырақтың кульминациясы. Шырақтардың көпшілігі күншығыс жақтағы көкжиектен көтеріле келе шырақтап барып-барып меридианнан өтеді. Бұдан кейін шырақ төмендеп барып он екі сағаттан соң меридианның төменгі жағынан екінші рет өтеді.
Шырақтың меридианнан өту құбылысын кульминация деп атайды. Сөйтіп бір тәулік ішінде шырақ меридианнан екі рет өтеді. Бірінде меридианнан полюстің оңтүстік жағынан кесіп өтеді, бұл кезде шырақ горизонттан ең жоғарыда болады да, мұның жоғарғы кульминация деп атайды. Екіншісінде меридианды шырақ горизонт астында болған кезде қиып өтеді де ең төменгі қалыпта болады, оны төменгі кульминация деп атайды.
Батпайтын жұлдыздардың екі кульминациясы да горизонт үстінде, ал тумайтын жұлдыздардың екі кульминациясы да горизонт астында болады.
Күннің жоғарғы кульминациясы кезінде – шын талтүс, төменгі кульминация кезінде – шын түн ортасы болады. Орта ендікте орналасқан бақылаушы үшін шырақ белгілі бір мезетте көкжиектің шығыс тұсында шығады. Шырақ көкжиектен көтеріле отырып аспан меридианы арқылы жоғары шарықтауда болады. Шырақ өзінің одан арғы жолын көкжиек астында жалғастырады, аспан меридианын қиып өтеді. Бұл шырақтың төменгі шарықтауы. Шырақ өз жолының соңғы бөлігін төменгі шарықтау нүктесінен көкжиектен шығу нүктесіне дейін жүріп өтеді.
Жұлдызды аспанның жылжымалы картасының көмегімен әртүрлі астрономиялық есептер шығара аламыз. Олар берілген орындағы жұлдыздардың шығу, бату, жоғары және төмен шарықтаудың (яғни көкжиектен ең биік және ең төмен орналасуының) қай күні қай уақытта болып өтетінін анықтау да қажет. Мәселен, берілген күннің белгілі бір уақытында жұлдызды аспанның көрінісін анықтау үшін қондырма дөңгелегінің сағаттық жиегіндегі уақыт шамасы картаның жиегіндегі күн санымен сәйкестендіріледі. Осы кезде ойық ішінде аспанда көрінетін жұлдыздар пайда болады. Талтүстік сызық бойындағы жұлдыздар шарықтау шегінде: дүниенің солтүстік полюсінің оңтүстік жағындағылары – төменгі шарықтау сәтінде орналасады.
Шығып келе жатқан жұлдыздар көкжиектің шығыс бөлігінде, ал батып бара жатқандары батыс бөлігінде орналасады.
Мысалы, Қазақ халық астрономиясында кейбір жұлдыздар мен шоқ жұлдыздардың шығу және бату заңдылықтарын тұжырымдайтын жұлдыз ережесі бар. Солардың бірінде: «Үркер, Үшарқар – Таразы және Сүмбіле үш айда туып, бір айда батар» деп айтылады. Бұл ережеде аспан шырақтарының ең соңғы кешкі батуы мен таңертеңгі ең алғаш тууы туралы айтылған. Олар гелиакал бату немесе туу деп аталады. Шырақтардың гелиакал туу және бату мезгілі бақылаушы тұрған орнының географиялық ендігіне де тәуелді.
Қондырма дөңгелекті карта бетіне орналастырып, дөңгелекті жоғарыда аталған шырақтар оның ішкі жиегінің батыс тұсында орналасқанша айналдырамыз. Келесі сәтте сағаттық дөңгелектен және айлар мен күндер көрсетілген жиектен аталған шырақтар жуықтап алғанда 5-15 мамыр аралығында келесі ретпен: Үркер,Үшарқар- Таразы және Сүмбіле жергілікті уақыт бойынша жиырма сағат кезінде бататындығын анықтаймыз.
Қондырма дөңгелекті сағат тілінің қозғалу бағыты бойынша айналдыра отырып, бірінші болып Үркер туатынын байқаймыз. Үркердің жуықтап алғанда тууы маусымының жиырма үшінші күні жергілікті уақыт бойынша екі сағатта болады. Дәл осылайша Үшарқар – Таразының шамамен шілденің жиырма жетісінде үш сағат жиырма бес минутта, ал Сүмбіле жиырмасыншы тамызда үш сағат елу төрт минутта туатын анықтаймыз.
Жұлдызды аспан көрінісінің жыл бойындағы өзгеруі
Координаттардың экваторлық жүйесі. Жер бетіндегі кез келген елді мекеннің географиялық координаталармен бір мәнді белгіленетіні сияқты, шырақтардың аспан сферасындағы орны экваторлық координаттармен анықталады. Олармен таныспай тұрып, «аспан экваторы» және еңкею дөңгелегі» деген ұғымдарды енгізіп алайық.
Аспан сферасының центрі арқылы өтетін және дүние осіне перпендикуляр жазықтық аспан сферасын QWQ1E үлкен дөңгелегі – аспан экваторы бойымен қиып өтеді. Аспан экваторы көкжиекпен шығыс (Е) және батыс (W) нүктелерінде қиылысады. Барлық тәуліктік параллельдер орналасқан.
Дүние полюстері мен бақыланатын шырақ арқылы өтетін аспан сферасының үлкен дөңгелегі шырақтың еңкею дөңгелегі деп аталады.
Аспан экваторының жазықтығынан еңкею дөңгелегі бойымен есептегендегі шырақтың бұрыштыққашықтығы шырақтың еңкеюі деп аталады. Еңкею градуспен, минутпен және секундпен өрнектеледі. Аспан экваторы аспан сферасын солтүстік және оңтүстік жарты шарларына бөледі.
Аспан сферасының тәліктік айналысы тәуліктік айналысы кезінде аспан экваторына қатысты жұлдыздардың орындары өзгермейді. Сондықтан да экваторлық координаттар (географиялық координаттар сияқы) карталарды, атластарды, каталогтарды (жұлдыздың тізімдерін) жасауға қолданылады.
Өздеріңнің жұлдызды карталарыңнан сендер дүниенің солтүстік полюсін (картаның центрін), аспан экваторын, көктемгі күн теңелу нүктесін, жұлдыздардың еңкеюі мен тік көтерілуінің санақ басын таба аласыңдар. Олай болса, осы картаны пайдалана отырып, жұлдыздардың экваторлық координаттарын жуықтап анықтауға болады.
Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы.
Экваторлық координаттары көптеген айлар бойы, тіпті жылдар бойы өзгеріссіз қалатын жұлдыздармен салыстырғанда альфа мен бетасы жылдам өзгеретін шырақтар да болады.
Күннің жыл бойындаы қозғалысын ежелгі астрономдар сол кездің өзінде-ақ білген. Бірақ бұл бақыланатын құбылысқа Жердің Күнді айнала қозғалатыны анықталғаннан кейін ғана дұрыс түсінік береді. Күннің эклиптика бойымен өтетін көрінерлік қозғалысы – Жердің Күнді айнала шынайы қозғалысының көрінісі.
Күннің жылдық қозғалысы және жұлдызды аспанның көрінісі.
Аспан сферасындағы ұзақ уақыт аралығында тіптен өзгермейтін жұлдыздардың орындары экваторлық координаттар жұбымен бірмәнді анықталады, жұлдызды аспанның көрінісі тәуліктің белгілі бір сәтінде Жердің белгілі бір орнында өзгермегендей болып көрінуі тиіс еді. Бірақ олай емес. Жұлдызды аспанның жылжымалы картасын (ЖАЖК) пайдалана отырып, қай-қайсыларың да жыл бойында жұлдызды аспанның көрінісі үздіксіз өзгеріп отыратынына көз жеткізе аласыңдар. Мысалы: әр мезгілде аспан меридианы тұсынан түн ортасында әр түрлі шоқжұлдыздар бірінен соң бірі өтеді. Осындай бақылаулар Күннің тік көтерілуінің өзгерісі туралы қорытындыға әкелді. Шын мәнінде, түн ортасында, Күн көкжиек астындағы төменгі шарықтау шегінде тұрған жұлдыздардан 12 сағ-қа алшақтайды. Бірақ та жылдың әр түрлі күндерінде түн ортасында әр түрлі жұлдыздар шарықтау шегіне жететіндіктен, мұнан бірден-ақ күннің тік көтерілуі жыл бойында үздіксіз өзгеріп отырады деген қорытындыға келіге болады.
Уақыттың негізгі өлшемдері
Аспан сферасының тәуліктік айналысымен қат-қаьат болып жататын мезгілдік құбылыстар мен эклиптика бойындағы Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы уақыттың қысқа және ұзақ аралықтарындағы әр түрлі есептеу жүйелерімен байланысты болып жатады. Біз осы жүйелердің кейбіреулерімен танысамыз.
Уақыттың географиялық бойлықпен байланысы. Уақыт есебі жүйесі. Күн центрінің жоғарғы шарықтау шегіндегі сәті шынайы тал тус, ал төменгісі — түн ортасы деп аталады. Күн центрінің бір шарықтау шегінен екінші шарықтау шегіне дейінгі аралықтағы уақытты шынайы күн тәуліктері деп атайды. Жыл бойында олардың ұзақтығы біркелкі күйінде қалмайды. Сондықтан да күнделікті өмірде шынайы күн тәуліктері емес, ұзақтығы тұрақты деп қабылданған орташа күн тәуліктері пайдалынылады.
Аспан сферасының кез-келген нүктесінің шарықтау шегі әр түрлі уақытта Жер шарның әр түрлі меридиандарында өтеді. Оның үстіне ол неғұрлым ертерек болса, онда бақылау пункті соғұрлым шығысқа таман орналасады. Бұдан Жердің осы орнында уақыт географиялық бойлыққа байланысты деген қорытынды шығады.
Шын мәнінде, біреуінің бойлығы белгілі екі пунктің уақыт айырмашылығын білу арқылы басқа пукттің бойлығын анықтауға болады.
Қатаң ережеге салып айтсақ, уақыт барлық жерде тек облыс көлемінде ғана емес, тіпті үлкен қала аймағы ішінде әр жерде әр түрлі. Осыдан келіп, өздерің география курсынан білетіндей, белдеулік уақыт есебін енгізу қажеттігі түды. әрбір сағаттық белдеу бойлық бойымен 15*-қа, немесе 1 сағатқа созылып жатыр. Олай болса, 24 сағаттық белдеу бар. Бұрынғы одақ территориясынан 11 сағаттық белдеу өтеді. Қазақстан ІV және V сағаттық белдеулерді алып жатыр. Нолдік белдеулік – гринвичтік. әрбір белдеудің ішінде оның ортылық меридианының уақыты алынады, ал белдеулердің шекаралары мемлекеттік және әкімшілік шекаралар бойынша немесе табиғи аймақтармен бөлінген.
Қазақстан Республикасы аумағында және Ресей Федерациясы аумағында 1992 ж 19 қаңтарынан бастап уақытты есептеудің мынадай тәртібі белгіленген. Біріншіден, белдеулік уақытқа 1 сағ қосылады. Екіншіден, жыл сайын наурыз айының соңғы жексенбісінде түнгі сағат 2-де сағат тілдері 1 сағатқа ілгері жылжытылады, ал қазан айының соңғы жексенбісінде (түнгі сағат 3-те) сағат тілдері 1 сағатқа кейін жылжытылады. Осылайша, жазғы уақыт белдеулік уақыттан 2 сағатқа ілгері жүреді.
Жазғы уақыт әдеттегі өмір ырғығын бұзбайды, ол жарықтандыруға жұмсалатын элктр энергиясын айтврлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді.
Астана уақыты – бұл ІІІ сағаттық белдеуде тұрған ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ астанасының жергілікті уақыты. Мәскеу уақыты-бұл Ресей астанасының ІІ сағаттық белдеудегі жергілікті уақыты. Ол РФ үшін біріңғай уақыт есебінде алынған. Бұл елдің аумағындағы көп бөлігінде уақыттың Мәскеууақытынан айырмашылығы бар, бірақ бұл айырмашылық қай кезде де бүтін санға еселенген және жергілікті тұрғындарға жақсы мәлім.
Бүгіндегідей ғылыми – техникалық прогресстің өркенделген заманында уақытты өлшеу ерекше мәнге ие болып отыр және ол тәуліктегі уақыттың секундтың миллиардтан бір үлесіндей дәлдікке дейін жеткізетін қазіргі әдістерін талап етеді. Осы заманғы уақыт қызметі осындаы дәлдікпен қамтамасыз ететін молекулалық және атомдық сағаттармен жабдықталған.
3* жыл санау жөніндегі түсінік. Көптеген бақылаулардан Күннің көктемгі күн теңелу нүктесі арқылы қатарына екі рет өтуінің аралығындағы уақыт 365 тәулік 5 сағат 48 минут 46 секунд болатыны белгілі. Бұл тропикалық жыл. Ол Күн күнтізбесінің, яғни жыл мезгілдерінің ауысуымен байланысты ұзақ уақыт аралықтарын есептеудің негізіне алынған. Күнтізбені жасаудың қиындығы тропикалық жылдың ұзақтығын тәуліктің ұзақтығымен салыстыруға болмайтындығында. Көктемнің басы жыл сайын жылдың бір күніне сәйкес келуі үшін күнтізбелік жылда ұзақтығы тропикалық жыл ұзақтығына жуық тәуліктер саны бүгін сан болуға тиіс.
Юлиан күтізбегінді жылдың орташа ұзақтығы 365, 25 тәулік болады: 3 жыл 365 тәуліктен, ал төртінші жыл – 366 тәуліктен тұрады. Біз юлиан күнтізбегіндегі жылдың тропикалық жылдан ұзағырақ екенін көріп отырмыз. 1582 ж папа Григорий XIII жаңа тәсілді енгізгеннен кейін, мұндай жинақталған айырмашылық жойылды. Енгізілген өзгерістің нәтижесінде, біріншіден, 1582 ж 5 қазанды 15 қазан деп жариялады. Екіншіден, 1700, 1800, 1900, 2100 жылдарынкібісе емес, жай жылдар деп санайтын болып шешті. Осы типтегі жылдардан басқа барлық қалған жылдар нөмірлері 4-ке қалдықсыз бөлінетін болғандықтан, кібісе жыл деп есептеледі. Григориан күнтізбесінде 1 тәулікте айырмашылық 3300 жылда жинақталады, яғни осы мерзім ішінде 1 тәулік қосылады.
Ресейде жаңа тәсіл 1918 ж енгізілген. Ол кезде юлиан күнтізбесінің уақыт есебінен санағандағы айырмашаылығы 13 тәулікке жетті. Сөйтіп Совнаркомның декретімен 1 ақпанды 147 ақпан деп санау қабылданды. Бұл айырмашылық 2100 жылға дейін сақталады.
Қазіргі кезде жыл неғұрлым бірдей жартыжылдарға, тоқсандарға және басқа бөліктерге бөлінетін, әрбір датаның аптада тұрақты күні болатындай күнтізбе жасау мәселесі талқыланып жатыр.