Terminator
Terminator jest fikcyjny linia, która oddziela podświetlane i nieoświetlone twarze ciała niebieskiego.
Na ziemi
Terminator na Ziemi to mały okrąg, którego płaszczyzna jest prostopadła do płaszczyzny ekliptyki i którego obwód jest mniej więcej taki, jak Ziemia oświetlona przez słońce . Poza regionami polarnymi terminator przechodzi przez dowolny punkt na powierzchni Ziemi, dwa razy dziennie: o wschodzie i zachodzie słońca.
Z wyjątkiem regionów polarnych w środku lata lub zimy, kiedy region jest wystawiony na działanie nocy lub światła słonecznego w ciągu dnia, można zmierzyć prędkość zbliżania się jednego z dwóch punktów przecięcia terminatora wzdłuż geograficzne podobieństwo:
- ta prędkość zbliżania się jest średnio maksymalna wzdłuż równika geograficznego i osiąga prawie 1600 km / h ;
- ta prędkość na równiku jest maksymalna w równonocy wiosennej i jesiennej, gdzie osiąga 1669,8 km / h (oś obrotu Ziemi nie jest już nachylona względem płaszczyzny ekliptyki, terminatorem jest południk i jego najszybsza punkty znajdują się na antypodach wzdłuż równika, z których każdy terminator przechodzi w ciągu 24 godzin; wiedząc, że promień Ziemi na równiku jest bliski 6 378,1 km , równik ma całkowitą długość około 40 075 km );
- ta prędkość na równiku jest minimalna w czasie przesilenia letniego i zimowego (gdy nachylenie osi jest maksymalne).
Możemy również dokonać tego pomiaru niezależnie od pory roku i szerokości geograficznej, mierząc prędkość zbliżania się jednego z dwóch punktów przecięcia terminatora z wielkim kołem równoległym do płaszczyzny ekliptyki:
- każdy z tych dwóch punktów pokonuje wielki okrąg ekliptyki również z prędkością bliską 1669,8 km / h mierzoną na równiku geograficznym w równonocy;
- jednakże Ziemia nie jest idealnie kulista, ale nieco spłaszczona na biegunach (z powodu własnego obrotu, wytwarzanej przez nią siły odśrodkowej ); im bardziej wzrasta nachylenie osi, tym bardziej wzrasta ekscentryczność wielkiego koła ekliptyki, wtedy wielki okrąg ekliptyki staje się elipsą, której obwód jest trochę mniejszy niż obwód równika:
- ten eliptyczny obwód wielkiego koła ekliptyki (który pozostaje miejscem na Ziemi, gdzie terminator zbliża się najszybciej) osiąga swoją minimalną długość w czasie przesilenia (kiedy jego mimośrodowość jest maksymalna): średnia prędkość zbliżania się terminatora jest zatem najmniejszą z rok;
- ale chwilowa prędkość zbliżania się terminatora wzdłuż tej elipsy jest maksymalna w dwóch miejscach na Ziemi, w których elipsa jest najbardziej płaska, to znaczy w dwóch miejscach najbardziej oddalonych od równika geograficznego i położonych najbliżej obu biegunów (które równoważy redukcję obwodu wielkiego koła ekliptyki) i środka Ziemi;
- największa prędkość zbliżania się jest wtedy mierzona przy maksymalnym nachyleniu ziemi, wielki ekliptyczny okrąg opisuje elipsę o najsilniejszej ekscentryczności, a dwa poprzednie miejsca znajdują się wzdłuż zwrotnika Raka i Zwrotnika Koziorożca ;
- podczas przesilenia zimowego i wiosennego prędkość zbliżania się terminatora wzdłuż ekliptyki jest nawet większa niż prędkość zbliżania się terminatora mierzona wzdłuż równika w równonoce:
- wydaje się, że słońce przecina niebo ze wschodu na zachód iw południe przechodzi przez zenit dwóch tropików szybciej podczas dwóch przesileń zimowych i letnich niż podczas dwóch równonocy wiosennej i jesiennej, i wydaje się, że wstawanie jest późne lub kładzie się spać, gdy terminator przekroczy te tropikalne regiony.
Szybkość zamykania terminatora jest minimalna i spada do zera zimą i latem zarówno z arktycznych, jak i antarktycznych kręgów polarnych oraz na wyższych szerokościach geograficznych do biegunów włącznie, kiedy terminator nie przekracza już tych regionów dwa razy dziennie.
Na księżycu
Księżycowy terminator, po raz pierwszy zaobserwowany przez teleskop przez Galileusza , reprezentuje najbardziej interesujący obszar Księżyca do obserwacji.
Jest to terminator, który śledzi dla naszej percepcji zarys różnych faz Księżyca , które obserwujemy z Ziemi. Ze względu na niskie położenie Słońca, reliefy znajdujące się w tym regionie są oświetlone pasącym się światłem i mają zaakcentowane profile, dobrze odgraniczone cieniami dzięki braku dyfuzji przez atmosferę.
Podłużny współczynnik jasności, który reprezentuje idealny kąt wzniesienia Słońca nad reliefami, wynosi w przybliżeniu od 5 ° do 15 °, co zapewnia maksymalny kontrast dzięki rzucanym cieniom.
Ten silny kontrast między jasnymi i ciemnymi regionami rozciąga się na wschód (przybywający księżyc) lub na zachód (ubywający księżyc) na odległość około 600 km lub 12 ° szerokości geograficznej . Poza tymi wartościami Słońce znajduje się ponad 20 ° nad horyzontem i formacja traci całą swoją rzeźbę, z wyjątkiem niedawnych kraterów z wysokimi wałami, których dno jest widoczne dopiero po osiągnięciu przez Słońce dość wysoko na horyzoncie.
Nachylenie terminatora (widoczne z obserwatora na Ziemi) zależy od półkuli lądowej, na której się znajduje oraz od pory roku: nachylenie jest minimalne podczas równonocy wiosennej i jesiennej (gdzie jest odwrócone) i prawie całkowicie anuluje wszystko przez cały rok na równiku lądowym:
- Nachylenie księżycowego terminatora (i jego zmiana orientacji względem północnej / południowej półkuli obserwatora na Ziemi, ale bez zmiany jego kształtu zgodnie z fazą księżyca obserwowaną wszędzie na Ziemi w tej samej chwili w ten sam sposób) jest także najbardziej rażący dowód (gołym okiem, bez wsparcia jakiegokolwiek instrumentu) okrągłości Ziemi , ponieważ zależy ona wtedy bezpośrednio (w dowolnym momencie z dowolnego punktu na Ziemi, w którym wschodzi Księżyc) tylko od obserwatora. szerokość geograficzna na Ziemi. Rzeczywiście, Księżyc jest oświetlony jak Ziemia z tego samego źródła światła, Słońca, zgodnie z praktycznie tym samym kierunkiem oświetlenia (biorąc pod uwagę odległość, która dzieli nas od Słońca, która jest znacznie większa niż ta, która dzieli Ziemię od Księżyca) .
- A jednak wszędzie w tym samym czasie na Ziemi obserwujemy te same oświetlone obszary na Księżycu z znikomą różnicą jasności, ledwo dostrzegalną dla ludzkiego oka (bez precyzyjnego przyrządu pomiarowego), ta niewielka różnica pokazuje również, że Księżyc jest znacznie bliżej Ziemi niż Słońce i umożliwia dokładne zmierzenie relacji między tymi dwoma odległościami (nawet jeśli różnica ta zmienia się nieco w zależności od pór roku, ponieważ odległość Ziemia-Słońce zmienia się nieco w ciągu roku i ponieważ Orbita Ziemi jest nieco ekliptyka, Ziemia znajduje się obecnie dalej od Słońca latem na półkuli północnej i bliżej zimą), ale znacznie poniżej głównego efektu wyniesienia Księżyca nad horyzontem (który zależy od szerokości geograficznej obserwator Ziemi).
- Podobnie zaćmienia Księżyca (spowodowane cieniem rzucanym z Ziemi) obserwuje się w ten sam sposób i jednocześnie na Księżycu (widzimy ciemniejące te same strefy Księżyca) z dowolnego miejsca na Ziemi, w którym można je zobaczyć. Gdy występuje przez kilka minut (z jedyną różnicą w pobliżu nachylenia księżycowego terminatora względem północnej / południowej półkuli obserwatora) i możemy obserwować to zaćmienie Księżyca tylko w ciągu 6 godzin przed lub po północy (w rzeczywistości trochę mniej z powodu ziemskiego relief, który zasłania część horyzontu zgodnie z geografią otoczenia miejsca i wysokością obserwatora na Ziemi, ale także nieregularne i niestabilne zniekształcenia światła spowodowane atmosferą ziemską do obserwacji Księżyca najbliżej horyzontu w momentach, gdy Księżyc rośnie lub zachodzi).
Formularz
Geometrycznie terminatorem jest wielki okrąg prostopadły do osi planety - Słońca . To duże koło przechodzi przez ortodromię wynikającą z równania
lub
- nachylenie to kąt nachylenia osi obrotu planety w płaszczyźnie jej ekliptyki , który zmienia się w zależności od daty odnoszącej się do jej tropikalnego roku obrotowego i zgodnie z mimośrodem powiązanej eliptycznej orbity obrotowej, oraz
-
faza to godzinowe przesunięcie fazowe z powodu:
- z jednej strony do własnego obrotu planety (prawie 360 ° na dzień słoneczny na tej planecie, ten dzień słoneczny różni się nieco od zmierzonego dnia słonecznego, ponieważ nie uwzględnia przebiegu planety na jej orbicie),
- az drugiej strony z precesją sezonową związaną z przebiegiem planety wzdłuż jej orbity (360 ° w roku obrotu planety wokół Słońca).
Jednak gdy nachylenie ekliptyki osiąga zero, powyższe równanie terminatora nie jest już ważne, chociaż nadal jest to duży okrąg prostopadły do osi planeta-Słońce: terminator jest wtedy po prostu południkiem, który przecina wszystkie szerokości geograficzne na obu przeciwne długości po obu stronach przesunięcia fazy czasowej.
Na ziemi,
- nachylenie jego osi obrotu w płaszczyźnie ekliptyki zmienia się prawie sinusoidalnie (w przybliżeniu między -23,4 ° a 23,4 °), ponieważ jej orbita obrotowa ma dość niski mimośrodowość i dlatego jest prawie kołowa (Ziemia podlega niekołowym wahaniom w orbita głównie ze względu na wpływ grawitacji Księżyca, wpływ innych planet w Układzie Słonecznym jest znikomy, podobnie jak inne zakłócenia orbitalne spowodowane aktywnością Słońca lub polami pyłu przecinającymi Ziemię);
- godzinowe przesunięcie fazowe na Ziemi również rośnie w sposób prawie liniowy (praktycznie o 15 ° na godzinę); w rzeczywistości uwzględniamy:
- z jednej strony własna rotacja planety, prawie liniowa (ma prawie stałą prędkość na swojej powierzchni, na której mierzone są długości); ta czysta prędkość obrotu prawie 360 ° na czysty słoneczny dzień)
- z drugiej strony jego precesja sezonowa, która również jest prawie liniowa (ponieważ ekscentryczność jego orbity jest niska, wytwarza bardzo niewiele spowolnień na swojej orbicie, gdy zbliża się do najbliższej apsydy - tj. do peryhelium na początku stycznia, że to znaczy jego aphelium na początku lipca - ani przyspieszenia, gdy się od niego oddala); precesja sezonowa wynosi dokładnie 360 ° na roczny obrót, ten rok rewolucji Ziemi jest bliski 366,2422 efektywnych dni słonecznych, rok astronomiczny, którego bezwzględny czas trwania maleje bardzo powoli i który jest nieco mniejszy niż średnia z naszych obecnych gregoriańskich lat kalendarzowych 365,2425 dni słonecznych plus jeden dzień (ponieważ obrót Ziemi odbywa się w precesji: kierunki obrotu i obrotu widziane z północy płaszczyzny ekliptyki są przeciwne, obrót jest wówczas postrzegany w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, podczas gdy obrót jest widoczny zgodnie z ruchem wskazówek zegara).
- Jeśli jednak wymagane są precyzyjne pomiary, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
- nieregularne zmiany jego prędkości obrotowej, a także mimośrodowość orbity Ziemi wokół Słońca (co powoduje przyspieszenia i spowolnienia podczas jej precesji, jak również na sinusoidalne zmiany jej nachylenia). Tylko przez bardzo długi okres czasu, ewolucję jego pola magnetycznego, ewolucję Słońca, rozbłyski słoneczne, które wyrzucają naładowane cząstki uwięzione na biegunach magnetycznych i inne zaburzenia grawitacyjne wytwarzane przez olbrzymie planety Układu Słonecznego;
- mała stopniowa (nieregularna) utrata masy Słońca, szczególnie po rozbłyskach słonecznych (co zmniejsza siłę grawitacji, a tym samym ma tendencję do oddalania się Ziemi od swojej orbity lub zbliżania się do niej, w zależności od kierunku wyrzutów masy Słońca , gdy tylko ta wyrzucona masa przekroczy orbitę Ziemi od tego czasu siła grawitacji tej masy jest znoszona), a tym samym odkształca jej eliptyczną orbitę w taki sam sposób, jak położenie planet olbrzymów; jeśli nie możemy zrównać tych rozbłysków, istnieje równanie, które określa średnią utratę masy Słońca w perspektywie długoterminowej;
- efekt spowolnienia orbity Ziemi wokół Słońca przez tarcie wiatrów cząstek słonecznych (zwłaszcza cząstek naładowanych wychwytywanych z dużej odległości przez pole magnetyczne Ziemi), co również ma tendencję do zbliżania Ziemi do Słońca i skracania jej okresu rewolucji; aby być precyzyjnym, należałoby również wziąć pod uwagę zasadniczą ewolucję ziemskiego pola magnetycznego, które w znacznym stopniu zmodyfikuje wychwytywanie naładowanych cząstek słonecznych: kiedy ziemskie pole magnetyczne jest odwrócone, w pewnym okresie można je praktycznie zlikwidować w związku z tym Ziemia przechwyci mniej cząstek słonecznych i będzie mniej spowolniona w tych okresach;
- mały kąt rozwarcia stożka łączącego styczną do powierzchni Słońca i Ziemi, ten kąt skutkuje lekkim przesunięciem dużego koła w kierunku twarzy nie oświetlonej przez Słońce i nieznacznym zmniejszeniem jego średnicy - terminator jest dlatego też nie jest to całkiem duży okrąg, nawet jeśli jest blisko niego (ta różnica jest jednak często znacznie mniejsza niż deformacja terminatora wywołana przez relief ziemski, z wyjątkiem oceanów).
W fikcji
- Saga science fiction z filmu Kroniki Riddicka w oryginalny sposób wykorzystuje pojęcie terminatora.
Powiązane artykuły
Uwagi i odniesienia
- cotangent staje się nieskończona .