Аналемма (от названия опорных стен в античном театре)

Аналеммой называется кривая, которую описывает Солнце на небе в течение года, если фиксировать его положение ежедневно в одно и тоже время суток. Ее изображения часто встречаются на старинных глобусах звездного неба или солнечных часах.

Аналемма похожа на неправильную цифру восемь, причем в северном полушарии Земли верхняя часть этой восьмерки меньше, чем нижняя. В южном полушарии она, естественно, перевернута. Ее существование обусловлено тем, что ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты вокруг Солнца на 23⁰,45 и что эта орбита эллиптическая, а значит, Земля движется по ней не равномерно (см. Кеплера законы).

Если бы этих двух обстоятельств не существовало, то весь год Солнце оказывалось бы в выбранное время суток в одной и той же точке на небе.

В случае если бы земная орбита была круговой, но ось вращение нашей планеты все же была наклонена к плоскости орбиты то, в указанных условиях наблюдений, Солнце на небесной сфере будет двигаться по линии к северу или к югу относительно небесного экватора в диапазоне от 23⁰,45 с.ш. до 23⁰,45 ю.ш. При этом оно будет строго повторять свою траекторию при перемещении, как в одну, так и в другую сторону.

Переменность скорости движения Земли по орбите отображается неравномерностью перемещения Солнца по эклиптике на небе (см. Уравнение времени). Поэтому Солнце к выбранному моменту наблюдения либо не достигает, либо минует некоторую особую точку и линия разворачивается в фигуру похожую на восьмерку. Особая точка, в которой Солнце оказывается два раза в год, располагается в месте соединения верхней и нижней части восьмерки – аналеммы. Это время приходится на середину апреля и самый конец августа каждого года. Время опоздания прибытия Солнца в “особую точку” в разные дни различно, но может достигать 14 минут 19 секунд, а время опережения – может достигать 16 минут 30 секунд. Это значит, что в угловой мере, ширина аналеммы на небе составляет 7,7 градуса.

На форму аналеммы влияет имеющийся между некоторыми важными календарными датами сдвиг. Земля проходит точку перигелия 2-го января и в это время скорость движения Солнца по эклиптике на небесной сфере максимальна, а точку афелия – 3-го июля скорость движения Солнца по эклиптике – минимальна. С другой стороны день зимнего солнцестояния приходится на 22 декабря, а день летнего солнцестояния приходится на 22 июня (см. Точка, солнцестояния, зимнего; летнего). В северном полушарии Земли на эти дни приходятся моменты, когда Солнце занимает свои самые низкое и высокое положения над горизонтом, соответственно. Одиннадцати суточный сдвиг между указанными двумя летними и двумя зимними датами определяет несимметричность восьмерки - аналеммы.