Wie kann man die scheinbare Bewegung der Sonne aus heliozentrischer Sicht erklären?

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Von einem horizontalen Bezugsrahmen aus sieht der Weg der Sonne wie ein Teil eines Kreises in einer geneigten Ebene aus, wie in diesem Bild gezeigt:

                             Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie zu einem heliozentrischen System gehen, würde man sagen, dass dies daran liegt, dass sich die Erde um ihre Achse dreht. Gibt es eine detailliertere Erklärung für diesen Referenzwechsel?

Wie kann man also die folgenden Tatsachen (aus geozentrischer Sicht - horizontales Bezugssystem) ausgehend von einem heliozentrischen System und der Tatsache, dass sich die Erde um ihre Achse dreht, im Detail erklären:

  • Warum ist der Weg der Sonne Teil eines Kreises?
  • Warum ist dieser Weg in einem Flugzeug?
  • Warum ist dieses Flugzeug gekippt?
  • Wie bekomme ich diesen "Neigungswinkel"?

Warum scheint diese Bewegung aus äquatorialer Sicht einheitlich zu sein, und kann ich die Ekliptik vernachlässigen, um die obigen Punkte zu verstehen?

Ich habe versucht, es mit einem Ball als Erde zu modellieren, eine Kamera daran befestigt und einen anderen Ball als Sonne verwendet, aber es ist mir nicht gelungen, den Effekt der scheinbaren Bewegung in diesem Modell zu reproduzieren. Vielleicht gibt es eine Animation, die die obigen Punkte klar macht.

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Antworten:

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Das Bild zeigt drei Sonnenpfade an einem einzigen Tag, die an drei bestimmten Tagen aufgezeichnet wurden: Mittsommer, Mittwinter und Tagundnachtgleiche. Die scheinbare Bewegung der Sonne beruht auf der Rotation der Erde, nicht auf der Bewegung der Erde um die Sonne.

  • Warum ist der Weg der Sonne Teil eines Kreises?

    Weil sich die Erde dreht, bewegen Sie sich in einem Kreis um eine Achse, die durch die Pole der Erde verläuft

  • Warum ist dieser Weg in einem Flugzeug?

    Die lokale Erdoberfläche wird als Ebene modelliert, die die Erdkugel tangiert. Während sich die Erde dreht, dreht sich diese Ebene und so scheint sich die Sonne relativ zu dieser Ebene zu bewegen. Da sich die Ebene in einer einzigen Achse und mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit dreht, scheint sich die Sonne in einem Kreis über den Himmel zu bewegen. Da es sich um einen Kreis handelt, befindet er sich in einer Ebene.

  • Warum ist dieses Flugzeug gekippt?

    Es ist gekippt, weil Sie sich nicht an den Polen befinden. Die Erdoberfläche, auf der Sie stehen, ist in Bezug auf die Erdachse geneigt

  • Wie bekomme ich diesen "Neigungswinkel"?

    Es ist Ihr Breitengrad oder genauer 90 - Breitengrad. Wenn Sie an den Polen sind, würde sich die Sonne in einer horizontalen Ebene bewegen. Wenn Sie sich am Äquator befinden, bewegt sich die Sonne in einer vertikalen Ebene.

    Die verschiedenen Pfade (rot, grün und blau im Bild) sind auf die Neigung der Erde bei 23,4 Grad zurückzuführen. Im Sommer (im Norden) ist die Sonne am Mittag höher und im Norden weiter auf- und untergegangen.

  • Warum scheint diese Bewegung aus äquatorialer Sicht einheitlich zu sein?

    Das Bild scheint den Weg der Sonne von einem Ort etwa 45 Grad nördlich zu zeigen, zum Beispiel im Norden der USA. Auch hier kann ich die Frage falsch verstehen.

    • James K.
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    Ja, ein Kreis befindet sich in einer Ebene. Es kann sich aber auch um eine Kurve (ähnlich einem Kreis) handeln, die nicht in einer Ebene liegt (hier einige Beispiele für Kurven, die nicht in einer Ebene liegen: cs.technion.ac.il/~gershon/irit/user_man/compose .gif , aristidesatelier.com/sites/default/files/images/… ) Ich möchte wissen, warum es eine ebene Kurve sein muss.
    Re1
    Sie sagen: "Weil sich die Erde dreht, bewegen Sie sich in einem Kreis um eine Achse, die durch die Pole der Erde verläuft." Das ist ein Punkt, den ich nicht verstehe (siehe meine ursprüngliche Frage). Es ist klar, dass dies impliziert, dass ich die Sonne in einer Kurve sehen werde, aber warum ist es genau ein Teil eines Kreises?
    Re1
    Der letzte Punkt "Warum scheint diese Bewegung aus äquatorialer Sicht einheitlich zu sein" betrifft nur indirekt das verknüpfte Bild. Ich kann es umformulieren als: "Warum ändert sich der Stundenwinkel mit der Zeit univorm?" Ony mag antworten "Weil sich die Erde gleichmäßig um ihre Achse dreht", aber ich bin mit dieser Antwort nicht zufrieden. Es ist zu schlampig.
    Re1
    Stellen Sie sich in einen Raum mit einem Licht an der Decke. Drehen Sie sich durch Pirouetten auf der Stelle. Sie können beobachten, dass sich das Licht in einem Kreis zu bewegen scheint.
    James K
    Für den letzten Punkt. Es liegt daran, dass die Rotation der Erde konstant ist. Die Genauigkeit beträgt weniger als eine Sekunde pro Jahr. Daran ist nichts Schlampiges. Die Rotation der Erde wird sehr genau gemessen.
    James K