Солнечная система: масштабы и устройство

Прежде чем погружаться в вычисления, давайте сформируем ясную картину того, как устроена система, в которой происходят все интересующие нас явления.

Общее устройство

В центре нашей системы находится Солнце — звезда, масса которой составляет 99,86% массы всей Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются восемь планет, десятки карликовых планет и бесчисленное множество малых тел.

Для наших задач важны только три тела:

• Солнце — источник света, определяющий смену дня и ночи
• Земля — наша планета, на поверхности которой мы наблюдаем небо
• Луна — естественный спутник Земли, фазы которого определяют лунный календарь

Масштабы

Расстояния в Солнечной системе огромны и плохо укладываются в повседневную интуицию:

Если представить Солнце в виде арбуза диаметром 30 см, то Земля будет горошиной (2,7 мм) на расстоянии 32 метров, а Луна — песчинкой (0,75 мм) на расстоянии 8 см от горошины.

Три движения

В контексте нашей книги нас интересуют три основных движения:

1. Вращение Земли вокруг своей оси

Земля совершает полный оборот вокруг своей оси примерно за 23 часа 56 минут 4 секунды (звёздные сутки). Именно это вращение создаёт смену дня и ночи и является основой для определения времени ежедневных намазов.

Ось вращения Земли наклонена к плоскости её орбиты на угол приблизительно 23,44°. Этот наклон — причина смены времён года и причина того, что продолжительность дня сильно меняется в зависимости от широты и времени года.

2. Обращение Земли вокруг Солнца

Земля обращается вокруг Солнца по слегка вытянутой эллиптической орбите за один тропический год ≈ 365,2422 суток. Этот период определяет сезонный цикл и влияет на продолжительность дня.

3. Обращение Луны вокруг Земли

Луна обращается вокруг Земли за один синодический месяц ≈ 29,5306 суток (от новолуния до новолуния). Этот период лежит в основе лунного календаря Хиджра.

Гравитация — движущая сила

Все эти движения управляются силой гравитации, описываемой законом всемирного тяготения Ньютона:

\[ F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} \]

где:

• \( F \) — сила притяжения
• \( G \) — гравитационная постоянная (\( 6{,}674 \times 10^{-11} \) Н·м²/кг²)
• \( m_1, m_2 \) — массы двух тел
• \( r \) — расстояние между центрами масс

Этот простой закон объясняет, почему Земля обращается вокруг Солнца (Солнце гораздо массивнее), а Луна — вокруг Земли (Земля ближе и удерживает Луну своим притяжением, хотя формально система Земля-Луна движется вокруг общего центра масс).

Что дальше

В следующих главах мы подробно рассмотрим каждое из трёх движений: орбиту Земли вокруг Солнца, орбиту Луны вокруг Земли и вращение Земли вокруг своей оси. Каждое из них имеет свои особенности, которые непосредственно влияют на вычисление времени намазов и определение лунного месяца.