Como explicar o movimento aparente do Sol do ponto de vista heliocêntrico?

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De um quadro de referência horizontal, o caminho do Sol se parece com parte de um círculo em um plano inclinado, como mostrado nesta figura:

                             insira a descrição da imagem aqui

Se você for para um sistema heliocêntrico, alguém poderia dizer que isso ocorre porque a Terra está girando em torno de seu eixo. Existe alguma explicação mais detalhada dessa mudança de referência?

Então, como explicar em detalhes os seguintes fatos (vistos do ponto de vista geocêntrico - sistema de referência horizontal) a partir de um sistema heliocêntrico e o fato de a Terra estar girando em torno de seu eixo:

  • Por que o caminho do Sol faz parte de um círculo?
  • Por que esse caminho está em um avião?
  • Por que este avião está inclinado?
  • Como obter esse "ângulo de inclinação"?

Por que esse movimento parece ser uniforme do ponto de vista equatorial e posso negligenciar a eclíptica para entender os pontos acima?

Tentei modelá-lo usando uma bola como a Terra, anexei uma câmera e usei outra bola como o Sol, mas não consegui reproduzir o efeito do movimento aparente nesse modelo. Talvez exista alguma animação que esclareça os pontos acima.

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Respostas:

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A imagem mostra três caminhos do sol em um único dia, plotados em três dias específicos: verão, inverno e um equinócio. O movimento aparente do sol é devido à rotação da Terra, não ao movimento da Terra ao redor do sol.

  • Por que o caminho do sol faz parte de um círculo?

    Como a Terra está girando, você está se movendo em círculo em torno de um eixo que passa pelos pólos da Terra.

  • Por que esse caminho está em um avião?

    A superfície local da Terra é modelada como um plano tangente à esfera da Terra. À medida que a Terra gira, esse plano gira e, em relação a esse plano, o sol parece se mover. Como o avião está girando em um único eixo e a uma taxa uniforme, o sol parece se mover em círculo pelo céu. Como é um círculo, está em um plano.

  • Por que este avião está inclinado?

    É inclinado porque você não está nos polos, a superfície da Terra em que você está é inclinada em relação ao eixo da Terra

  • Como obter esse "ângulo de inclinação"?

    É a sua latitude, ou mais exatamente 90 - latitude. Se você estiver nos polos, o sol viajará em um plano horizontal. Se você estiver no equador, o sol viaja em um plano vertical.

    Os diferentes caminhos (vermelho, verde e azul na imagem) são devidos à inclinação da Terra em 23,4 graus; assim, no verão (no norte), o sol é mais alto ao meio-dia e mais ao norte, ao subir e se pôr.

  • Por que esse movimento parece ser uniformemente do ponto de vista equatorial?

    A imagem parece mostrar o caminho do sol a partir de um local a cerca de 45 graus norte, por exemplo, norte dos EUA. Mais uma vez, posso estar entendendo mal a pergunta.

    • James K
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    Sim, um círculo está em um plano. Mas também pode ser uma curva (semelhante a um círculo) que não está no plano (aqui estão alguns exemplos de curvas que não estão no plano: cs.technion.ac.il/~gershon/irit/user_man/compose .gif , aristidesatelier.com/sites/default/files/images/… ) Quero saber por que deve ser uma curva plana.
    re1
    Você diz: "Porque a Terra está girando, então você está se movendo em um círculo em torno de um eixo que passa pelos pólos da Terra". Esse é um ponto que eu não entendo (veja minha pergunta original). É claro que isso implica que vou ver o sol em alguma curva, mas por que é exatamente parte de um círculo?
    re1
    O último ponto "Por que esse movimento parece ser uniformemente do ponto de vista equatorial" é apenas indiretamente sobre a imagem vinculada. Posso reformulá-lo da seguinte forma: "Por que o ângulo da hora muda univormly com o tempo?" Ony pode responder "Porque a Terra está girando uniformemente em torno de seu eixo", mas não estou satisfeito com esta resposta. É muito sloopy.
    re1
    Fique em uma sala, com uma luz no teto. Gire-se fazendo piruetas no local. Você pode observar que a luz parece se mover em um círculo.
    James K
    Para o último ponto. É porque a rotação da Terra é constante. É imutável para uma precisão de menos de um segundo por ano. Não há nada desleixado nisso. A rotação da Terra é medida com muita precisão.
    James K