Любое светило, вращаясь вокруг оси мира за сутки дважды пересекает меридиан. При этом оно однажды занимает высокое положение - верхняя кульминация, другой - низкое положение - нижняя кульминация.
Кульминация - это прохождения светила через меридиан. На рис. 4 изображена небесную сферу. Определим зенитное расстояние светила в определенном пункте в момент верхней кульминации, когда известно его склонения. Пусть в момент верхней кульминации светило лежит в точке М, тогда дуга () М - это склонение 5 светила, ибо А () - небесный экватор, перпендикулярное оси мира РР '. Дуга равен дуге N.Р и равна географической широте местности ф. Очевидно, зенитное расстояние, которую изображает дуга 2М, равна 2 = ер - 5. Если бы светило севернее зенита 2 (то есть если точка М оказалась между 2 и Р), то 2 = 5 - <р. По этим уравнениям можно определить зенитное расстояние светила с известным склонением в момент верхней Кульме-нации в пункте с известной географической широтой ф.
Как известно, высота Солнца в верхней кульминации меняется в течение года. Высокое положение Солнце занимает 22 июня. Этот день называют днем летнего солнцестояния. Он длинный. Низкое положение Сон-это занимает 22 декабря. Это день зимнего солнцестояния. Он короткий. 21 марта и 23 сентябрю высота Солнца в верхней кульминации бывает средней между высотами в летнее и зимнее солнцестояния. День по продолжительности равен ночи, поэтому 21 марта называют днем весеннего равноденствия, а 23 сентября - днем осеннего равноденствия.
Измерения полуденных высот Солнца показывают, что наибольшее удаление Солнца от небесного экватора на север составляет 23 ° 27 '(22 июня) и такое же всего отдаления его южнее экватора (22 декабря), т.е. склонение Солнца меняется от 23 ° 27' до -23 ° 27 '.
Солнце в течение года перемещается на небесной сфере по большому кругу, плоскость которого наклонена к плоскости небесного экватора на 23 ° 27 '(рис. 5). Эклиптикой называют большой круг небесной сферы, по которому в течение года перемещается центр Солнца. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называют точками весеннего (у) и осеннего (О.) равноденствия.
Двенадцать созвездий, через которые проходит луч, образуют поле зодиака; их называют зодиакальными созвездиями. Их можно найти на карте звездного неба. Годовое движение Солнца по эклиптике - кажущееся, он вызван вращением Земли вокруг Солнца (рис. 6).
Путь, который описывает Земля вокруг Солнца, называют орбитой. Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики на 66 ° 33 ', а плоскость экватора наклонена к плоскости эклиптики на угол 90 ° -66 ° 33' = 23 ° 27 '. Ось суточного вращения Земли (при движении Земли) остается параллельной самой себе, не меняя наклона к плоскости земной орбиты.
Поскольку мы не чувствуем своего движения вместе с Землей, нам кажется, что мы неподвижны, а Солнце перемещается по эклиптике. Таким образом, движение Солнца по эклиптике является отражением движения Земли.