Слоеве на небесната сфера. Небесна сфера
Помощна небесна сфера
Координатни системи, използвани в геодезическата астрономия
Географските ширини и дължини на точки от земната повърхност и азимутите на посоките се определят от наблюденията на небесните тела - Слънцето и звездите. За да направите това, е необходимо да знаете положението на светилата както спрямо Земята, така и едно спрямо друго. Позициите на осветителните тела могат да се задават в целесъобразно избрани координатни системи. Както е известно от аналитичната геометрия, за да се определи позицията на звездата s, можете да използвате правоъгълна декартова координатна система XYZ или полярни a, b, R (фиг. 1).
В правоъгълна координатна система позицията на звездата s се определя от три линейни координати X, Y, Z. В полярната координатна система позицията на звездата s се определя от една линейна координата, радиус вектор R = Оs и две ъглови: ъгъл a между оста X и проекцията на радиус вектора върху координатната равнина XOY, и ъгъл b между координатната равнина XOY и радиус вектора R. Връзката между правоъгълни и полярни координати се описва с формулите
X=R cos b cosа,
Y=R cos b гряха,
Z=R гряхб,
Тези системи се използват в случаите, когато са известни линейните разстояния R = Os до небесните тела (например за Слънцето, Луната, планетите, изкуствените спътници на Земята). Въпреки това, за много светила, наблюдавани извън Слънчевата система, тези разстояния са или изключително големи в сравнение с радиуса на Земята, или неизвестни. За да се опрости решаването на астрономическите задачи и да се избегнат разстоянията до осветителните тела, се смята, че всички осветителни тела са на произволно, но еднакво разстояние от наблюдателя. Обикновено това разстояние се приема равно на единица, в резултат на което положението на светилата в пространството може да се определи не от три, а от две ъглови координати a и b на полярната система. Известно е, че геометричното място на точките, равноотдалечени от дадена точка "О", е сфера с център в тази точка.
Помощна небесна сфера -въображаема сфера с произволен или единичен радиус, върху която се проектират изображения на небесни тела (фиг. 2). Позицията на всяко тяло s върху небесната сфера се определя с помощта на две сферични координати a и b:
x= cos b cosа,
y= cos b гряха,
z= грях b.
В зависимост от това къде се намира центърът на небесната сфера О, има:
1)топоцентриченнебесна сфера - центърът е на повърхността на Земята;
2)геоцентриченнебесна сфера - центърът съвпада с центъра на масата на Земята;
3)хелиоцентриченнебесната сфера - центърът е подравнен с центъра на Слънцето;
4) барицентриченнебесна сфера - центърът се намира в центъра на тежестта на Слънчевата система.
Основните окръжности, точки и линии на небесната сфера са показани на фиг.3.
Една от основните посоки спрямо земната повърхност е посоката отвес, или гравитацията в точката на наблюдение. Тази посока пресича небесната сфера в две диаметрално противоположни точки - Z и Z. Точката Z е над центъра и се нарича зенит, Z" - под центъра и се нарича надир.
Начертайте през центъра равнина, перпендикулярна на отвеса ZZ". Големият кръг NESW, образуван от тази равнина, се нарича небесен (истински) или астрономически хоризонт. Това е основната равнина на топоцентричната координатна система. Има четири точки S, W, N, E, където е S южна точка,Н- Северна точка, W - точка на Запада, Е- точка на изтока. Правата NS се нарича обедна линия.
Правата P N P S , прекарана през центъра на небесната сфера успоредно на оста на въртене на Земята, се нарича ос на света. Точки P N - северен полюс на света; P S - южния полюс на света. Около оста на света има видимо ежедневно движение на небесната сфера.
Нека начертаем през центъра равнина, перпендикулярна на оста на света P N P S . Големият кръг QWQ "E, образуван в резултат на пресичането на тази равнина на небесната сфера, се нарича небесен (астрономически) екватор. Ето го Q най-високата точка на екватора(над хоризонта), Q "- най-ниската точка на екватора(под хоризонта). Небесният екватор и небесният хоризонт се пресичат в точки W и E.
Равнината P N ZQSP S Z "Q" N, съдържаща отвес и оста на света, се нарича истински (небесен) или астрономически меридиан.Тази равнина е успоредна на равнината на земния меридиан и перпендикулярна на равнината на хоризонта и екватора. Нарича се начална координатна равнина.
Начертайте през ZZ "вертикална равнина, перпендикулярна на небесния меридиан. Получената окръжност ZWZ" E се нарича първи вертикал.
Голямата окръжност ZsZ", по която вертикалната равнина, минаваща през светилото s, пресича небесната сфера, се нарича вертикално или около височините на осветителното тяло.
Голямата окръжност P N sP S, минаваща през звездата перпендикулярно на небесния екватор, се нарича около деклинацията на светилото.
Малката окръжност nsn", минаваща през звездата успоредно на небесния екватор, се нарича дневен паралел.Видимото дневно движение на светилата става по дневните паралели.
Нарича се малкият кръг аса, преминаващ през светилото успоредно на небесния хоризонт кръг с равни височини, или алмукантарат.
В първо приближение орбитата на Земята може да се приеме като плоска крива - елипса, в един от фокусите на която е Слънцето. Равнината на елипсата, взета за орбита на Земята , наречен самолет еклиптика.
В сферичната астрономия е обичайно да се говори за видимо годишно движение на слънцето.Нарича се големият кръг ЕgЕ "d, по който се извършва видимото движение на Слънцето през годината еклиптика. Равнината на еклиптиката е наклонена спрямо равнината на небесния екватор под ъгъл приблизително равен на 23,5 0 . На фиг. 4 показани:
g е точката на пролетното равноденствие;
d е точката на есенното равноденствие;
E е точката на лятното слънцестоене; E" - точката на зимното слънцестоене; R N R S - оста на еклиптиката; R N - северният полюс на еклиптиката; R S - южният полюс на еклиптиката; e - наклонът на еклиптиката към екватора.
Точки и линии на небесната сфера - как да намерите алмукантарата, където минава небесният екватор, който е небесният меридиан.
Какво представлява небесната сфера
Небесна сфера- абстрактно понятие, въображаема сфера с безкрайно голям радиус, чийто център е наблюдателят. В същото време центърът на небесната сфера е, така да се каже, на нивото на очите на наблюдателя (с други думи, всичко, което виждате над главата си от хоризонт до хоризонт, е тази сфера). Въпреки това, за по-лесно възприемане, можем да разгледаме центъра на небесната сфера и центъра на Земята, в това няма грешка. Позициите на звездите, планетите, Слънцето и Луната се прилагат към сферата в позицията, в която те са видими в небето в определен момент от дадена точка от местоположението на наблюдателя.
С други думи, въпреки че наблюдаваме позицията на светилата в небесната сфера, ние, намирайки се на различни места на планетата, постоянно ще виждаме малко по-различна картина, знаейки принципите на "работата" на небесната сфера, гледайки нощно небе, можем лесно да се ориентираме на земята с помощта на проста техника. Познавайки изгледа отгоре в точка А, ще го сравним с изгледа на небето в точка Б и по отклоненията на познатите ориентири можем да разберем къде точно се намираме сега.
Хората отдавна са измислили редица инструменти, за да улеснят нашата задача. Ако се ориентирате по „земния“ глобус просто с помощта на географската ширина и дължина, тогава редица подобни елементи – точки и линии, са предвидени и за „небесния“ глобус – небесната сфера.
Небесна сфера и позиция на наблюдателя. Ако наблюдателят се движи, тогава цялата видима за него сфера ще се движи.
Елементи на небесната сфера
Небесната сфера има редица характерни точки, линии и кръгове, нека разгледаме основните елементи на небесната сфера.
Вертикален наблюдател
Вертикален наблюдател- права линия, минаваща през центъра на небесната сфера и съвпадаща с посоката на отвеса в точката на наблюдателя. Зенит- точката на пресичане на вертикала на наблюдателя с небесната сфера, разположена над главата на наблюдателя. Надир- точката на пресичане на вертикалата на наблюдателя с небесната сфера, противоположна на зенита.
Истински хоризонт- голям кръг върху небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на вертикала на наблюдателя. Истинският хоризонт разделя небесната сфера на две части: надхоризонтално полукълбокъдето се намира зенитът, и субхоризонтално полукълбо, в който се намира надирът.
Ос на света (Земна ос)- права линия, около която се извършва видимото дневно въртене на небесната сфера. Оста на света е успоредна на оста на въртене на Земята, а за наблюдател, разположен на един от полюсите на Земята, тя съвпада с оста на въртене на Земята. Видимото дневно въртене на небесната сфера е отражение на действителното дневно въртене на Земята около нейната ос. Полюсите на света са точките на пресичане на оста на света с небесната сфера. Полюсът на света, разположен в съзвездието Малка мечка, се нарича Северен полюссвят, а противоположният полюс се нарича Южен полюс.
Голям кръг върху небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на оста на света. Равнината на небесния екватор разделя небесната сфера на Северното полукълбо, в който се намира Северният полюс на света, и южно полукълбокъдето се намира Южният полюс на света.
Или меридианът на наблюдателя - голям кръг върху небесната сфера, минаващ през полюсите на света, зенит и надир. Тя съвпада с равнината на земния меридиан на наблюдателя и разделя небесната сфера на източени западното полукълбо.
Точки север и юг- точки на пресичане на небесния меридиан с истинския хоризонт. Точката, която е най-близо до Северния полюс на света, се нарича северна точка на истинския хоризонт С, а точката, най-близка до Южния полюс на света, се нарича южна точка Ю. Точките на изток и запад са точките на пресичане на небесния екватор с истинския хоризонт.
обедна линия- права линия в равнината на истинския хоризонт, свързваща точките на север и юг. Тази линия се нарича обяд, защото по обяд, местно истинско слънчево време, сянката от вертикалния полюс съвпада с тази линия, тоест с истинския меридиан на тази точка.
Пресечни точки на небесния меридиан с небесния екватор. Точката, която е най-близо до южната точка на хоризонта, се нарича точка на юг от небесния екватор, а най-близката до северната точка на хоризонта точка е точка на север от небесния екватор.
Вертикални осветителни тела
Вертикални осветителни тела, или кръг на височината, - голям кръг на небесната сфера, преминаващ през зенита, надира и светилото. Първият вертикал е вертикалът, минаващ през точките на изток и запад.
Склонение кръг, или , - голям кръг на небесната сфера, преминаващ през полюсите на света и светилото.
Малък кръг върху небесната сфера, начертан през светилото успоредно на равнината на небесния екватор. Видимото дневно движение на светилата става по дневните паралели.
Светила на Алмукантарат
Светила на Алмукантарат- малък кръг върху небесната сфера, начертан през светилото успоредно на равнината на истинския хоризонт.
Всички елементи на небесната сфера, отбелязани по-горе, се използват активно за решаване на практически проблеми с ориентация в космоса и определяне на положението на звездите. В зависимост от целите и условията на измерване се използват две различни системи. сферични небесни координати.
В едната система светилото е ориентирано спрямо истинския хоризонт и се нарича тази система, а в другата спрямо небесния екватор и се нарича.
Във всяка от тези системи позицията на светилото върху небесната сфера се определя от две ъглови стойности, точно както позицията на точките на повърхността на Земята се определя с помощта на географската ширина и дължина.
небесна сфераНарича се въображаема сфера с произволен радиус с център в произволна точка, на повърхността на която са нанесени позициите на осветителните тела, тъй като те са видими в небето в даден момент от дадена точка.
Небесната сфера се върти. Лесно е да се провери това просто като се наблюдава промяната в положението на небесните тела спрямо наблюдателя или хоризонта. Ако насочите камерата към звездата на Малката мечка и отворите обектива за няколко часа, тогава изображенията на звездите върху фотографската плака ще опишат дъги, чиито централни ъгли са еднакви (фиг. 17). материал от сайта
Поради въртенето на небесната сфера, всяко светило се движи в малък кръг, чиято равнина е успоредна на равнината на екватора - дневен паралел. Както може да се види от Фигура 18, дневният паралел може или не може да пресича математическия хоризонт. Пресичането на хоризонта от светило се нарича изгрев, ако преминава в горната част на небесната сфера, и чрез залез, когато светилото преминава в долната част на небесната сфера. В случай, че дневният паралел, по който се движи светилото, не пресича хоризонта, светилото се нарича невъзходящили нежелателнов зависимост от това къде се намира: винаги на върха или винаги на дъното на небесната сфера.
НЕБЕСНА СФЕРА
Когато наблюдаваме небето, всички астрономически обекти изглеждат разположени върху куполообразна повърхност, в центъра на която се намира наблюдателят. Този въображаем купол образува горната половина на една въображаема сфера, която се нарича "небесна сфера". Той играе основна роля при указване на позицията на астрономически обекти.
Въпреки че Луната, планетите, Слънцето и звездите се намират на различни разстояния от нас, дори най-близките от тях са толкова далеч, че не можем да преценим разстоянието им на око. Посоката към звездата не се променя, докато се движим по повърхността на Земята. (Вярно, то се променя леко, когато Земята се движи по своята орбита, но това паралактично изместване може да се забележи само с помощта на най-точни инструменти.) Струва ни се, че небесната сфера се върти, тъй като светилата изгряват на изток и разположен на запад. Причината за това е въртенето на Земята от запад на изток. Видимото въртене на небесната сфера се извършва около въображаема ос, която продължава оста на въртене на Земята. Тази ос пресича небесната сфера в две точки, наречени северен и южен „полюс на света“. Северният небесен полюс се намира на около градус от Полярната звезда, а близо до южния полюс няма ярки звезди.
Оста на въртене на Земята е наклонена с около 23,5° спрямо перпендикуляра, начертан към равнината на земната орбита (към равнината на еклиптиката). Пресечната точка на тази равнина с небесната сфера дава кръг - еклиптиката, видимият път на Слънцето за една година. Ориентацията на земната ос в пространството почти не се променя. Така всяка година през юни, когато северният край на оста е наклонен към Слънцето, то се издига високо в небето в Северното полукълбо, където дните стават дълги, а нощите къси. След като се премести на противоположната страна на орбитата през декември, Земята се обръща към Слънцето с южното полукълбо, а на нашия север дните стават къси, а нощите дълги.
Вижте същоСЕЗОНИ . Въпреки това, под влиянието на слънчевото и лунното привличане, ориентацията на земната ос все още постепенно се променя. Основното движение на оста, причинено от влиянието на Слънцето и Луната върху екваториалната изпъкналост на Земята, се нарича прецесия. В резултат на прецесията земната ос се върти бавно около перпендикуляра на орбиталната равнина, описвайки конус с радиус 23,5° за 26 хиляди години. Поради тази причина след няколко века полюсът вече няма да е близо до Полярната звезда. В допълнение, земната ос прави малки колебания, наречени нутация и свързани с елиптичността на орбитите на Земята и Луната, както и с факта, че равнината на лунната орбита е леко наклонена спрямо равнината на земната орбита. Както вече знаем, видът на небесната сфера през нощта се променя поради въртенето на Земята около оста си. Но дори и да наблюдавате небето по едно и също време през годината, видът му ще се промени поради въртенето на Земята около Слънцето. Отнема прибл. 3651/4 дни - приблизително един градус на ден. Между другото, ден, или по-скоро слънчев ден, е времето, през което Земята се завърта веднъж около оста си по отношение на Слънцето. Състои се от времето, необходимо на Земята да завърши завъртане по отношение на звездите ("звезден ден"), плюс малко време - около четири минути - необходимо за въртенето, за да компенсира орбиталното движение на Земята на ден с един градус. Така за една година ок. 3651/4 слънчеви дни и ок. 3661/4 звезда.
Когато се гледа от определена точка
Земните звезди, разположени близо до полюсите, или винаги са над хоризонта, или никога не се издигат над него. Всички останали звезди изгряват и залязват и всеки ден изгряването и залязването на всяка звезда се случва 4 минути по-рано от предишния ден. Някои звезди и съзвездия изгряват на небето през нощта през зимата - ние ги наричаме "зима", а други - "лято". Така изгледът на небесната сфера се определя от три пъти: времето от деня, свързано с въртенето на Земята; време на годината, свързано с циркулацията около слънцето; епохата, свързана с прецесията (въпреки че последният ефект е трудно забележим "на око" дори за 100 години).
Координатни системи.Има различни начини за указване на положението на обектите на небесната сфера. Всеки от тях е подходящ за задачи от определен тип.
Alt-азимутна система.За да се посочи позицията на обект в небето по отношение на земните обекти около наблюдателя, се използва "алт-азимут" или "хоризонтална" координатна система. Показва ъгловото разстояние на обекта над хоризонта, наречено "височина", както и неговия "азимут" - ъгловото разстояние по хоризонта от условна точка до точка непосредствено под обекта. В астрономията азимутът се измерва от точка от юг на запад, а в геодезията и навигацията - от точка от север на изток. Ето защо, преди да използвате азимута, трябва да разберете в коя система е посочен. Точката в небето точно над главата има височина 90 ° и се нарича "зенит", а точката, диаметрално противоположна на нея (под краката) се нарича "надир". За много задачи е важен голям кръг от небесната сфера, наречен "небесен меридиан"; преминава през зенита, надира и небесните полюси и пресича хоризонта в точки на север и юг.
екваториална система.Поради въртенето на Земята, звездите непрекъснато се движат спрямо хоризонта и кардиналните точки, а координатите им в хоризонталната система се променят. Но за някои задачи на астрономията координатната система трябва да бъде независима от позицията на наблюдателя и времето на деня. Такава система се нарича "екваториална"; неговите координати приличат на географски ширини и дължини. При него равнината на земния екватор, разширена до пресечната точка с небесната сфера, задава главния кръг - "небесния екватор". „Деклинацията“ на една звезда наподобява географската ширина и се измерва с нейното ъглово разстояние на север или юг от небесния екватор. Ако звездата се вижда точно в зенита, тогава географската ширина на мястото на наблюдение е равна на деклинацията на звездата. Географската дължина съответства на "правото изкачване" на звездата. Измерва се на изток от точката на пресичане на еклиптиката с небесния екватор, която Слънцето минава през март, в деня на началото на пролетта в Северното полукълбо и есента в Южното. Тази важна за астрономията точка се нарича "първа точка на Овен" или "точка на пролетното равноденствие" и се обозначава със знака
други системи.За някои цели се използват и други координатни системи на небесната сфера. Например, когато изучават движението на телата в Слънчевата система, те използват координатна система, чиято основна равнина е равнината на земната орбита. Структурата на Галактиката се изучава в координатна система, чиято основна равнина е екваториалната равнина на Галактиката, представена на небето от кръг, минаващ по Млечния път.
Сравнение на координатни системи.Най-важните подробности за хоризонталната и екваториалната система са показани на фигурите. В таблицата тези системи са сравнени с географската координатна система.
Преход от една система към друга.Често има нужда да се изчислят нейните екваториални координати от алт-азимутните координати на звезда и обратно. За да направите това, е необходимо да знаете момента на наблюдение и позицията на наблюдателя на Земята. Математически проблемът се решава с помощта на сферичен триъгълник с върхове в зенита, северния небесен полюс и звездата X; той се нарича "астрономически триъгълник". Ъгълът с връх на северния полюс на света между меридиана на наблюдателя и направлението към всяка точка от небесната сфера се нарича "часов ъгъл" на тази точка; измерва се на запад от меридиана. Часовият ъгъл на пролетното равноденствие, изразен в часове, минути и секунди, се нарича "звездно време" (Si. T. - звездно време) в точката на наблюдение. И тъй като правото изкачване на звезда също е полярният ъгъл между посоката към нея и към пролетното равноденствие, тогава звездното време е равно на правилното изкачване на всички точки, лежащи на меридиана на наблюдателя. По този начин часовият ъгъл на всяка точка от небесната сфера е равен на разликата между звездното време и нейното право изкачване:
Нека географската ширина на наблюдателя е j. Ако са дадени екваториалните координати на звездата a и d, тогава нейните хоризонтални координати a и могат да бъдат изчислени по следните формули: Можете също така да решите обратната задача: като използвате измерените стойности на a и h, знаейки времето, изчислете a и d. Деклинацията d се изчислява директно от последната формула, след това H се изчислява от предпоследната, а a се изчислява от първата, ако е известно звездното време.
Представяне на небесната сфера.От векове учените са търсили най-добрия начин да представят небесната сфера за изследване или демонстрация. Бяха предложени два вида модели: двумерни и триизмерни. Небесната сфера може да бъде изобразена на равнина по същия начин, както сферичната Земя се изобразява на картите. И в двата случая трябва да се избере система за геометрична проекция. Първият опит да се изобразят части от небесната сфера в равнина бяха скални изсичания на звездни конфигурации в пещерите на древните хора. В наши дни има различни звездни карти, публикувани под формата на ръчно нарисувани или фотографски звездни атласи, покриващи цялото небе. Древните китайски и гръцки астрономи представят небесната сфера в модел, известен като "армилярна сфера". Състои се от метални кръгове или пръстени, свързани заедно, така че да показват най-важните кръгове на небесната сфера. Сега често се използват звездни глобуси, върху които са отбелязани позициите на звездите и основните кръгове на небесната сфера. Армиларните сфери и глобусите имат общ недостатък: положението на звездите и означенията на кръговете са отбелязани от външната им, изпъкнала страна, която гледаме отвън, докато гледаме небето "отвътре", а звездите ни изглеждат разположени на вдлъбнатата страна на небесната сфера. Това понякога води до объркване в посоките на движение на звездите и фигурите от съзвездията. Планетариумът дава най-реалистично представяне на небесната сфера. Оптичната проекция на звезди върху полусферичен екран отвътре позволява много точно да се възпроизведе външният вид на небето и всички видове движения на осветителните тела върху него.
Вижте също
АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА;
ПЛАНЕТАРИЙ;
ЗВЕЗДИ .
Енциклопедия на Collier. - Отворено общество. 2000 .
- въображаема спомагателна сфера с произволен радиус, върху която се проектират небесните тела. Използва се в астрономията за изследване на относителното положение и движение на космически обекти въз основа на определяне на техните координати върху небесната сфера. ... ... - въображаема спомагателна сфера с произволен радиус, върху която се проектират небесни тела. Използва се в астрономията за изследване на относителното положение и движение на космически обекти въз основа на определяне на техните координати върху небесната сфера. ... ... енциклопедичен речникВъображаема спомагателна сфера с произволен радиус, върху която се проектират небесни тела; служи за решаване на различни астрометрични задачи. Представяне на Н. с. възниква в древността; беше базирано на визуалното ... ... Велика съветска енциклопедия
Въображаема сфера с произволен радиус, върху която небесните тела са изобразени така, както са видими от наблюдателна точка на земната повърхност (топоцентричен. N. s.) или както биха се виждали от центъра на Земята (геоцентричен. N. . s.) или центъра на Слънцето … … Голям енциклопедичен политехнически речник
небесна сфера- dangaus sfera statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. небесна сфера вок. Himmelskugel, f; Himmelsspäre, е рус. небесна сфера, f; небесен свод, m пранц. sphère céleste, f … Fizikos terminų žodynas
Тема 4. НЕБЕСНА СФЕРА. АСТРОНОМИЧЕСКИ КООРДИНАТНИ СИСТЕМИ
4.1. НЕБЕСНА СФЕРА
Небесна сфера - въображаема сфера с произволен радиус, върху която се проектират небесни тела. Служи за решаване на различни астрометрични задачи. По правило окото на наблюдателя се приема за център на небесната сфера. За наблюдател на повърхността на Земята въртенето на небесната сфера възпроизвежда ежедневното движение на светилата в небето.
Концепцията за небесната сфера възниква в древни времена; тя се основаваше на визуалното впечатление за съществуването на куполообразна твърд. Това впечатление се дължи на факта, че в резултат на огромната отдалеченост на небесните тела човешкото око не може да оцени разликите в разстоянията до тях и те изглеждат еднакво отдалечени. Сред древните народи това се свързва с наличието на истинска сфера, която ограничава целия свят и носи множество звезди на повърхността си. Така според тях небесната сфера е най-важният елемент на Вселената. С развитието на научното познание този възглед за небесната сфера отпадна. Въпреки това, геометрията на небесната сфера, заложена в древността, в резултат на развитие и усъвършенстване е получила съвременен вид, в който се използва в астрометрията.
Радиусът на небесната сфера може да се приеме за всичко: за да се опростят геометричните отношения, се приема, че е равен на единица. В зависимост от проблема, който се решава, центърът на небесната сфера може да бъде поставен на мястото:
където се намира наблюдателят (топоцентрична небесна сфера),
до центъра на Земята (геоцентрична небесна сфера),
до центъра на определена планета (планетоцентрична небесна сфера),
до центъра на Слънцето (хелиоцентричната небесна сфера) или до която и да е друга точка в пространството.
Всяко светило на небесната сфера съответства на точка, в която се пресича с права линия, свързваща центъра на небесната сфера със светилото (с неговия център). При изучаване на взаимното разположение и видимите движения на светилата върху небесната сфера се избира една или друга координатна система), определена от основните точки и линии. Последните обикновено са големи кръгове от небесната сфера. Всеки голям кръг на сфера има два полюса, определени върху него от краищата на диаметър, перпендикулярен на равнината на дадения кръг.
Имена на най-важните точки и дъги на небесната сфера
отвес (или вертикална линия) - права линия, минаваща през центровете на Земята и небесната сфера. Отвесът се пресича с повърхността на небесната сфера в две точки - зенит , над главата на наблюдателя и надир - диаметрално противоположна точка.
математически хоризонт - голяма окръжност на небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на отвеса. Равнината на математическия хоризонт минава през центъра на небесната сфера и разделя нейната повърхност на две половини: видимиза наблюдателя, с върха в зенита и невидим, с връх надир. Математическият хоризонт може да не съвпада с видимия хоризонт поради неравностите на земната повърхност и различните височини на точките за наблюдение, както и кривината на светлинните лъчи в атмосферата.
Ориз. 4.1. Небесна сфера
световна ос - оста на видимо въртене на небесната сфера, успоредна на оста на Земята.
Оста на света се пресича с повърхността на небесната сфера в две точки - северен полюс на света и южния полюс на света .
Небесен полюс - точка на небесната сфера, около която се извършва видимото дневно движение на звездите поради въртенето на Земята около оста си. Северният небесен полюс е в съзвездието Малка мечка, южно в съзвездието Октант. Като резултат прецесияПолюсите на света се движат с около 20" годишно.
Височината на световния полюс е равна на географската ширина на мястото на наблюдателя. Световният полюс, разположен в надхоризонтната част на сферата, се нарича повдигнат, а другият световен полюс, разположен в подхоризонтната част на сферата, се нарича нисък.
Небесен екватор - голям кръг от небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на оста на света. Небесният екватор разделя повърхността на небесната сфера на две полукълба: северен полукълбо , с връх на северния небесен полюс, и Южно полукълбо , с връх на южния небесен полюс.
Небесният екватор пресича математическия хоризонт в две точки: точка изток и точка запад . Източната точка е точката, в която точките на въртящата се небесна сфера пресичат математическия хоризонт, преминавайки от невидимото полукълбо във видимото.
небесен меридиан - голям кръг от небесната сфера, чиято равнина минава през отвеса и оста на света. Небесният меридиан разделя повърхността на небесната сфера на две полукълба - източното полукълбо , с връх в източната точка, и западното полукълбо , с връх в западната точка.
обедна линия - пресечна линия на равнината на небесния меридиан и равнината на математическия хоризонт.
небесен меридиан пресича математическия хоризонт в две точки: Северна точка и южна точка . Северната точка е тази, която е по-близо до северния полюс на света.
Еклиптика - траекторията на видимото годишно движение на Слънцето в небесната сфера. Равнината на еклиптиката се пресича с равнината на небесния екватор под ъгъл ε = 23°26".
Еклиптиката се пресича с небесния екватор в две точки - пролет и есента равноденствия . В точката на пролетното равноденствие Слънцето се премества от южното полукълбо на небесната сфера към северното, в точката на есенното равноденствие от северното полукълбо на небесната сфера към южното.
Точките от еклиптиката, които са на 90° от равноденствията, се наричат точка лятото слънцестоене (в северното полукълбо) и точка зимата слънцестоене (в южното полукълбо).
ос еклиптика - диаметърът на небесната сфера, перпендикулярен на равнината на еклиптиката.
4.2. Основни линии и равнини на небесната сфера
Оста на еклиптиката се пресича с повърхността на небесната сфера в две точки - северен полюс на еклиптиката , лежащ в северното полукълбо, и южен полюс на еклиптиката, лежащ в южното полукълбо.
Алмукантарат (Арабски кръг с еднакви височини) светила - малък кръг от небесната сфера, преминаващ през светилото, чиято равнина е успоредна на равнината на математическия хоризонт.
кръг на височината или вертикален кръг или вертикален осветителни тела - голям полукръг от небесната сфера, преминаващ през зенита, светилото и надира.
Ежедневен паралел светила - малък кръг от небесната сфера, преминаващ през светилото, чиято равнина е успоредна на равнината на небесния екватор. Видимите дневни движения на светилата се извършват по дневните паралели.
Кръг деклинация светила - голям полукръг от небесната сфера, преминаващ през полюсите на света и светилото.
Кръг еклиптика географска ширина , или просто кръгът на ширината на светилото - голям полукръг от небесната сфера, преминаващ през полюсите на еклиптиката и светилото.
Кръг галактически географска ширина светила - голям полукръг от небесната сфера, преминаващ през галактическите полюси и светилото.
2. АСТРОНОМИЧЕСКИ КООРДИНАТНИ СИСТЕМИ
Небесната координатна система се използва в астрономията, за да опише положението на светилата в небето или точките върху въображаема небесна сфера. Координатите на светилата или точките се дават от две ъглови стойности (или дъги), които уникално определят позицията на обектите на небесната сфера. По този начин небесната координатна система е сферична координатна система, в която третата координата - разстоянието - често е неизвестна и не играе роля.
Небесните координатни системи се различават една от друга по избора на основната равнина. В зависимост от поставената задача може да е по-удобно да използвате едната или другата система. Най-често използваните са хоризонталната и екваториалната координатна система. По-рядко - еклиптика, галактика и др.
Хоризонтална координатна система
Хоризонталната координатна система (хоризонтална) е небесна координатна система, в която основната равнина е равнината на математическия хоризонт, а полюсите са зенитът и надирът. Използва се при наблюдения на звездите и движението на небесните тела от Слънчевата система върху земята с невъоръжено око, през бинокъл или телескоп. Хоризонталните координати на планетите, Слънцето и звездите се променят непрекъснато през деня поради ежедневното въртене на небесната сфера.
Прави и равнини
Хоризонталната координатна система винаги е топоцентрична. Наблюдателят винаги е във фиксирана точка на земната повърхност (отбелязана с O на фигурата). Ще приемем, че наблюдателят се намира в северното полукълбо на Земята на ширина φ. С помощта на отвес посоката към зенита (Z) се определя като горната точка, към която е насочена отвесната линия, а надирът (Z ") се определя като долната (под Земята). Следователно , линията (ZZ"), свързваща зенита и надира, се нарича отвес.
4.3. Хоризонтална координатна система
Равнината, перпендикулярна на отвеса в точка O, се нарича равнина на математическия хоризонт. На тази равнина се определя посоката на юг (географска) и север, например по посока на най-късата сянка от гномона през деня. Тя ще бъде най-къса по обяд, а линията (NS), свързваща юг със север, се нарича обедна линия. Точките изток (E) и запад (W) са взети на 90 градуса от южната точка, съответно обратно на часовниковата стрелка и по посока на часовниковата стрелка, гледани от зенита. Така NESW е равнината на математическия хоризонт
Равнината, преминаваща през пладне и отвес (ZNZ "S), се нарича равнина на небесния меридиан , а равнината, преминаваща през небесното тяло - вертикалната равнина на дадено небесно тяло . Големият кръг, в който тя пресича небесната сфера, наречена вертикала на небесно тяло .
В хоризонталната координатна система едната координата е или височина на звездата h, или неговият зенитно разстояние z. Друга координата е азимутът А.
Височина h осветителни тела наречена дъга на вертикала на светилото от равнината на математическия хоризонт към посоката на светилото. Височините се измерват в диапазона от 0° до +90° до зенита и от 0° до −90° до надира.
Зенитното разстояние z на осветителните тела наречена вертикална дъга на осветителното тяло от зенита до осветителното тяло. Зенитните разстояния се броят от 0° до 180° от зенита до надира.
Азимут А на светилото наречена дъга на математическия хоризонт от точката на юг до вертикала на звездата. Азимутите се измерват в посоката на дневното въртене на небесната сфера, т.е. на запад от южната точка, в диапазона от 0 ° до 360 °. Понякога азимутите се измерват от 0° до +180° на запад и от 0° до −180° на изток (в геодезията азимутите се измерват от северната точка).
Характеристики на промяна на координатите на небесните тела
През деня звездата описва кръг, перпендикулярен на оста на света (PP"), който на ширина φ е наклонен към математическия хоризонт под ъгъл φ. Следователно тя ще се движи успоредно на математическия хоризонт само при φ равно до 90 градуса, тоест на северния полюс.Следователно всички звезди, видими там, няма да залязат (включително Слънцето за половин година, вижте продължителността на деня) и тяхната височина h ще бъде постоянна.На други географски ширини , звездите, достъпни за наблюдение в даден момент от годината, се разделят на:
входящи и изходящи (h преминава през 0 през деня)
невходящи (h винаги е по-голямо от 0)
невъзходящ (h винаги е по-малко от 0)
Максималната височина h на една звезда ще се наблюдава веднъж дневно при едно от двете й преминавания през небесния меридиан - горната кулминация, а минималната - при второто от тях - долната кулминация. От долната към горната кулминация височината h на звездата се увеличава, от горната към долната намалява.
Първа екваториална координатна система
В тази система основната равнина е равнината на небесния екватор. В този случай една координата е деклинацията δ (по-рядко полярното разстояние p). Друга координата е часовият ъгъл t.
Деклинацията δ на светилото е дъгата на окръжността на деклинацията от небесния екватор към светилото или ъгълът между равнината на небесния екватор и посоката към светилото. Деклинациите се броят от 0° до +90° към северния небесен полюс и от 0° до −90° към южния небесен полюс.
4.4. Екваториална координатна система
Полярното разстояние p на светилото е дъгата на окръжността на деклинацията от северния полюс на света до светилото или ъгълът между оста на света и посоката към светилото. Полярните разстояния се измерват от 0° до 180° от северния небесен полюс на юг.
Часовият ъгъл t на светилото е дъгата на небесния екватор от горната точка на небесния екватор (т.е. точката на пресичане на небесния екватор с небесния меридиан) до кръга на деклинацията на светилото, или двустенен ъгъл между равнините на небесния меридиан и кръга на деклинация на светилото. Часовите ъгли се измерват в посоката на дневното въртене на небесната сфера, т.е. на запад от горната точка на небесния екватор, вариращи от 0 ° до 360 ° (в градуси) или от 0h до 24h (в часове). ). Понякога часовите ъгли се измерват от 0° до +180° (0h до +12h) на запад и от 0° до −180° (0h до −12h) на изток.
Втора екваториална координатна система
В тази система, както и в първата екваториална система, основната равнина е равнината на небесния екватор, а едната координата е деклинацията δ (по-рядко полярното разстояние p). Друга координата е ректасцензия α. Правата асцензия (RA, α) на светилото е дъгата на небесния екватор от пролетното равноденствие до кръга на деклинация на светилото или ъгълът между посоката към пролетното равноденствие и равнината на кръга на деклинация на светилото. светилото. Ректасцензиите се броят в посока, обратна на дневното въртене на небесната сфера, вариращи от 0° до 360° (в градуси) или от 0h до 24h (в часове).
RA е астрономическият еквивалент на земната дължина. Както RA, така и географската дължина измерват ъгъла изток-запад по екватора; и двете мерки се измерват от нулевата точка на екватора. За географска дължина нулевата точка е главният меридиан; за RA, нула е мястото в небето, където Слънцето пресича небесния екватор на пролетното равноденствие.
Деклинацията (δ) в астрономията е една от двете координати на екваториалната координатна система. То е равно на ъгловото разстояние на небесната сфера от равнината на небесния екватор до светилото и обикновено се изразява в градуси, минути и дъгови секунди. Деклинацията е положителна на север от небесния екватор и отрицателна на юг. Склонението винаги има знак, дори ако склонението е положително.
Деклинацията на небесен обект, преминаващ през зенита, е равна на географската ширина на наблюдателя (ако приемем, че северната ширина е +, а южната ширина е отрицателна). В северното полукълбо на Земята, за дадена географска ширина φ, небесни обекти с деклинация
δ > +90° − φ не излизат извън хоризонта, поради което се наричат незалязващи. Ако деклинацията на обекта δ
Еклиптична координатна система
В тази система основната равнина е равнината на еклиптиката. В този случай едната координата е еклиптичната ширина β, а другата е еклиптичната дължина λ.
4.5. Връзка между еклиптиката и втората екваториална координатна система
Еклиптичната ширина β на светилото е дъгата на окръжността на ширината от еклиптиката към светилото или ъгълът между равнината на еклиптиката и посоката към светилото. Еклиптичните ширини се измерват от 0° до +90° спрямо северния полюс на еклиптиката и от 0° до −90° до южния полюс на еклиптиката.
Еклиптичната дължина λ на светилото се нарича дъгата на еклиптиката от точката на пролетното равноденствие до кръга на ширината на светилото или ъгълът между посоката към точката на пролетното равноденствие и равнината на кръга на географска ширина на светилото. Дължините на еклиптиката се измерват в посоката на видимото годишно движение на Слънцето по еклиптиката, тоест на изток от пролетното равноденствие в диапазона от 0 ° до 360 °.
Галактическа координатна система
В тази система основната равнина е равнината на нашата Галактика. В този случай едната координата е галактическата ширина b, а другата е галактическата дължина l.
4.6. Галактическа и втора екваториална координатна система.
Галактическата ширина b на светилото е дъгата на окръжността на галактическата ширина от еклиптиката до светилото или ъгълът между равнината на галактическия екватор и посоката към светилото.
Галактическите ширини се измерват от 0° до +90° до северния галактически полюс и от 0° до −90° до южния галактически полюс.
Галактическата дължина l на светилото е дъгата на галактическия екватор от референтната точка C до окръжността на галактическата ширина на светилото или ъгълът между посоката към референтната точка C и равнината на окръжността на галактическата ширина на светилото. Галактическите дължини се броят обратно на часовниковата стрелка, когато се гледат от северния галактически полюс, тоест на изток от референтната точка C, вариращи от 0° до 360°.
Референтната точка C е близо до посоката към галактическия център, но не съвпада с него, тъй като последният, поради лекото издигане на слънчевата система над равнината на галактическия диск, се намира приблизително на 1 ° южно от галактическия екватор. Референтната точка C е избрана така, че точката на пресичане на галактическия и небесния екватор с право изкачване 280° да има галактическа дължина 32.93192° (за епоха 2000).
системи координати. ... по материала на темата " небесен сфера. Астрономически координати". Сканиране на изображения от астрономическисъдържание. Карта...
„Разработване на пилотен проект за модернизирана система от местни координатни системи на субектите на федерациите“
ДокументСъответни международни препоръки астрономическии геодезически организации ... комуникации наземни и небесенсистеми координати), с периодична промяна ... сферидейности по геодезия и картография. „Местен системи координатиПредмети...
Млечномед – Философия на сефирния социализъм Сварга на 21 век
ДокументТемпорален Координирайте, допълнена от традиц Координирайтеогнен..., на небесен сфера- 88 съзвездия ... вълни или цикли, - астрономически, астрологическа, историческа, духовна... собственост системи. AT системазнанието се появява...
Пространство за събития
ДокументРавноденствия на небесен сферапрез пролетта на 1894 г., според астрономическисправочници, точка... ротационен координати. Транслационно и ротационно движение. системиброене както транслационно, така и ротационно системи координати. ...
Зареждане...