Capas de la esfera celeste. Esfera celestial
Esfera celeste auxiliar
Sistemas de coordenadas utilizados en astronomía geodésica
Las latitudes y longitudes geográficas de los puntos de la superficie terrestre y los acimutes de las direcciones se determinan a partir de las observaciones de los cuerpos celestes: el Sol y las estrellas. Para ello, es necesario conocer la posición de las luminarias tanto en relación con la Tierra como entre sí. Las posiciones de las luminarias se pueden ajustar en sistemas de coordenadas elegidos convenientemente. Como se sabe de la geometría analítica, para determinar la posición de la estrella s, puede usar un sistema de coordenadas cartesianas rectangulares XYZ o polares a, b, R (Fig. 1).
En un sistema de coordenadas rectangulares, la posición de la estrella s está determinada por tres coordenadas lineales X, Y, Z. En el sistema de coordenadas polares, la posición de la estrella s está dada por una coordenada lineal, el vector de radio R = Оs y dos angulares: el ángulo a entre el eje X y la proyección del vector de radio en el plano de coordenadas XOY, y el ángulo b entre el plano de coordenadas XOY y el radio vector R. La relación entre las coordenadas rectangulares y polares se describe mediante las fórmulas
X=R porque b porque a,
Y=R porque b pecado a,
Z=R pecado b,
Estos sistemas se utilizan en los casos en que se conocen las distancias lineales R = Os a los cuerpos celestes (por ejemplo, para el Sol, la Luna, los planetas, los satélites artificiales de la Tierra). Sin embargo, para muchas luminarias observadas fuera del sistema solar, estas distancias son extremadamente grandes en comparación con el radio de la Tierra o desconocidas. Para simplificar la solución de problemas astronómicos y prescindir de las distancias a las luminarias, se cree que todas las luminarias están a una distancia arbitraria, pero a la misma distancia del observador. Por lo general, esta distancia se toma igual a uno, como resultado de lo cual la posición de las luminarias en el espacio puede determinarse no por tres, sino por dos coordenadas angulares a y b del sistema polar. Se sabe que el lugar geométrico de los puntos equidistantes de un punto "O" dado es una esfera centrada en este punto.
Esfera celeste auxiliar - una esfera imaginaria de radio arbitrario o unitario sobre la cual se proyectan imágenes de cuerpos celestes (Fig. 2). La posición de cualquier cuerpo s en la esfera celeste se determina utilizando dos coordenadas esféricas, a y b:
x= porque b porque a,
y= porque b pecado a,
z= pecado b.
Dependiendo de dónde se encuentre el centro de la esfera celeste O, existen:
1)topocéntrico esfera celeste: el centro está en la superficie de la Tierra;
2)geocéntrico esfera celeste: el centro coincide con el centro de masa de la Tierra;
3)heliocéntrico la esfera celeste: el centro está alineado con el centro del Sol;
4) baricéntrico esfera celeste: el centro está ubicado en el centro de gravedad del sistema solar.
Los principales círculos, puntos y líneas de la esfera celeste se muestran en la Fig.3.
Una de las principales direcciones relativas a la superficie de la Tierra es la dirección plomada, o la gravedad en el punto de observación. Esta dirección interseca la esfera celeste en dos puntos diametralmente opuestos: Z y Z. El punto Z está sobre el centro y se llama cenit, Z" - debajo del centro y se llama nadir.
Dibuje por el centro un plano perpendicular a la plomada ZZ". El gran círculo NESW formado por este plano se llama horizonte celeste (verdadero) o astronómico. Este es el plano principal del sistema de coordenadas topocéntricas. Tiene cuatro puntos S, W, N, E, donde S es punto sur,NORTE- punto norte, W- punto del oeste, E- punto del este. La recta NS se llama línea del mediodía.
La línea recta P N P S , trazada por el centro de la esfera celeste paralela al eje de rotación de la Tierra, se llama eje del mundo. Puntos P N - polo norte del mundo; PD- polo sur del mundo. Alrededor del eje del Mundo hay un movimiento diario visible de la esfera celeste.
Dibujemos un plano por el centro, perpendicular al eje del mundo P N P S . El gran círculo QWQ "E, formado como resultado de la intersección de este plano de la esfera celeste, se llama ecuador celeste (astronómico). Aquí Q es el punto más alto del ecuador(sobre el horizonte), Q "- el punto más bajo del ecuador(bajo el horizonte). El ecuador celeste y el horizonte celeste se cortan en los puntos W y E.
El plano P N ZQSP S Z "Q" N, que contiene una plomada y el eje del Mundo, se llama meridiano verdadero (celeste) o astronómico. Este plano es paralelo al plano del meridiano de la tierra y perpendicular al plano del horizonte y el ecuador. Se llama plano de coordenadas inicial.
Dibuje a través de ZZ "un plano vertical perpendicular al meridiano celeste. El círculo resultante ZWZ" E se llama primera vertical.
El gran círculo ZsZ" a lo largo del cual el plano vertical que pasa a través de la luminaria s se cruza con la esfera celeste se llama verticalmente o alrededor de las alturas de la luminaria.
El círculo máximo P N sP S que pasa por la estrella perpendicular al ecuador celeste se llama alrededor de la declinación de la luminaria.
El pequeño círculo nsn", que pasa por la estrella paralelo al ecuador celeste, se llama paralelo diario. El movimiento diario visible de las luminarias se produce a lo largo de los paralelos diarios.
El pequeño círculo asa "que pasa a través de la luminaria paralelo al horizonte celeste se llama círculo de alturas iguales, o almucantarat.
En la primera aproximación, la órbita de la Tierra puede tomarse como una curva plana, una elipse, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. El plano de la elipse tomado como la órbita de la Tierra , llamado un avión eclíptica.
En astronomía esférica, se acostumbra hablar de movimiento anual aparente del sol. El gran círculo ЕgЕ "d, a lo largo del cual ocurre el movimiento aparente del Sol durante el año, se llama eclíptica. El plano de la eclíptica está inclinado con respecto al plano del ecuador celeste en un ángulo aproximadamente igual a 23,5 0 . En la fig. 4 mostrados:
g es el punto del equinoccio vernal;
d es el punto del equinoccio de otoño;
E es el punto del solsticio de verano; E" - el punto del solsticio de invierno; R N R S - el eje de la eclíptica; R N - el polo norte de la eclíptica; R S - el polo sur de la eclíptica; e - la inclinación de la eclíptica al ecuador.
Puntos y lineas de la esfera celeste - como encontrar el almucantarat por donde pasa el ecuador celeste, que es el meridiano celeste.
Qué es la esfera celeste
Esfera celestial- un concepto abstracto, una esfera imaginaria de radio infinitamente grande, cuyo centro es el observador. Al mismo tiempo, el centro de la esfera celeste está, por así decirlo, al nivel de los ojos del observador (en otras palabras, todo lo que ves sobre tu cabeza de horizonte a horizonte es esta misma esfera). Sin embargo, para facilitar la percepción, podemos considerar el centro de la esfera celeste y el centro de la Tierra, no hay error en esto. Las posiciones de las estrellas, los planetas, el Sol y la Luna se aplican a la esfera en la posición en la que son visibles en el cielo en un momento determinado desde un punto dado de la ubicación del observador.
En otras palabras, aunque observamos la posición de las luminarias en la esfera celeste, estando en diferentes lugares del planeta, veremos constantemente una imagen ligeramente diferente, conociendo los principios del "trabajo" de la esfera celeste, mirando el cielo nocturno, podemos orientarnos fácilmente en el suelo usando una técnica simple. Conociendo la vista desde arriba en el punto A, la compararemos con la vista del cielo en el punto B, y por las desviaciones de los puntos de referencia familiares, podemos entender exactamente dónde estamos ahora.
La gente ha ideado durante mucho tiempo una serie de herramientas para facilitar nuestra tarea. Si navega por el globo "terrestre" simplemente con la ayuda de la latitud y la longitud, también se proporcionan una serie de elementos similares (puntos y líneas) para el globo "celestial", la esfera celestial.
Esfera celeste y posición del observador. Si el observador se mueve, se moverá toda la esfera visible para él.
Elementos de la esfera celeste
La esfera celeste tiene una serie de puntos, líneas y círculos característicos, consideremos los elementos principales de la esfera celeste.
Vertical del observador
Vertical del observador- una línea recta que pasa por el centro de la esfera celeste y coincide con la dirección de la plomada en el punto del observador. Cenit- el punto de intersección de la vertical del observador con la esfera celeste, situado por encima de la cabeza del observador. Nadir- el punto de intersección de la vertical del observador con la esfera celeste, opuesto al cenit.
verdadero horizonte- un gran círculo en la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular a la vertical del observador. El verdadero horizonte divide la esfera celeste en dos partes: hemisferio suprahorizontal donde se encuentra el cenit, y hemisferio subhorizontal, en el que se encuentra el nadir.
Eje del mundo (Eje de la Tierra)- una línea recta alrededor de la cual se produce la rotación diaria visible de la esfera celeste. El eje del mundo es paralelo al eje de rotación de la Tierra, y para un observador ubicado en uno de los polos de la Tierra, coincide con el eje de rotación de la Tierra. La rotación diaria aparente de la esfera celeste es un reflejo de la rotación diaria real de la Tierra alrededor de su eje. Los polos del mundo son los puntos de intersección del eje del mundo con la esfera celeste. El polo del mundo, ubicado en la constelación de la Osa Menor, se llama Polo Norte mundo, y el polo opuesto se llama Polo Sur.
Un gran círculo en la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular al eje del mundo. El plano del ecuador celeste divide la esfera celeste en hemisferio norte, en el que se encuentra el Polo Norte del Mundo, y hemisferio sur donde se encuentra el Polo Sur del Mundo.
O el meridiano del observador: un gran círculo en la esfera celeste, que pasa por los polos del mundo, el cenit y el nadir. Coincide con el plano del meridiano terrestre del observador y divide la esfera celeste en oriental y hemisferio oeste.
Puntos norte y sur- puntos de intersección del meridiano celeste con el horizonte verdadero. El punto más cercano al Polo Norte del mundo se llama el punto norte del horizonte verdadero C, y el punto más cercano al Polo Sur del mundo se llama el punto sur Yu. Los puntos del este y el oeste son los puntos de intersección del ecuador celeste con el horizonte verdadero.
línea del mediodía- una línea recta en el plano del horizonte verdadero, que conecta los puntos del norte y del sur. Esta línea se llama mediodía porque al mediodía, hora solar verdadera local, la sombra del polo vertical coincide con esta línea, es decir, con el meridiano verdadero de este punto.
Puntos de intersección del meridiano celeste con el ecuador celeste. El punto más cercano al punto sur del horizonte se llama punto al sur del ecuador celeste, y el punto más cercano al punto norte del horizonte es punto al norte del ecuador celeste.
luminarias verticales
luminarias verticales, o círculo de altura, - un gran círculo en la esfera celeste, que pasa por el cenit, el nadir y la luminaria. La primera vertical es la vertical que pasa por los puntos de este y oeste.
Círculo de declinación, o , - un gran círculo en la esfera celeste, que pasa por los polos del mundo y la luminaria.
Un pequeño círculo en la esfera celeste, dibujado a través de la luminaria paralelo al plano del ecuador celeste. El movimiento diario visible de las luminarias se produce a lo largo de los paralelos diarios.
luminarias de almukantarat
luminarias de almukantarat- un pequeño círculo en la esfera celeste, dibujado a través de la luminaria paralelo al plano del horizonte verdadero.
Todos los elementos de la esfera celeste mencionados anteriormente se utilizan activamente para resolver problemas prácticos de orientación en el espacio y determinar la posición de las estrellas. Dependiendo de los propósitos y condiciones de medición, se utilizan dos sistemas diferentes. coordenadas celestes esféricas.
En un sistema, la luminaria se orienta en relación con el horizonte verdadero y se denomina este sistema, y en el otro, en relación con el ecuador celeste y se denomina.
En cada uno de estos sistemas, la posición de la luminaria en la esfera celeste está determinada por dos valores angulares, al igual que la posición de los puntos en la superficie de la Tierra está determinada por la latitud y la longitud.
esfera celestial Se denomina esfera imaginaria de radio arbitrario centrada en un punto arbitrario, en cuya superficie se trazan las posiciones de las luminarias tal como son visibles en el cielo en algún momento en el tiempo desde un punto dado.
La esfera celeste gira. Es fácil verificar esto simplemente observando el cambio en la posición de los cuerpos celestes en relación con el observador o el horizonte. Si apunta la cámara a la estrella de la Osa Menor y abre la lente durante varias horas, las imágenes de las estrellas en la placa fotográfica describirán arcos, cuyos ángulos centrales son los mismos (Fig. 17). material del sitio
Debido a la rotación de la esfera celeste, cada luminaria se mueve en un pequeño círculo, cuyo plano es paralelo al plano del ecuador: paralelo diurno. Como puede verse en la Figura 18, el paralelo diario puede cruzar o no el horizonte matemático. El cruce del horizonte por una luminaria se llama amanecer, si pasa a la parte superior de la esfera celeste, y poniéndose cuando la luminaria pasa a la parte inferior de la esfera celeste. En el caso de que el paralelo diario por el que se mueve la luminaria no cruce el horizonte, la luminaria se denomina no ascendente o indeseable según donde se encuentre: siempre en la parte superior o siempre en la parte inferior de la esfera celeste.
ESFERA CELESTIAL
Cuando observamos el cielo, todos los objetos astronómicos parecen estar ubicados en una superficie en forma de cúpula, en cuyo centro se encuentra el observador. Esta cúpula imaginaria forma la mitad superior de una esfera imaginaria, que se denomina "esfera celeste". Desempeña un papel fundamental en la indicación de la posición de los objetos astronómicos.
Aunque la Luna, los planetas, el Sol y las estrellas están ubicados a diferentes distancias de nosotros, incluso los más cercanos están tan lejos que no podemos estimar su distancia a simple vista. La dirección hacia la estrella no cambia a medida que nos movemos por la superficie de la Tierra. (Es cierto que cambia ligeramente a medida que la Tierra se mueve en su órbita, pero este cambio paraláctico solo se puede notar con la ayuda de los instrumentos más precisos). Nos parece que la esfera celeste gira, ya que las luminarias se elevan en el este y ambientado en el oeste. La razón de esto es la rotación de la Tierra de oeste a este. La rotación aparente de la esfera celeste ocurre alrededor de un eje imaginario que continúa el eje de rotación de la tierra. Este eje corta la esfera celeste en dos puntos, llamados los "polos del mundo" norte y sur. El polo norte celeste se encuentra aproximadamente a un grado de la Estrella Polar y no hay estrellas brillantes cerca del polo sur.
El eje de rotación de la Tierra está inclinado unos 23,5° con respecto a la perpendicular trazada al plano de la órbita terrestre (al plano de la eclíptica). La intersección de este plano con la esfera celeste da un círculo: la eclíptica, la trayectoria aparente del Sol en un año. La orientación del eje de la tierra en el espacio casi no cambia. Así que cada año en junio, cuando el extremo norte del eje está inclinado hacia el Sol, se eleva alto en el cielo en el hemisferio norte, donde los días se vuelven largos y las noches cortas. Habiéndose movido al lado opuesto de la órbita en diciembre, la Tierra gira hacia el Sol con el Hemisferio Sur, y en nuestro norte los días se vuelven cortos y las noches largas.
ver también ESTACIONES . Sin embargo, bajo la influencia de la atracción solar y lunar, la orientación del eje de la tierra sigue cambiando gradualmente. El principal movimiento del eje, causado por la influencia del Sol y la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra, se denomina precesión. Como resultado de la precesión, el eje de la tierra gira lentamente alrededor de la perpendicular al plano orbital, describiendo un cono con un radio de 23,5° en 26 mil años. Por eso, dentro de unos siglos el polo ya no estará cerca de la Estrella Polar. Además, el eje de la Tierra realiza pequeñas fluctuaciones, llamadas nutaciones y asociadas a la elipticidad de las órbitas de la Tierra y la Luna, así como al hecho de que el plano de la órbita lunar está ligeramente inclinado con respecto al plano de la órbita terrestre. Como ya sabemos, la apariencia de la esfera celeste durante la noche cambia debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje. Pero incluso si observas el cielo al mismo tiempo durante el año, su apariencia cambiará debido a la rotación de la Tierra alrededor del Sol. Se tarda aprox. 3651/4 días - aproximadamente un grado por día. Por cierto, un día, o más bien un día solar, es el tiempo durante el cual la Tierra gira una vez alrededor de su eje con respecto al Sol. Consiste en el tiempo que tarda la Tierra en completar una rotación con respecto a las estrellas (un "día sideral"), más una pequeña cantidad de tiempo, unos cuatro minutos, necesarios para que la rotación compense el movimiento orbital de la Tierra por día en un grado. Así, en un año aprox. 3651/4 días solares y aprox. 3661/4 estelar.
Cuando se ve desde un punto determinado
Las estrellas de la Tierra ubicadas cerca de los polos están siempre por encima del horizonte o nunca se elevan por encima de él. Todas las demás estrellas salen y se ponen, y cada día la salida y puesta de cada estrella ocurre 4 minutos antes que el día anterior. Algunas estrellas y constelaciones se elevan en el cielo por la noche durante el invierno, las llamamos "invierno" y otras, "verano". Así, la vista de la esfera celeste está determinada por tres tiempos: la hora del día asociada con la rotación de la Tierra; época del año asociada con la circulación alrededor del sol; la época asociada con la precesión (aunque el último efecto apenas se nota "a simple vista" incluso durante 100 años).
Sistemas coordinados. Hay varias formas de indicar la posición de los objetos en la esfera celeste. Cada uno de ellos es adecuado para tareas de un tipo determinado.
Sistema alto-azimutal. Para indicar la posición de un objeto en el cielo en relación con los objetos terrestres que rodean al observador, se utiliza un sistema de coordenadas "alt-azimut" u "horizontal". Indica la distancia angular del objeto sobre el horizonte, llamada "altitud", así como su "acimut", la distancia angular a lo largo del horizonte desde un punto condicional hasta un punto directamente debajo del objeto. En astronomía, el acimut se mide desde un punto de sur a oeste, y en geodesia y navegación, desde un punto de norte a este. Por lo tanto, antes de usar el acimut, debe averiguar en qué sistema se indica. El punto en el cielo directamente sobre la cabeza tiene una altura de 90 ° y se llama "cenit", y el punto diametralmente opuesto (debajo de los pies) se llama "nadir". Para muchas tareas, es importante un gran círculo de la esfera celeste, llamado "meridiano celeste"; pasa por el cenit, el nadir y los polos celestes, y cruza el horizonte en los puntos norte y sur.
sistema ecuatorial. Debido a la rotación de la Tierra, las estrellas se mueven constantemente en relación con el horizonte y los puntos cardinales, y sus coordenadas en el sistema horizontal cambian. Pero para algunas tareas de astronomía, el sistema de coordenadas debe ser independiente de la posición del observador y la hora del día. Tal sistema se llama "ecuatorial"; sus coordenadas se asemejan a latitudes y longitudes geográficas. En él, el plano del ecuador terrestre, extendido hasta la intersección con la esfera celeste, establece el círculo principal: el "ecuador celeste". La "declinación" de una estrella se asemeja a la latitud y se mide por su distancia angular al norte o al sur del ecuador celeste. Si la estrella es visible exactamente en el cenit, entonces la latitud del lugar de observación es igual a la declinación de la estrella. La longitud geográfica corresponde a la "ascensión recta" de la estrella. Se mide al este del punto de intersección de la eclíptica con el ecuador celeste, por donde pasa el Sol en marzo, el día del comienzo de la primavera en el hemisferio norte y del otoño en el sur. Este punto, importante para la astronomía, se llama el "primer punto de Aries", o el "punto del equinoccio vernal", y se denota con el signo
otros sistemas Para algunos propósitos, también se utilizan otros sistemas de coordenadas en la esfera celeste. Por ejemplo, cuando estudian el movimiento de los cuerpos en el sistema solar, utilizan un sistema de coordenadas cuyo plano principal es el plano de la órbita terrestre. La estructura de la Galaxia se estudia en un sistema de coordenadas, cuyo plano principal es el plano ecuatorial de la Galaxia, representado en el cielo por un círculo que pasa a lo largo de la Vía Láctea.
Comparación de sistemas de coordenadas. Los detalles más importantes de los sistemas horizontal y ecuatorial se muestran en las figuras. En la tabla, estos sistemas se comparan con el sistema de coordenadas geográficas.
Transición de un sistema a otro. A menudo existe la necesidad de calcular sus coordenadas ecuatoriales a partir de las coordenadas alto-azimutales de una estrella y viceversa. Para ello, es necesario conocer el momento de observación y la posición del observador en la Tierra. Matemáticamente, el problema se resuelve utilizando un triángulo esférico con vértices en el cenit, el polo norte celeste y la estrella X; se llama el "triángulo astronómico". El ángulo con un vértice en el polo norte del mundo entre el meridiano del observador y la dirección a cualquier punto de la esfera celeste se denomina "ángulo horario" de este punto; se mide al oeste del meridiano. El ángulo horario del equinoccio de primavera, expresado en horas, minutos y segundos, se denomina "tiempo sideral" (Si. T. - tiempo sideral) en el punto de observación. Y dado que la ascensión recta de una estrella es también el ángulo polar entre la dirección hacia ella y el equinoccio vernal, entonces el tiempo sideral es igual a la ascensión recta de todos los puntos que se encuentran en el meridiano del observador. Así, el ángulo horario de cualquier punto de la esfera celeste es igual a la diferencia entre el tiempo sideral y su ascensión recta:
Sea j la latitud del observador. Si se dan las coordenadas ecuatoriales de la estrella a y d, entonces sus coordenadas horizontales a y se pueden calcular usando las siguientes fórmulas: También puede resolver el problema inverso: usando los valores medidos de a y h, sabiendo el tiempo, calcular a y d. La declinación d se calcula directamente a partir de la última fórmula, luego H se calcula a partir de la penúltima y a se calcula a partir de la primera, si se conoce el tiempo sideral.
Representación de la esfera celeste. Durante siglos, los científicos han buscado la mejor forma de representar la esfera celeste para su estudio o demostración. Se propusieron dos tipos de modelos: bidimensionales y tridimensionales. La esfera celeste se puede representar en un plano de la misma manera que la Tierra esférica se representa en los mapas. En ambos casos, se debe seleccionar un sistema de proyección geométrica. El primer intento de representar secciones de la esfera celeste en un plano fueron las tallas en roca de configuraciones estelares en las cuevas de los pueblos antiguos. Hoy en día, hay varios mapas estelares publicados en forma de atlas de estrellas dibujados a mano o fotográficos que cubren todo el cielo. Los antiguos astrónomos chinos y griegos representaban la esfera celeste en un modelo conocido como "esfera armilar". Consiste en círculos o anillos de metal conectados entre sí para mostrar los círculos más importantes de la esfera celeste. Ahora se usan a menudo globos estelares, en los que se marcan las posiciones de las estrellas y los círculos principales de la esfera celeste. Las esferas armilares y los globos tienen un inconveniente común: la posición de las estrellas y las marcas de los círculos están marcadas en su lado exterior, convexo, que vemos desde afuera, mientras miramos el cielo "desde adentro", y el las estrellas nos parecen colocadas en el lado cóncavo de la esfera celeste. Esto a veces conduce a confusión en las direcciones de movimiento de las estrellas y las figuras de las constelaciones. El planetario ofrece la representación más realista de la esfera celeste. La proyección óptica de las estrellas sobre una pantalla hemisférica desde el interior permite reproducir con mucha precisión el aspecto del cielo y todo tipo de movimientos de las luminarias sobre él.
ver también
ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA;
PLANETARIO;
ESTRELLAS .
Enciclopedia Collier. - Sociedad abierta. 2000 .
- una esfera auxiliar imaginaria de radio arbitrario, sobre la que se proyectan los cuerpos celestes. Se utiliza en astronomía para estudiar la posición relativa y el movimiento de los objetos espaciales basándose en la determinación de sus coordenadas en la esfera celeste. ... ... - una esfera auxiliar imaginaria de radio arbitrario, sobre la que se proyectan los cuerpos celestes. Se utiliza en astronomía para estudiar la posición relativa y el movimiento de los objetos espaciales basándose en la determinación de sus coordenadas en la esfera celeste. ... ... diccionario enciclopédicoUna esfera auxiliar imaginaria de radio arbitrario sobre la que se proyectan cuerpos celestes; Sirve para resolver varios problemas astrométricos. Representación de N. con. se originó en la antigüedad; se basó en lo visual ... ... Gran enciclopedia soviética
Una esfera imaginaria de radio arbitrario, en la que se representan los cuerpos celestes tal como son visibles desde un punto de observación en la superficie terrestre (topocéntrica. N. s.) o como se verían desde el centro de la Tierra (geocéntrica. N . s.) o el centro del Sol … … Gran diccionario politécnico enciclopédico
esfera celestial- dangaus sfera statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. esfera celeste vok. Himmelskugel, f; Himmelsspäre, f rus. esfera celeste, f; firmamento, m pranc. sphère céleste, f … Fizikos terminų žodynas
Tema 4. ESFERA CELESTIAL. SISTEMAS DE COORDENADAS ASTRONÓMICAS
4.1. ESFERA CELESTIAL
Esfera celestial - una esfera imaginaria de radio arbitrario, sobre la que se proyectan los cuerpos celestes. Sirve para resolver diversos problemas astrométricos. Por regla general, el ojo del observador se toma como el centro de la esfera celeste. Para un observador en la superficie de la Tierra, la rotación de la esfera celeste reproduce el movimiento diario de las luminarias en el cielo.
El concepto de esfera celeste surgió en la antigüedad; se basó en la impresión visual de la existencia de un firmamento abovedado. Esta impresión se debe a que, como consecuencia de la enorme lejanía de los cuerpos celestes, el ojo humano no es capaz de apreciar las diferencias en las distancias a ellos, y parecen estar igualmente distantes. Entre los pueblos antiguos, esto se asoció con la presencia de una esfera real que limita el mundo entero y lleva numerosas estrellas en su superficie. Así, en su opinión, la esfera celeste era el elemento más importante del universo. Con el desarrollo del conocimiento científico, tal visión de la esfera celeste se desvaneció. Sin embargo, la geometría de la esfera celeste establecida en la antigüedad, como resultado del desarrollo y la mejora, ha recibido una forma moderna, en la que se utiliza en astrometría.
El radio de la esfera celeste se puede tomar como cualquier cosa: para simplificar las relaciones geométricas, se supone que es igual a uno. Dependiendo del problema a resolver, el centro de la esfera celeste se puede colocar en el lugar:
donde se encuentra el observador (esfera celeste topocéntrica),
al centro de la Tierra (esfera celeste geocéntrica),
al centro de un planeta en particular (esfera celeste centrada en el planeta),
al centro del Sol (esfera celeste heliocéntrica) oa cualquier otro punto del espacio.
Cada luminaria de la esfera celeste corresponde a un punto en el que es atravesada por una línea recta que une el centro de la esfera celeste con la luminaria (con su centro). Al estudiar la posición relativa y los movimientos visibles de las luminarias en la esfera celeste, se elige uno u otro sistema de coordenadas), determinado por los puntos y líneas principales. Estos últimos suelen ser grandes círculos de la esfera celeste. Cada gran círculo de una esfera tiene dos polos, definidos en él por los extremos de un diámetro perpendicular al plano del círculo dado.
Nombres de los puntos y arcos más importantes de la esfera celeste
plomada (o línea vertical) - una línea recta que pasa por los centros de la Tierra y la esfera celeste. La plomada se cruza con la superficie de la esfera celeste en dos puntos: cenit , por encima de la cabeza del observador, y nadir - punto diametralmente opuesto.
horizonte matematico - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular a la plomada. El plano del horizonte matemático pasa por el centro de la esfera celeste y divide su superficie en dos mitades: visible para el observador, con la parte superior en el cenit, y invisible, con un ápice nadir. El horizonte matemático puede no coincidir con el horizonte visible debido a la irregularidad de la superficie terrestre y las diferentes alturas de los puntos de observación, así como a la curvatura de los rayos de luz en la atmósfera.
Arroz. 4.1. Esfera celestial
eje del mundo - el eje de rotación aparente de la esfera celeste, paralelo al eje de la Tierra.
El eje del mundo se cruza con la superficie de la esfera celeste en dos puntos: polo norte del mundo y polo sur del mundo .
polo celeste - punto de la esfera celeste alrededor del cual se produce el aparente movimiento diario de las estrellas debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje. El polo norte celeste está en la constelación. Osa Menor, al sur de la constelación Octante. Como resultado precesión Los polos del mundo se mueven alrededor de 20" por año.
La altura del polo mundial es igual a la latitud del lugar del observador. El polo mundial, ubicado en la parte superior del horizonte de la esfera, se denomina elevado, mientras que el otro polo mundial, ubicado en la parte inferior del horizonte de la esfera, se denomina inferior.
Ecuador celestial - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular al eje del mundo. El ecuador celeste divide la superficie de la esfera celeste en dos hemisferios: del Norte hemisferio , con su vértice en el polo norte celeste, y Hemisferio sur , con un pico en el polo sur celeste.
El ecuador celeste corta el horizonte matemático en dos puntos: punto este y punto Oeste . El punto este es el punto en el que los puntos de la esfera celeste en rotación cruzan el horizonte matemático, pasando del hemisferio invisible al visible.
meridiano del cielo - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano pasa por la plomada y el eje del mundo. El meridiano celeste divide la superficie de la esfera celeste en dos hemisferios - hemisferio este , con vértice en el punto este, y hemisferio oeste , con ápice en la punta oeste.
línea del mediodía - línea de intersección del plano del meridiano celeste y el plano del horizonte matemático.
meridiano del cielo corta el horizonte matemático en dos puntos: punto norte y punto sur . El punto norte es el que está más cerca del polo norte del mundo.
Eclíptica - la trayectoria del movimiento anual aparente del Sol en la esfera celeste. El plano de la eclíptica se cruza con el plano del ecuador celeste en un ángulo ε = 23°26".
La eclíptica se cruza con el ecuador celeste en dos puntos: primavera y otoño equinoccios . En el punto del equinoccio vernal, el Sol se mueve del hemisferio sur de la esfera celeste al norte, en el punto del equinoccio de otoño, del hemisferio norte de la esfera celeste al sur.
Los puntos de la eclíptica que están a 90° de los equinoccios se llaman punto el verano solsticio (en el hemisferio norte) y punto invierno solsticio (en el hemisferio sur).
Eje eclíptica - el diámetro de la esfera celeste perpendicular al plano de la eclíptica.
4.2. Principales líneas y planos de la esfera celeste.
El eje de la eclíptica se cruza con la superficie de la esfera celeste en dos puntos: polo norte de la eclíptica , situada en el hemisferio norte, y polo sur de la eclíptica, yaciendo en el hemisferio sur.
almukantarat (Círculo árabe de alturas iguales) luminarias: un pequeño círculo de la esfera celeste, que pasa a través de la luminaria, cuyo plano es paralelo al plano del horizonte matemático.
círculo de altura o vertical un circulo o vertical luminarias - un gran semicírculo de la esfera celeste, pasando por el cenit, la luminaria y el nadir.
Paralelo diario luminarias: un pequeño círculo de la esfera celeste, que pasa a través de la luminaria, cuyo plano es paralelo al plano del ecuador celeste. Los movimientos diarios visibles de las luminarias ocurren a lo largo de paralelos diarios.
Un circulo declinación luminarias: un gran semicírculo de la esfera celeste, que pasa por los polos del mundo y la luminaria.
Un circulo eclíptica latitud , o simplemente el círculo de latitud de la luminaria, un gran semicírculo de la esfera celeste, que pasa por los polos de la eclíptica y la luminaria.
Un circulo galáctico latitud luminarias: un gran semicírculo de la esfera celeste, que pasa a través de los polos galácticos y la luminaria.
2. SISTEMAS DE COORDENADAS ASTRONÓMICAS
El sistema de coordenadas celestes se utiliza en astronomía para describir la posición de luminarias en el cielo o puntos en una esfera celeste imaginaria. Las coordenadas de las luminarias o puntos vienen dadas por dos valores angulares (o arcos) que determinan de manera única la posición de los objetos en la esfera celeste. Por lo tanto, el sistema de coordenadas celestes es un sistema de coordenadas esférico, en el que la tercera coordenada, la distancia, a menudo se desconoce y no juega ningún papel.
Los sistemas de coordenadas celestes difieren entre sí en la elección del plano principal. Dependiendo de la tarea a realizar, puede ser más conveniente utilizar un sistema u otro. Los más utilizados son los sistemas de coordenadas horizontales y ecuatoriales. Con menos frecuencia: eclíptica, galáctica y otras.
Sistema de coordenadas horizontales
El sistema de coordenadas horizontales (horizontal) es un sistema de coordenadas celestes en el que el plano principal es el plano del horizonte matemático, y los polos son el cenit y el nadir. Se utiliza en observaciones de estrellas y el movimiento de los cuerpos celestes del sistema solar en el suelo a simple vista, a través de binoculares o telescopio. Las coordenadas horizontales de los planetas, el Sol y las estrellas cambian continuamente durante el día debido a la rotación diaria de la esfera celeste.
lineas y planos
El sistema de coordenadas horizontales siempre es topocéntrico. El observador está siempre en un punto fijo de la superficie terrestre (marcado con una O en la figura). Supondremos que el observador está en el hemisferio norte de la Tierra en la latitud φ. Con la ayuda de una plomada, la dirección al cenit (Z) se determina como el punto superior al que se dirige la plomada, y el nadir (Z ") se define como el inferior (debajo de la Tierra). Por lo tanto , la línea (ZZ") que conecta el cenit y el nadir se llama plomada.
4.3. Sistema de coordenadas horizontales
El plano perpendicular a la plomada en el punto O se denomina plano del horizonte matemático. En este plano se determina la dirección al sur (geográfica) y al norte, por ejemplo, en la dirección de la sombra más corta del gnomon durante el día. Será más corto al mediodía verdadero, y la línea (NS) que conecta el sur con el norte se llama línea del mediodía. Los puntos este (E) y oeste (W) se toman a 90 grados del punto sur, respectivamente, en el sentido contrario a las agujas del reloj y en el sentido de las agujas del reloj, vistos desde el cenit. Así, NESW es el plano del horizonte matemático
El plano que pasa por las líneas del mediodía y la plomada (ZNZ "S) se llama plano del meridiano celeste , y el avión que pasa por el cuerpo celeste - el plano vertical de un cuerpo celeste dado . El gran círculo en el que ella cruza la esfera celeste, llamada la vertical de un cuerpo celeste .
En el sistema de coordenadas horizontales, una coordenada es altura de la estrella h, o su distancia cenital z. Otra coordenada es el acimut. A.
Altura h luminarias llamado arco de la vertical de la luminaria desde el plano del horizonte matemático hasta la dirección de la luminaria. Las alturas se miden dentro del rango de 0° a +90° al cenit y de 0° a −90° al nadir.
La distancia cenital z de las luminarias llamado arco vertical de la luminaria desde el cenit hasta la luminaria. Las distancias cenitales se cuentan desde 0° hasta 180° desde el cenit hasta el nadir.
Acimut A de la luminaria llamado el arco del horizonte matemático desde el punto del sur hasta la vertical de la estrella. Los acimutes se miden en el sentido de la rotación diaria de la esfera celeste, es decir, al oeste del punto sur, en el rango de 0° a 360°. A veces, los acimutes se miden desde 0° hasta +180° hacia el oeste y desde 0° hasta −180° hacia el este (en geodesia, los acimutes se miden desde el punto norte).
Características de cambiar las coordenadas de los cuerpos celestes.
Durante el día, la estrella describe un círculo perpendicular al eje del mundo (PP"), que en la latitud φ está inclinado al horizonte matemático en un ángulo φ. Por lo tanto, se moverá paralelo al horizonte matemático solo en φ igual a 90 grados, es decir, en el Polo Norte. Por lo tanto, todas las estrellas, visibles allí, no se pondrán (incluido el Sol durante medio año, vea la duración del día) y su altura h será constante.En otras latitudes , las estrellas disponibles para la observación en una determinada época del año se dividen en:
entrantes y salientes (h pasa por 0 durante el día)
no entrante (h siempre es mayor que 0)
no ascendente (h es siempre menor que 0)
La altura máxima h de una estrella se observará una vez al día durante uno de sus dos pasos por el meridiano celeste - la culminación superior, y la mínima - durante el segundo de ellos - la culminación inferior. De la culminación inferior a la superior, la altura h de la estrella aumenta, de la superior a la inferior disminuye.
Primer sistema de coordenadas ecuatoriales
En este sistema, el plano principal es el plano del ecuador celeste. En este caso, una coordenada es la declinación δ (con menos frecuencia, la distancia polar p). Otra coordenada es el ángulo horario t.
La declinación δ de la luminaria es el arco del círculo de declinación desde el ecuador celeste a la luminaria, o el ángulo entre el plano del ecuador celeste y la dirección a la luminaria. Las declinaciones se cuentan desde 0° hasta +90° hacia el polo norte celeste y desde 0° hasta −90° hacia el polo sur celeste.
4.4. Sistema de coordenadas ecuatoriales
La distancia polar p de la luminaria es el arco del círculo de declinación desde el polo norte del mundo a la luminaria, o el ángulo entre el eje del mundo y la dirección a la luminaria. Las distancias polares se miden de 0° a 180° desde el polo norte celeste hacia el sur.
El ángulo horario t de la luminaria es el arco del ecuador celeste desde el punto superior del ecuador celeste (es decir, el punto de intersección del ecuador celeste con el meridiano celeste) hasta el círculo de declinación de la luminaria, o el ángulo diedro entre los planos del meridiano celeste y el círculo de declinación de la luminaria. Los ángulos horarios se miden en el sentido de la rotación diaria de la esfera celeste, es decir, al oeste del punto superior del ecuador celeste, variando de 0° a 360° (en grados) o de 0h a 24h (en horas). ). A veces, los ángulos horarios se miden de 0° a +180° (0h a +12h) hacia el oeste y de 0° a −180° (0h a −12h) hacia el este.
Segundo sistema de coordenadas ecuatoriales
En este sistema, como en el primer sistema ecuatorial, el plano principal es el plano del ecuador celeste y una coordenada es la declinación δ (con menos frecuencia, la distancia polar p). Otra coordenada es la ascensión recta α. La ascensión recta (RA, α) de la luminaria es el arco del ecuador celeste desde el equinoccio de primavera hasta el círculo de declinación de la luminaria, o el ángulo entre la dirección del equinoccio de primavera y el plano del círculo de declinación de la luminaria Las ascensiones rectas se cuentan en sentido contrario a la rotación diaria de la esfera celeste, variando de 0° a 360° (en grados) o de 0h a 24h (en horas).
RA es el equivalente astronómico de la longitud de la Tierra. Tanto RA como la longitud miden el ángulo este-oeste a lo largo del ecuador; ambas medidas se miden desde el punto cero en el ecuador. Para la longitud, el punto cero es el primer meridiano; para RA, cero es la ubicación en el cielo donde el Sol cruza el ecuador celeste en el equinoccio vernal.
La declinación (δ) en astronomía es una de las dos coordenadas del sistema de coordenadas ecuatoriales. Es igual a la distancia angular en la esfera celeste desde el plano del ecuador celeste hasta la luminaria y suele expresarse en grados, minutos y segundos de arco. La declinación es positiva al norte del ecuador celeste y negativa al sur. La declinación siempre tiene signo, incluso si la declinación es positiva.
La declinación de un objeto celeste que pasa por el cenit es igual a la latitud del observador (suponiendo que la latitud norte es + y la latitud sur es negativa). En el hemisferio norte de la Tierra, para una latitud φ dada, los objetos celestes con declinación
δ > +90° − φ no van más allá del horizonte, por lo que se denominan no ponientes. Si la declinación del objeto δ
Sistema de coordenadas eclípticas
En este sistema, el plano principal es el plano de la eclíptica. En este caso, una coordenada es la latitud eclíptica β y la otra es la longitud eclíptica λ.
4.5. Relación entre la eclíptica y el segundo sistema de coordenadas ecuatoriales
La latitud eclíptica β de la luminaria es el arco del círculo de latitud de la eclíptica a la luminaria, o el ángulo entre el plano de la eclíptica y la dirección a la luminaria. Las latitudes eclípticas se miden desde 0° hasta +90° hasta el polo norte de la eclíptica y desde 0° hasta −90° hasta el polo sur de la eclíptica.
La longitud eclíptica λ de la luminaria se llama el arco de la eclíptica desde el punto del equinoccio de primavera hasta el círculo de latitud de la luminaria, o el ángulo entre la dirección al punto del equinoccio de primavera y el plano del círculo de latitud de la luminaria. Las longitudes eclípticas se miden en la dirección del movimiento anual aparente del Sol a lo largo de la eclíptica, es decir, al este del equinoccio vernal en el rango de 0° a 360°.
Sistema de coordenadas galácticas
En este sistema, el plano principal es el plano de nuestra Galaxia. En este caso, una coordenada es la latitud galáctica b, y la otra es la longitud galáctica l.
4.6. Sistemas de coordenadas galácticos y segundos ecuatoriales.
La latitud galáctica b de la luminaria es el arco del círculo de latitud galáctica desde la eclíptica a la luminaria, o el ángulo entre el plano del ecuador galáctico y la dirección a la luminaria.
Las latitudes galácticas se miden desde 0° hasta +90° hacia el polo norte galáctico y desde 0° hasta −90° hacia el polo sur galáctico.
La longitud galáctica l de la luminaria es el arco del ecuador galáctico desde el punto de referencia C hasta el círculo de latitud galáctica de la luminaria, o el ángulo entre la dirección al punto de referencia C y el plano del círculo de latitud galáctica de la luminaria Las longitudes galácticas se cuentan en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se ven desde el polo norte galáctico, es decir, al este del punto de referencia C, con un rango de 0° a 360°.
El punto de referencia C está cerca de la dirección al centro galáctico, pero no coincide con él, ya que este último, debido a la ligera elevación del sistema solar sobre el plano del disco galáctico, se encuentra aproximadamente 1° al sur del ecuador galáctico. El punto de referencia C se elige para que el punto de intersección de los ecuadores galáctico y celeste con ascensión recta 280° tenga una longitud galáctica de 32.93192° (para época 2000).
Sistemas coordenadas. ... sobre el material del tema " celestial esfera. Astronómico coordenadas". Escaneo de imágenes de astronómico contenido. Mapa...
“Desarrollo de un proyecto piloto para un sistema modernizado de sistemas de coordenadas locales de los Sujetos de Federaciones”
DocumentoRecomendaciones relevantes de organizaciones internacionales astronómico y organizaciones geodésicas ... comunicaciones terrestres y celestial sistemas coordenadas), con cambio periódico... esferas actividades utilizando geodesia y cartografía. "Local sistemas coordenadas Asignaturas...
Mlechnomed – Filosofía del socialismo sephiroico Svarga del siglo XXI
DocumentoTemporal Coordinar, complementada con la tradicional Coordinar ardiente..., en celestial esfera- 88 constelaciones... ondas, o ciclos, - astronómico, astrológico, histórico, espiritual... propiedad sistemas. A sistema surge el conocimiento...
Evento espacial
DocumentoEquinoccios en celestial esfera en la primavera de 1894, según astronómico libros de referencia, punto... rotacional coordenadas. Movimiento de traslación y rotación. Sistemas contando con traslacional y rotacional sistemas coordenadas. ...
Cargando...