Небесный меридиан в астрономии это кратко

Обновлено: 01.07.2024

МЕРИДИА́Н НЕБЕ́СНЫЙ, большой круг небесной сферы , плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира. Пересекается с плоскостью горизонта в точках севера и юга. Является одной из осн. плоскостей в экваториальной системе небесных координат. От М. н. отсчитываются часовые углы небесных тел. В момент верхней кульминации светила (прохождении светила через М. н.) его прямое восхождение равно местному звёздному времени. На этом основана теория меридианных инструментов: меридианного круга , пассажного инструмента .

Небе́сная сфе́ра — воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как правило, принимают глаз наблюдателя. Для находящегося на поверхности Земли наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе. Площадь небесной сферы с учетом непостоянства значения размеров дуги равных склонений составляет 41252.96 кв. градусов.

Радиус небесной сферы может быть принят каким угодно: в целях упрощения геометрических соотношений его полагают равным единице. В зависимости от решаемой задачи центр небесной сферы может быть помещен в место:

где находится наблюдатель (топоцентрическая небесная сфера),
в центр Земли (геоцентрическая небесная сфера),
в центр той или иной планеты (планетоцентрическая небесная сфера),
в центр Солнца (гелиоцентрическая небесная сфера) или в любую др. точку пространства.

Каждому светилу на небесной сфере соответствует точка, в которой её пересекает прямая, соединяющая центр небесной сферы со светилом (с его центром). При изучении взаимного расположения и видимых движений светил на небесной сфере выбирают ту или иную систему координат), определяемую основными точками и линиями. Последние обычно являются большими кругами небесной сферы. Каждый большой круг сферы имеет два полюса, определяющиеся на ней концами диаметра, перпендикулярного к плоскости данного круга.

Содержание

История

Представление о Небесной сфере возникло в глубокой древности; в основу его легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды. Таким образом, в их представлении небесная сфера была важнейшим элементом Вселенной. С развитием научных знаний такой взгляд на небесную сферу отпал. Однако заложенная в древности геометрия небесной сферы в результате развития и совершенствования получила современный вид, в котором и используется в астрометрии.

Названия важнейших точек и дуг на небесной сфере

Отвесная линия и связанные с ней (производные) понятия

Отвесная линия

Отве́сная ли́ния (или вертика́льная ли́ния) — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения.

Зенит и надир

Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — зени́те, над головой наблюдателя, и нади́ре — диаметрально противоположной точке.

Математический горизонт

Математи́ческий горизо́нт — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии. Математический горизонт делит поверхность небесной сферы на две половины: видимую для наблюдателя, с вершиной в зените, и невидимую, с вершиной в надире. Математический горизонт, вообще говоря, не совпадает с видимым горизонтом вследствие неровности поверхности Земли и различной высотой точек наблюдения, а также искривления лучей света в атмосфере.

Вращение небесной сферы и связанные (производные) понятия

Ось мира

P,P' — полюсы мира, T,T' — точки равноденствия, E,C — точки солнцестояния, П,П' — полюса эклиптики, PP' — ось мира, ПП' — ось эклиптики, ATQT'- небесный экватор, ETCT' — эклиптика

Ось ми́ра — воображаемая линия, пересекающая небесную сферу в северном и южном полюсах (вокруг неё происходит вращение небесной сферы).

Полюсы мира

Ось мира пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — се́верном по́люсе ми́ра и ю́жном по́люсе ми́ра. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне.

Если смотреть на небесную сферу изнутри, (что мы обычно и делаем, наблюдая звёздное небо), то в окрестности северного полюса мира её вращение происходит против часовой стрелки, а в окрестности южного полюса мира —- по часовой стрелке.

Небесный экватор

Небе́сный эква́тор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария: се́верное полуша́рие, с вершиной в северном полюсе мира, и ю́жное полуша́рие, с вершиной в южном полюсе мира.

Термины, рождаемые в пересечениях понятий "Отвесная линия" и "Вращение небесной сферы"

Точки востока и запада

Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках: то́чке восто́ка и то́чке за́пада. Точкой востока называется та, в которой точки вращающейся небесной сферы пересекают математический горизонт, переходя из невидимой полусферы в видимую.

Небесный меридиан

Небе́сный меридиа́н — большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира. Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на два полушария — восто́чное полуша́рие, с вершиной в точке востока, и за́падное полуша́рие, с вершиной в точке запада.

Полуденная линия

Полу́денная ли́ния — линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта.

Точки севера и юга

Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках: то́чке се́вера и то́чке ю́га. Точкой севера называется та, которая ближе к северному полюсу мира.

Эклиптика

Экли́птика — большой круг небесной сферы, пересечение небесной сферы и плоскости орбиты центра масс системы Земля — Луна. С большой точностью по эклиптике происходит видимое годовое движение Солнца по небесной сфере. Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26'. Северный полюс эклиптики находится в созвездии Дракона с экваториальными координатами: R.A. = 18h00m, Dec = +66°33'. Примечательно, что недалеко от северного полюса эклиптики расположена планетарная туманность Кошачий Глаз (NGC6543).

Точки равноденствия

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках — то́чке весе́ннего равноде́нствия и то́чке осе́ннего равноде́нствия. Точкой весеннего равноденствия называется та, в которой Солнце, в результате своего годового движения, переходит из южного полушария небесной сферы в северное. В точке осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное.

Точки солнцестояния

Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствия на 90°, называются то́чкой ле́тнего солнцестоя́ния (в северном полушарии) и то́чкой зи́мнего солнцестоя́ния (в южном полушарии).

Ось эклиптики

Ось экли́птики — диаметр небесной сферы, перпендикулярный плоскости эклиптики.

Полюсы эклиптики

Ось эклиптики пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках — се́верном по́люсе экли́птики, лежащем в северном полушарии, и ю́жном по́люсе экли́птики, лежащем в южном полушарии.

Галактические полюсы и галактический экватор

α = 192,85948° β = 27,12825°

называется се́верным галакти́ческим по́люсом, а диаметрально противоположная ей точка — ю́жным галакти́ческим по́люсом.

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна линии, соединяющей галактические полюсы, называется галакти́ческим эква́тором.

Названия дуг на небесной сфере, связанные с положением светил

Альмукантарат

Альмукантара́т — араб. круг равных высот

Альмукантарат светила — малый круг небесной сферы, проходящий через светило, плоскость которого параллельна плоскости математического горизонта.

Вертикальный круг

Круг высоты́ или вертика́льный круг или вертика́л светила — большой полукруг небесной сферы, проходящий через зенит, светило и надир.

Суточная параллель

Су́точная паралле́ль светила — малый круг небесной сферы, проходящий через светило, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора. Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям.

Круг склонения

Круг склоне́ния светила — большой полукруг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило.

Круг эклиптической широты

Круг эклипти́ческой широты́, или просто круг широты светила — большой полукруг небесной сферы, проходящий через полюсы эклиптики и светило.

Круг галактической широты

Круг галакти́ческой широты́ светила — большой полукруг небесной сферы, проходящий через галактические полюсы и светило.

Любопытные факты

Слово зенит пришло к нам из арабского языка, где оно произносится как замт. Переписанное латинскими буквами как zamt, оно было впоследствии искажено переписчиками, превратившись в zanit, а затем и в зенит.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Небесный меридиан" в других словарях:

НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН — НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН, окружность на НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ, проходящая через НЕБЕСНЫЕ ПОЛЮСА, ЗЕНИТ, НАДИР и пересекающая горизонт в северной и южной точках … Научно-технический энциклопедический словарь

Небесный меридиан — большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира. EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь

небесный меридиан — Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира, зенит и надир … Словарь по географии

небесный меридиан — Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и зенит места наблюдения … Словарь многих выражений

МЕРИДИАН — (лат., от meridies полдень). Воображаемый круг на небе, проходящий чрез оба полюса и делящий видимый небесный свод на две части: восточную и западную, а также соответствующий ему круг, на земной поверхности. Словарь иностранных слов, вошедших в… … Словарь иностранных слов русского языка

МЕРИДИАН — МЕРИДИАН, а, муж. Воображаемая линия, проходящая через полюсы земного шара и пересекающая экватор. Географический м. Начальный м. (меридиан Гринвичской обсерватории в Великобритании, от к рого условно ведется счёт географической долготы). •… … Толковый словарь Ожегова

МЕРИДИАН — МЕРИДИАН, окружность, проведенная через Северный и Южный полюса под прямым углом к экватору. см. также НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН, ДОЛГОТА … Научно-технический энциклопедический словарь

МЕРИДИАН НАБЛЮДАТЕЛЯ — небесный меридиан, проходящий через место наблюдателя. М. Н. делит сферу небесную на две половины: восточную, в которой находится точка горизонта О, и западную, в которой лежит точка W. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное… … Морской словарь

Меридиан небесный — Небесная сфера разделена небесным экватором. Небесная сфера воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как… … Википедия

Полуденный показатель

Именно так с латыни переводится само слово "меридиан". Под ним понимается линия сечения любой поверхности плоскостью, которая проходит через ось симметрии тела.

Вам будет интересно: Что такое апофема для многоугольника и пирамиды? Апофема правильной четырехугольной пирамиды

Существуют астрономические, географические, магнитные меридианы. В народном целительстве есть понятия меридианов человеческого тела.

С понятием меридиана связано развитие астрологии как науки о связи расположения звезд в момент рождения человека и влиянии их на судьбу. Именно так древними астрологами были выделены в полосе эклиптики каждые 16 градусов, которые и образовали двенадцать зодиакальных знаков-созвездий.

И хотя сегодня наши знания о расположении звезд на небесном своде гораздо шире, но зодиакальные обозначения продолжают использоваться в астрономии.

Такие разные меридианы

Вам будет интересно: Микроскопы "Микромед": обзор, описание, характеристики

В упомянутом романе речь идет о тайном небесном меридиане, расшифровка которого связана с сокрытыми сокровищами иезуитов. А сколько на самом деле меридианов?

В астрономии выделяют следующие:

Меридиан астрономический или истинный. Это линия на поверхности земли, на которой все точки характеризуются одинаковой астрономической долготой. Плоскость этого меридиана проходит через направление отвеса в любой точке и параллельна оси вращения планеты.
Небесным меридианом называется круг на небесной сфере, который проходит через полюсы мира и соединен с зенитом точки наблюдения.
Меридиан Гринвичский. Это условная линия, которая проходит через Гринвичскую обсерваторию (Англия). Именно от него сегодня ведется счет астрономической долготы в западном и восточном направлениях.

Тайный меридиан

Но так было не всегда, а лишь с 1884 года, когда именно Гринвичский меридиан был принят во всех странах в качестве нулевого. А произошло это в соответствии с решением первой Международной меридианной конференции.

В Российской империи до данного события использовался как нулевой Пулковский меридиан, во Франции – Парижский, во многих странах – меридиан Ферро.

А в средние века вообще за нулевой меридиан могли принять любой. Именно в связи с этим и существует легенда о тайном меридиане.

Небесный свод

Наблюдателю кажется, что все звезды располагаются на поверхности огромной сферы, которая вращается в направлении с востока на запад. Это заметили еще в глубокой древности, и первыми астрономами (Аристотель, Птолемей) было обозначено понятие небесной сферы с четким расположением на ней небесных тел.

Именно тогда появилась сферика – наука про положение звезд и составление их каталогов и карт. И пусть представления древних астрономов и были ошибочны, но такая модель небесной сферы оказалась очень удачной.

Основные термины

Итак, сегодня небесной сферой называют воображаемую сферу с произвольным радиусом, на которой спроецировано расположение небесных тел.

Элементами небесной сферы являются:

Отвесная линия – прямая, которая проходит через центр сферы и совпадает с направлением отвесной прямой в точке наблюдения. Пересечение этой линии с небесной сферой называется зенит, а в точке на поверхности планеты или же под ногами у наблюдателя – надир.
Истинный горизонт – плоскость круга небесной сферы, перпендикулярная отвесной линии.
Вертикал светила – полукруг сферы, который проходит через светило и соединяет надир с зенитом.

Понятия, связанные с вращением небесной сферы

Ось мира – это воображаемая прямая, которая проходит через центр и пересекается с поверхность самой сферы в полюсах (северном и южном).
Небесный экватор – большой круг, перпендикулярно пересекающий ось мира. Он делит сферу на северное и южное полушария.
Круг сферы, который проходит через отвесную линию и ось, – небесный меридиан. Плоскость его также делит сферу на два полушария – восточное и западное.
Полуденная линия – условная прямая, где пересекаются плоскости меридиана и горизонта.

Как располагается ось мира относительно небесного меридиана, иллюстрирует рисунок ниже.

Становится понятно, что ось мира расположена параллельно оси вращения планеты и находится в плоскости меридиана. А сам небесный меридиан пересекается с горизонтом в точках севера и юга.

Системы сферических координат

Каждой звезде соответствует точка на небесной сфере с соответствующими координатами. При этом положение и движение светил может изучаться в разных системах сферических координат, например:

Горизонтальная топоцентрическая. В данном случае фундаментальной точкой отсчета считают положение наблюдателя, а центральной плоскостью – истинный (математический) горизонт.
Первая и вторая экваториальные системы за фундаментальную плоскость берут экватор.
Эклиптическая использует плоскость эклиптики (большой круг небесной сферы, по которому Солнце перемещается в течение года).
Галактическая система координат основана на использовании плоскости, на которой размещена наша галактика.

Кульминации светил

Каждая звезда на небесной сфере два раза в сутки проходит небесный меридиан. При этом в своем верхнем положении светило расположено к югу, а в нижнем – к северу от полюсов. Именно явления, когда центр светила проходит небесный меридиан, называются кульминациями. При этом стоит отметить, что явления доступны для наблюдения только у восходящих и заходящих светил.

Для наблюдения за движениями светил используют телескопы, установленные в их плоскости (пассажные инструменты).

Для астронома-любителя

Но и без специальных приборов и при минимальных астрономических знаниях можно наблюдать за движением светил и даже измерять расстояния между ними.

Как известно, расстояния между звездами измеряются в угловых градусах. Полный круг для светила равен 360 градусов. Например, изменение расстояния между звездами можно, хоть и приближенно, заметить при сравнении угла между ними.

Кроме того, знание координат светила в тот или иной временной промежуток значительно упрощает их поиск на небесном своде для астронома-любителя. В домашний телескоп так можно увидеть Меркурий (очень недолго), Венеру (и то только в виде серпа) и Марс (только раз в два года – в период противостояния). А самыми захватывающими будут наблюдения за Юпитером и Сатурном.

Подведем итог

Величайшие открытия нашей цивилизации связаны с понятием небесных координат. Прецессия и нутация нашей планеты, аберрации и параллаксы звезд, черные дыры и разноцветные карлики – эти и другие открытия продолжают будоражить умы ученых и любителей. Знания о небесных координатах дали человечеству возможность решать задачи времени, определять географическое положение на планете, составить каталоги и карты звезд.

Значение этих знаний сложно переоценить в астрономии, астрофизике, космонавтике.

И в астрологии также. Ведь именно обнаружение тринадцатого знака зодиака – Змееносца – внесло в астрологию немало скептицизма. А появилось это созвездие в эклиптике благодаря тому, что изменилась прецессия Земли. Но это тема уже совсем другой статьи.

Небесная сфера – абстрактное понятие, воображаемая сфера бесконечно большого радиуса, центром которой является наблюдатель. При этом центр небесной сферы как бы находится на уровне глаз наблюдателя (иными словами, все что вы вы видите над головой от горизонта до горизонта – и есть эта самая сфера). Впрочем, для простоты восприятия, можно считать центром небесной сферы и центр Земли, никакой ошибки в этом нет. Положения звезд, планет, Солнца и Луны на сферу наносят в таком положении, в каком они видны на небе в определенный момент времени из данной точки нахождения наблюдателя.

Иными словами, хотя наблюдая положение светил на небесной сфере, мы, находясь в разных местах планеты, постоянно будем видеть несколько различную картину, зная принципы “работы” небесной сферы, взглянув на ночное небо мы без труда сможем сориентироваться на местности пользуясь простой техникой. Зная вид над головой в точке А, мы сравним его в с видом неба в точке Б, и по отклонениям знакомых ориентиров, сможем понять где именно находимся сейчас.

Люди давно уже придумали целый ряд инструментов облегчающих нашу задачу. Если ориентироваться по “земному” глобусу просто с помощью широты и долготы, то целый ряд подобных элементов – точек и линий, предусмотрен и для “небесного” глобуса – небесной сферы.

Небесная сфера и положение наблюдателя. Если наблюдатель сдвинется, то сдвинется и вся видимая им сфера

Элементы небесной сферы

Небесная сфера имеет ряд характерных точек, линий и кругов, рассмотрим основные элементы небесной сферы.

Вертикаль наблюдателя — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в точке наблюдателя. Зенит — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, расположенная над головой наблюдателя. Надир — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, противоположная зениту.

Истинный горизонт и стороны света

Истинный горизонт — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к вертикали наблюдателя. Истинный горизонт делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризонтную полусферу, в которой расположен надир.

Ось мира или земная ось

Ось мира (Земная ось) — прямая, вокруг которой происходит видимое суточное вращение небесной сферы. Ось мира параллельна оси вращения Земли, а для наблюдателя, находящегося на одном из полюсов Земли, она совпадает с осью вращения Земли. Видимое суточное вращение небесной сферы является отражением действительного суточного вращения Земли вокруг своей оси. Полюсы мира —точки пересечения оси мира с небесной сферой. Полюс мира, находящийся в области созвездия Малой Медведицы, называется Северным полюсом мира, а противоположный полюс называется Южным полюсом.

Небесный экватор — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к оси мира. Плоскость небесного экватора делит небесную сферу на северную полусферу, в которой расположен Северный полюс мира, и южную полусферу, в которой расположен Южный полюс мира.

Небесный меридиан, или меридиан наблюдателя — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира, зенит и надир. Он совпадает с плоскостью земного меридиана наблюдателя и делит небесную сферу на восточную и западную полусферы.

Точки севера и юга на небесной сфере

Точки севера и юга — точки пересечения небесного меридиана с истинным горизонтом. Точка, ближайшая к Северному полюсу мира, называется точкой севера истинного горизонта С, а точка, ближайшая к Южному полюсу мира, — точкой юга Ю. Точки востока и запада — точки пересечения небесного экватора с истинным горизонтом.

Полуденная линия — прямая линия в плоскости истинного горизонта, соединяющая точки севера и юга. Полуденной называется эта линия потому, что в полдень по местному истинному солнечному времени тень от вертикального шеста совпадает с этой линией, т. е. с истинным меридианом данной точки.

Южная и северная точки небесного экватора

Южная и северная точки небесного экватора — точки пересечения небесного меридиана с небесным экватором. Точка, ближайшая к южной точке горизонта, называется точкой юга небесного экватора, а точка, ближайшая к северной точке горизонта, — точкой севера небесного экватора.

Вертикал светила, или круг высоты, — большой круг на небесной сфере, проходящий через зенит, надир и светило. Первый вертикал — вертикал, проходящий через точки востока и запада.

часовой круг светила

Круг склонения, или часовой круг светила, — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира и светило.

Суточная параллель светила

Суточная параллель светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости небесного экватора. Видимое суточное движение светил происходит по суточным параллелям.

Альмукантарат светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости истинного горизонта.

Все отмеченные выше элементы небесной сферы активно используются для решения практических задач ориентирования в пространстве и определения положения светил. В зависимости от целей и условий измерения применяют две отличающиеся системы сферических небесных координат.

В одной системе светило ориентируют относительно истинного горизонта и называют эту систему горизонтальной системой координат, а в другой — относительно небесного экватора и называют экваториальной системой координат.

В каждой из этих систем положение светила на небесной сфере определяется двумя угловыми величинами подобно тому, как при помощи широты и долготы определяется положение точек на поверхности Земли.

Люди в древности считали, что все звезды располагаются на небесной сфере, которая как единое целое вращается вокруг Земли. Уже более 2.000 лет тому назад астрономы стали применять способы, которые позволяли указать расположение любого светила на небесной сфере по отношению к другим космическим объектам или наземным ориентирам. Представлением о небесной сфере удобно пользоваться и теперь, хотя мы знаем, что этой сферы реально не существует.

Небесная сфера - воображаемая шаровая поверхность произвольного радиуса, в центре которой находится глаз наблюдателя, и на которую мы проецируем положение небесных светил.

Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, для различных расчетов, например вычисления времени восхода и захода светил.

Построим небесную сферу и проведем из ее центра луч по направлению к звезде А.

Там, где этот луч пересечет поверхность сферы, поместим точку А₁ изображающую эту звезду. Звезда В будет изображаться точкой В₁. Повторив подобную операцию для всех наблюдаемых звезд, мы получим на поверхности сферы изображение звездного неба – звездный глобус. Ясно, что если наблюдатель находится в центре этой воображаемой сферы, то для него направление на сами звезды и на их изображения на сфере будут совпадать.

Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя)
Каков радиус небесной сферы? (Произвольный)
Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра).

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположение светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д, отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними. Расстояния между звездами на небесной сфере можно выражать только в угловой мере. Эти угловые расстояния измеряются величиной центрального угла между лучами, направленными на одну и другую звезду, или соответствующими им дугами на поверхности сферы.

Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно запомнить такие данные: угловое расстояние между двумя крайними звездами ковша Большой Медведицы (α и β) составляет около 5°, а от α Большой Медведицы до α Малой Медведицы (Полярной звезды) – в 5 раз больше – примерно 25°.

Простейшие глазомерные оценки угловых расстояний можно провести также с помощью пальцев вытянутой руки.

Только два светила – Солнце и Луну – мы видим как диски. Угловые диаметры этих дисков почти одинаковы – около 30' или 0,5°. Угловые размеры планет и звезд значительно меньше, поэтому мы их видим просто как светящиеся точки. Для невооруженного глаза объект не выглядит точкой в том случае, если его угловые размеры превышают 2–3'. Это означает, в частности, что наш глаз различает каждую по отдельности светящуюся точку (звезду) в том случае, если угловое расстояние между ними больше этой величины. Иначе говоря, мы видим объект не точечным лишь в том случае, если расстояние до него превышает его размеры не более чем в 1700 раз.

Отвесная линия Z,Z’, проходящая через глаз наблюдателя (точка С), находящегося в центре небесной сферы, пересекает небесную сферу в точках Z — зенит, Z’ — надир.

Зенит - эта наивысшая точка над головой наблюдателя.

Надир - противоположная зениту точка небесной сферы.

Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется горизонтальной плоскостью (или плоскостью горизонта).

Математическим горизонтом называется линия пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр небесной сферы.

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Движутся ли звезды по небосводу? Оказывается, движутся все и притом одновременно. В этом легко убедиться, наблюдая звездное небо (ориентируясь по определенным предметам).

Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли.

Картину того, что в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

На полученном снимке каждая звезда оставила свой след в виде дуги окружности . Но есть и такая звезда, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Эту звезду назвали Полярной. Она в течение суток описывает окружность малого радиуса и всегда видна почти на одной и той же высоте над горизонтом в северной стороне неба. Общий центр всех концентрических следов звезд находится на небе неподалеку от Полярной звезды. Эта точка, в которую направлена ось вращения Земли, получила название северный полюс мира. Дуга, которую описала Полярная звезда, имеет наименьший радиус. Но и эта дуга, и все остальные — независимо от их радиуса и кривизны — составляют одну и ту же часть окружности. Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности - 360°. Ведь сутки - это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса - 7,5°.

Звезды в течение суток описывают тем большие окружности, чем дальше от Полярной звезды они находятся.

Ось суточного вращения небесной сферы называют осью мира (РР').

Точки пересечения небесной сферы с осью мира называют полюсами мира (точка Р — северный полюс мира, точка Р' — южный полюс мира).

Полярная звезда расположена вблизи северного полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — северный полюс мира, направление нашего взгляда совпадает с осью мира. Южный полюс мира находится в южном полушарии небесной сферы.

Плоскость ЕАWQ, перпендикулярная оси мира РР' и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора, а линия пересечения ее с небесной сферой — небесным экватором.

Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира.

Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Ось мира, полюса мира и небесный экватор аналогичны оси, полюсам и экватору Земли, так как перечисленные названия связаны с видимым вращением небесной сферы, а оно является следствием действительного вращения земного шара.

Плоскость, проходящая через точку зенита Z, центр С небесной сферы и полюс Р мира, называют плоскостью небесного меридиана, а линия пересечения ее с небесной сферой образует линию небесного меридиана.

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р', надир Z'

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Полуденная линия NS — это линия пересечения плоскостей меридиана и горизонта. N – точка севера, S – точка юга

Она названа так потому, что в полдень тени от вертикальных предметов падают по этому направлению.

Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).
В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).
Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).
Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси, покоятся).

Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5°. Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения).

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией.

Один оборот земная ось совершает за 25 776 лет – этот период называется платоническим годом. Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α Малой Медведицы. Полярной называется та звезда, которая на сегодняшний день находится вблизи Северного полюса мира. В наше время, примерно с 1100 года, такой звездой является альфа Малой Медведицы – Киносура. Раньше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами.

На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад. В 2100 г полюс мира будет всего в 28' от Полярной звезды – сейчас в 44'. В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).

Как найти в небе Полярную звезду?

Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды "ковша") мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами "ковша" – это и есть Полярная звезда.

В созвездии, которое нередко называют Малый Ковш, Полярная звезда является самой яркой. Но так же, как и большинство звезд ковша Большой Медведицы, Полярная — звезда второй величины.

А вот так выглядит звездное небо на 15 сентября, 21 час.

Летний (летне-осенний) треугольник = звезда Вега (α Лиры, 25,3 св. лет), звезда Денеб (α Лебедя, 3230 св. лет), звезда Альтаир (α Орла, 16,8 св. лет)

Небесные координаты

Чтобы отыскать на небе светило, надо указать, в какой стороне горизонта и как высоко над ним оно находится. С этой целью используется система горизонтальных координат – азимут и высота. Для наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, нетрудно определить вертикальное и горизонтальное направления.

Первое из них определяется с помощью отвеса и изображается на чертеже отвесной линией ZZ', проходящей через центр сферы (точку О).

Точка Z, расположенная прямо над головой наблюдателя, называется зенитом.

Плоскость, которая проходит через центр сферы перпендикулярно отвесной линии, образует при пересечении со сферой окружность – истинный, или математический, горизонт.

Высота светила отсчитывается по окружности, проходящей через зенит и светило, и выражается длиной дуги этой окружности от горизонта до светила. Эту дугу и соответствующий ей угол принято обозначать буквой h.

Высота светила, которое находится в зените, равна 90°, на горизонте – 0°.

Положение светила относительно сторон горизонта указывает его вторая координата – азимут, обозначаемый буквой А. Азимут отсчитывается от точки юга в направлении движения часовой стрелки, так что азимут точки юга равен 0°, точки запада – 90° и т. д.

Горизонтальные координаты светил непрерывно меняются с течением времени и зависят от положения наблюдателя на Земле, потому что по отношению к мировому пространству плоскость горизонта в данном пункте Земли вращается вместе с ней.

Горизонтальные координаты светил измеряют для определения времени или географических координат различных пунктов на Земле. На практике, например в геодезии, высоту и азимут измеряют специальными угломерными оптическими приборами – теодолитами.

Чтобы создать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. Для этого нужно выбрать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, - систему экваториальных координат.

Система экваториальных координат сходна с системой географических координат на земном шаре. Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат - широты и долготы.

Географическая широта — это угловое расстояние пункта от земного экватора. Географическая широта (φ) отсчитывается по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Долгота — угол между плоскостью меридиана данного пункта и плоскостью начального меридиана. Географическая долгота (λ) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30' восточной долготы и 55°45' северной широты.

Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга.

Проведем через центр небесной сферы линию, параллельную оси вращения Земли, - ось мира. Она пересечет небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, которые называются полюсами мира - Р и Р΄. Северным полюсом мира называют тот, вблизи которого находится Полярная звезда. Плоскость, проходящая через центр сферы параллельно плоскости экватора Земли, в сечении со сферой образует окружность, называемую небесным экватором. Небесный экватор (подобно земному) делит небесную сферу на два полушария: Северное и Южное. Угловое расстояние светила от небесного экватора называется склонением. Склонение отсчитывается по кругу, проведенному через светило и полюса мира, оно аналогично географической широте.

Склонение - угловое расстояние светил от небесного экватора. Склонение обозначают буквой δ. В северном полушарии склонения считают положительными, в южном — отрицательными.

Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением. Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия γ, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Оно отсчитывается от точки весеннего равноденствия γ против часовой стрелки, т. е. навстречу суточному вращению неба. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения.

Прямое восхождение — угол между плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через светило (круга склонения), и плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через лежащую на экваторе точку весеннего равноденствия (начального круга склонений). Прямое восхождение обозначается буквой α

Склонение и прямое восхождение (δ, α) называют экваториальными координатами.

Склонение и прямое восхождение удобно выражать не в градусах, а в единицах времени. Учитывая, что Земля делает один оборот за 24 ч, получаем:

360° — 24 ч, 1 ° — 4 мин;

15° — 1 ч, 15' —1 мин, 15" — 1 с.

Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°.

Если не нужна особая точность, то небесные координаты для звезд можно считать неизменными. При суточном вращении звездного неба вращается и точка весеннего равноденствия. Поэтому положения звезд относительно экватора и точки весеннего равноденствия не зависят ни от времени суток, ни от положения наблюдателя на Земле.

Экваториальная система координат изображена на подвижной карте звездного неба.

Читайте также: