Практическая астрономия это кратко

Обновлено: 05.07.2024

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ, раздел астрометрии, посвящённый учению об астрономич. инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. В зависимости от условий, в к-рых решаются задачи П. а., она подразделяется на геодезическую астрономию, мореходную астрономию и авиационную астрономию. Способы П. а. основываются на правилах сферической астрономии и использовании звёздных каталогов, составлением к-рых занимается фундаментальная астрометрия.

П. а. возникла в глубокой древности под влиянием задач хоз. жизни человеческого общества.

Применяемые в П. а. инструменты позволяют измерять углы в горизонтальной и вертикальной плоскостях и фиксировать моменты прохождения светил через вертикалы и альмукантараты. Среди этих инструментов: универсальный инструмент, зенит-телескоп, вертикальный круг, переносной пассажный инструмент, зенитная фотографич. труба, мореходный и авиац. секстанты и др. (см. Астрономические инструменты и приборы). Для измерения времени служат кварцевые часы и морские хронометры. При определении долгот используется аппаратура для приёма радиосигналов времени.

В П. а. применяются след, способы определения местного времени s (что равносильно определению поправки часов и),

широты фи, долготы лямбда и азимута А направления на земной предмет. (Ниже использованы обозначения: а — азимут, z — зенитное расстояние, a — прямое восхождение, б — склонение, t — часовой угол небесного светила, s — местное время, Т — показания часов в момент наблюдений.)

1) Определение и и фи по измерениям z светила g. Из параллактического треугольника PZсигма (Р — полюс мира, Z — зенит, сигма— место светила; рис. 1) следует, чтo

Найдя в астрономич. каталоге а и 5 наблюдаемого светила и измерив его зенитное расстояние z в момент Т, из ур-ний (1) и (2) можно вычислить поправку часов u, если известна фи, или вычислить фи, если известна и. Если неизвестны миф, то решение ур-ний (1) и (2) ведут способом последовательных приближений или наблюдают две звезды: одну вблизи меридиана, другую — вблизи первого вертикала. Полученные две системы ур-ний (1) и (2)

(индексы S и N обозначают светила, кульминирующие, соответственно, к югу и северу от зенита). Т. к. измерить z строго в меридиане нельзя, то измеряют его вблизи меридиана, вводя при вычислениях необходимую поправку.

2) Определение и и фи по наблюдениям пар звёзд на равных зенитных расстояниях z. В 1874 рус. геодезист Н. Я. Цингер предложил способ определения и по наблюдениям моментов прохождения двух звёзд через один и тот же альмукантарат (см. Цингера способ). Звёзды наблюдаются вблизи первого вертикала: одна — на востоке, другая на западе, симметрично относительно меридиана. Аналогичный способ для определения ф по наблюдениям пары звёзд на равных зенитных расстояниях вблизи меридиана предложил в 1887 рус. путешественник М. В. Певцов (см. Певцова способ). Оба способа характеризуются простотой наблюдений и высокой точностью получаемых результатов.

3) Совместное определение u и фи. Сов. учёные В. В. Каврайский (1924—36) и А. В. Мазаев(1943—45) предложили способы совместного определения u и фи (см. Каврайского способ и Мазаева способ). По способу Каврайского наблюдаются четыре звезды на попарно равных зенитных расстояниях z; по способу Мазаева — серия звёзд в альмукантарате с г = 45° или z = 30°.

4) Определение ф по способу Талькотта. Этот способ, предложенный в 1857 амер. геодезистом А. Талькоттом, основан на измерении малой разности зенитных расстояний двух звёзд, кульминирующих по разные стороны от зенита (см. Талъкотта способ). Полусумма правых и левых частей равенств (3) даёт:

Звёзды выбираются так, чтобы разность их зенитных расстояний была в пределах диаметра рабочей части поля зрения трубы, т. е. не превышала 10—15‘, а разность прямых восхождений отличалась бы на 5—20 мин (при наблюдениях обеих звёзд в верхней кульминации). Для наблюдений труба зенит-телескопа или универсального инструмента устанавливается на среднее зенитное расстояние пары в азимуте 0° для наблюдения звезды, кульминирующей к югу от зенита, и 180° — к северу от него. Величина Zs — Z_N измеряется окулярным микрометром. Способ нашёл широкое применение, в частности на междунар. станциях, изучающих движение земных полюсов.

5) Определение и и ф из наблюдений на зенитной фотографич. трубе. В нек-рых обсерваториях для служб времени и служб широты определяют и и ф из совместных наблюдений на фотографич. зенитных трубах. Изображение звезды фиксируется на движущейся с её скоростью фотографич. пластинке с маркировкой на ней моментов времени. Звёзды наблюдают в узкой зенитной зоне, ограниченной рабочей частью поля зрения трубы. Ось инструмента постоянно направлена в зенит, что контролируется ртутным горизонтом.

6) Определение и пассажным инструментом. Этот способ широко применяется в практике служб времени и при высокоточных определениях долгот. Наблюдаются моменты прохождений серии звёзд через меридиан с регистрацией их или контактным микрометром, или с помощью фотоумножителей. Поправки определяются по формуле

Подобный способ применительно к универсальному инструменту предложил рус. геодезист Н. Д. Павлов (1912). В нек-рых случаях определение и производится по наблюдению прохождений звёзд в вертикале Полярной (способ Деллена).

7) Определение лямбда. Восточная долгота места наблюдения связана со всемирным временем S и местным s соотношением:

и — определяется одним из изложенных выше способов, a S — путём приёма радиосигналов времени, транслируемых в течение суток многими радиостанциями. 8) Определение А. Наиболее распространённый способ основан на измерении универсальным инструментом горизонтального угла между направлениями на Полярную М_сигма (рис. 2) и земной предмет М и вычислении азимута Полярной в момент наблюдения s. Для этого служит соотношение:

В геодезии, практике часто применяется способ определения азимута, основанный на наблюдениях моментов прохождения звёзд с большими z (50°-70°) вблизи меридиана.

9) Определение ср и X способом высотных линий положений, предложенным амер. моряком Т. Сомнером в 1843 (см. Сомнера способ). В мореходной и авиац. астрономии, где требуется меньшая точность, но большая быстрота в определении ф и X, широко применяется способ высотных линий положения, сущность к-рого ясна из рис. З. Находясь в точке то, географич. координаты к-рой необходимо определить, измеряют зенитное расстояние z₁ небесного светила о₁ (с координатами а₁ и б₁) и вычисляют географич. координаты проекции СУММА₁), светила на поверхность Земли - т. н. географич. места светила -по формулам ф1= б; Х₁=а₁ - S (долгота восточная). Окружность радиуса

z₁ с центром в 2₄ проходит на глобусе через точку т. Измерив z₂ другого "ветила, проводят другую окружность радиусом z₂ с центром в СУММА₂; в одной из двух точек пересечения этих окруж-Лостей расположена искомая точка т (выбор нужной точки не представляет затруднений, т. к. приближённое место наблюдения бывает известно). На практике пользуются не глобусом, а картой, прочерчивая на ней отрезки кривых, отождествляемые с дугами окружности вблизи их пересечений. Эти отрезки наз. высотными линиями положений или линиями Сомнера (см. Позиционная линия).

Все проблемы П. а. имеют большое значение для астрономии, геодезии, геофизики. Определения ф, X. и А необходимы для ориентирования триангуляционных сетей, служащих опорой для картографич. работ и для изучения фигуры Земли. Изучение изменяемости ф привело к установлению периодич. и вековых движений земных полюсов. Переопределение долгот обсерваторий в разные эпохи доставляет необходимые данные для изучения дрейфа континентов.

Лит.: Блажко С. Н., Курс практической астрономии, 3 изд., М.- Л., 1951; Белобров А. П., Мореходная астрономия, Л., 1954; Воробьев Л. М., Астрономическая навигация летательных аппаратов, М., 1968. В. П. Щеглов.

Смотреть что такое ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ в других словарях:

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

учит наиболее целесообразно располагать, производить и обрабатывать наблюдения астрономическими инструментами, необходимые для решения той или другой з. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

раздел астрометрии (См. Астрометрия), посвященный учению об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений в. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

Практическая астрономия раздел астрономии, изучающий устройство и правила пользования астрономическими инструментами. С помощью практической астрономи. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

учение об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. Практическая астрономия подразделяется на геодезическую, мореходную и авиационную. Астрономический словарь.EdwART.2010. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ, учение об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. Практическая астрономия подразделяется на геодезическую, мореходную и авиационную.

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

ПРАКТИЧЕСКАЯ астрономия - учение об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. Практическая астрономия подразделяется на геодезическую, мореходную и авиационную.
. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ , учение об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. Практическая астрономия подразделяется на геодезическую, мореходную и авиационную. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

- учение об астрономических инструментах испособах определения из астрономических наблюдений времени, географическихкоординат и азимутов направлений. Практическая астрономия подразделяетсяна геодезическую, мореходную и авиационную. смотреть

ПРАКТИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ

учение об астр. инстр-тах и способах определения из астр. наблюдений времени, геогр. координат и азимутов направлений. П. а. подразделяется на геодезич. смотреть

раздел астрометрии (См. Астрометрия), посвященный учению об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. В зависимости от условий, в которых решаются задачи П. а., она подразделяется на геодезическую астрономию (См. Геодезическая астрономия), мореходную астрономию (См. Мореходная астрономия) и авиационную астрономию (См. Авиационная астрономия). Способы П. а. основываются на правилах сферической астрономии (См. Сферическая астрономия) и использовании звёздных каталогов, составлением которых занимается фундаментальная астрометрия.

Применяемые в П. а. инструменты позволяют измерять углы в горизонтальной и вертикальной плоскостях и фиксировать моменты прохождения светил через Вертикалы и Альмукантараты. Среди этих инструментов: универсальный инструмент, зенит-телескоп, вертикальный круг, переносной пассажный инструмент, зенитная фотографическая труба, мореходный и авиационный секстанты и др. (см. Астрономические инструменты и приборы). Для измерения времени служат кварцевые часы и морские хронометры. При определении долгот используется аппаратура для приёма радиосигналов времени.

В П. а. применяются следующие способы определения местного времени s (что равносильно определению поправки часов u), широты φ долготы λ и азимута А направления на земной предмет. (Ниже использованы обозначения: а — азимут, z — зенитное расстояние, α — прямое восхождение, δ — склонение, t — часовой угол небесного светила, s — местное время, Т — показания часов в момент наблюдений.)

1) Определение u и φ по измерениям z светила σ. Из параллактического треугольника PZσ (Р — полюс мира, Z — зенит, σ— место светила; рис. 1) следует, что

Найдя в астрономическом каталоге α и δ наблюдаемого светила и измерив его зенитное расстояние z в момент Т, из уравнений (1) и (2) можно вычислить поправку часов u, если известна φ, или вычислить φ, если известна u. Если неизвестны u и φ, то решение уравнений (1) и (2) ведут способом последовательных приближений или наблюдают две звезды: одну вблизи меридиана, другую — вблизи первого вертикала. Полученные две системы уравнений (1) и (2) решают совместно. Для моментов кульминаций справедливы уравнения:

2) Определение u и φ по наблюдениям пар звёзд на равных зенитных расстояниях z. В 1874 русский геодезист Н. Я. Цингер предложил способ определения u по наблюдениям моментов прохождения двух звёзд через один и тот же альмукантарат (см. Цингера способ). Звёзды наблюдаются вблизи первого вертикала: одна — на востоке, другая на западе, симметрично относительно меридиана. Аналогичный способ для определения φ по наблюдениям пары звёзд на равных зенитных расстояниях вблизи меридиана предложил в 1887 русский путешественник М. В. Певцов (см. Певцова способ). Оба способа характеризуются простотой наблюдений и высокой точностью получаемых результатов.

3) Совместное определение u и φ. Советские учёные В. В. Каврайский (1924—36) и А. В. Мазаев (1943—45) предложили способы совместного определения u и φ (см. Каврайского способ и Мазаева способ). По способу Каврайского наблюдаются четыре звезды на попарно равных зенитных расстояниях z; по способу Мазаева — серия звёзд в альмукантарате с z = 45° или z = 30°.

4) Определение φ по способу Талькотта. Этот способ, предложенный в 1857 американским геодезистом А. Талькоттом, основан на измерении малой разности зенитных расстояний двух звёзд, кульминирующих по разные стороны от зенита (см. Талькотта способ). Полусумма правых и левых частей равенств (3) даёт:

Звёзды выбираются так, чтобы разность их зенитных расстояний была в пределах диаметра рабочей части поля зрения трубы, т. е. не превышала 10—15’, а разность прямых восхождений отличалась бы на 5—20 мин (при наблюдениях обеих звёзд в верхней кульминации). Для наблюдений труба зенит-телескопа или универсального инструмента устанавливается на среднее зенитное расстояние пары в азимуте 0° для наблюдения звезды, кульминирующей к югу от зенита, и 180° — к северу от него. Величина Z_s — Z_N измеряется окулярным микрометром. Способ нашёл широкое применение, в частности на международных станциях, изучающих движение земных полюсов.

5) Определение u и φ из наблюдений на зенитной фотографической трубе. В некоторых обсерваториях для служб времени (См. Служба времени) и служб широты (См. Служба широты) определяют u и φ из совместных наблюдений на фотографических зенитных трубах. Изображение звезды фиксируется на движущейся с её скоростью фотографической пластинке с маркировкой на ней моментов времени. Звёзды наблюдают в узкой зенитной зоне, ограниченной рабочей частью поля зрения трубы. Ось инструмента постоянно направлена в зенит, что контролируется ртутным горизонтом.

6) Определение u пассажным инструментом. Этот способ широко применяется в практике служб времени и при высокоточных определениях долгот. Наблюдаются моменты прохождений серии звёзд через меридиан с регистрацией их или контактным микрометром, или с помощью фотоумножителей. Поправки определяются по формуле

Подобный способ применительно к универсальному инструменту предложил русский геодезист Н. Д. Павлов (1912). В некоторых случаях определение u производится по наблюдению прохождений звёзд в вертикале Полярной (способ Деллена (См. Дёллен)).

7) Определение λ. Восточная долгота места наблюдения связана со всемирным временем S и местным s соотношением:

u — определяется одним из изложенных выше способов, а S — путём приёма радиосигналов времени, транслируемых в течение суток многими радиостанциями.

8) Определение А. Наиболее распространённый способ основан на измерении универсальным инструментом горизонтального угла между направлениями на Полярную М_σ (рис. 2) и земной предмет М и вычислении азимута Полярной в момент наблюдения s. Для этого служит соотношение:

В геодезической практике часто применяется способ определения азимута, основанный на наблюдениях моментов прохождения звёзд с большими z (50°—70°) вблизи меридиана.

9) Определение φ и λ способом высотных линий положений, предложенным американским моряком Т. Сомнером в 1843 (см. Сомнера способ). В мореходной и авиационной астрономии, где требуется меньшая точность, но большая быстрота в определении φ и λ, широко применяется способ высотных линий положения, сущность которого ясна из рис. 3. Находясь в точке m, географические координаты которой необходимо определить, измеряют зенитное расстояние z₁ небесного светила σ₁ (с координатами α₁ и δ₁) и вычисляют географические координаты проекции ∑₁, светила на поверхность Земли — т. н. географические места светила — по формулам φ₁ = δ; λ₁ = α₁ — S (долгота восточная). Окружность радиуса z₁ с центром в ∑₁ проходит на глобусе через точку m. Измерив z₂ другого светила, проводят другую окружность радиусом z₂ с центром в ∑₂; в одной из двух точек пересечения этих окружностей расположена искомая точка m (выбор нужной точки не представляет затруднений, т.к. приближённое. место наблюдения бывает известно). На практике пользуются не глобусом, а картой, прочерчивая на ней отрезки кривых, отождествляемые с дугами окружности вблизи их пересечений. Эти отрезки называют высотными линиями положений или линиями Сомнера (см. Позиционная линия).

Все проблемы П. а. имеют большое значение для астрономии, геодезии, геофизики. Определения φ, λ и А необходимы для ориентирования триангуляционных сетей, служащих опорой для картографических работ и для изучения фигуры Земли. Изучение изменяемости φ привело к установлению периодических и вековых движений земных полюсов. Переопределение долгот обсерваторий в разные эпохи доставляет необходимые данные для изучения дрейфа континентов.

Лит.: Блажко С. Н., Курс практической астрономии, 3 изд., М. — Л., 1951; Белобров А. П., Мореходная астрономия, Л., 1954; Воробьев Л. М., Астрономическая навигация летательных аппаратов, М., 1968.

Астрономия является одной из самых увлекательных и развивающихся наук. Она призвана дать максимально подробное представление об устройстве окружающего мира, объяснить явления, которые происходят как на нашей планете, так и в окружающем ее космическом пространстве.

Введение

Астрономия – это одна из естественных наук, которая изучает небесные тела, точнее, что ими движет, как они устроены, историю их появления и эволюцию развития. Практические задачи астрономии сводятся к исследованиям ряда физических процессов, поэтому ее принято считать частью физики.

Как наука она возникла еще в VI тысячелетии до нашей эры. Поводом для этого послужили естественные потребности человека, связанные с инстинктом к выживанию и развитию. Так в античные времена сезоны для посадки и сбора урожая определяли по положению звезд. Впоследствии для мореплавателей, занимающихся торговлей, небесным ориентиром служила Полярная звезда. Луна, Солнце, звезды и сопутствующие космические события зачастую трактовались с религиозной точки зрения, но тема объективного подхода к объяснению происходящего будоражила умы многих просвещенных людей. Окончательно как научное направление астрономия сформировалась под воздействием постоянного стремления человека к целостному познанию окружающего мира, необходимости изучать и аргументированно объяснять наблюдаемые с поверхности Земли космические явления.

Как развивалась астрономия

Свидетельствами проявления астрономических знаний у человека в древние времена можно считать появление Стоунхенджа и строительство пирамид египетских фараонов. Первый объект в значительной степени походит на обсерваторию. А касательно пирамид заметим, что они строго ориентированы по сторонам света.

Первые гипотезы о шарообразном строении Земли были высказаны Пифагором. Античный период был также ознаменован первыми идеями о движении нашей планеты вокруг Солнца.

В период средневековья об астрономической науке было практически забыто, так как в странах Европы правил религиозный класс – это был настоящий тест на выживание для всего научного мировоззрения.

Настоящий прорыв свершился в XVI веке, когда польский астроном Н. Коперник создал теорию о гелиоцентрическом строении мира. Другими словами, это первое теоретически обоснованное утверждение, объясняющее движение Земли и других планет вокруг общего центра масс, которым является Солнце.

С изобретением телескопа Г. Галилеем человечество узнало о фундаментальных физических принципах, которые используются для описания движения планет, появились первые гипотезы о происхождении нашей звездной системы. В начале XVII века немецким ученым И. Кеплером были открыты три основополагающих закона небесной механики.

В начале XIX века с появлением спектрального анализа и применением фотографии астрономия получила новый толчок в развитии. Появилось новое направление, которое называется астрофизикой. На сегодняшний день оно остается одним из самых развитых в астрономической науке. Благодаря астрофизике человечество узнало, как устроена наша галактика, каковы пути ее развития, появились первые обоснованные теории о происхождении вселенной.

Таким образом из кратко изложенной исторической справки становится понятно, что изучает астрономия.

Теоретическая и практическая астрономия

В общем смысле в современной астрономии существует два вида задач, поэтому с научной точки зрения эту науку можно разделить на два течения.

Задание теоретической части астрономии состоит в том, чтобы формировать методики расчетов законов движения небесных тел, используя в качестве исходных данных их видимое взаиморасположение.

Практическая астрономия основана на том, что сейчас принято называть спутниковой навигацией. Она изучает способы решения задач, которые имеют важное значение для нормального функционирования навигационных приборов, определения точного времени и координат расположения небесных тел.

Во время наблюдений за звездами нам кажется, что все небесные светила расположены на одинаковом расстоянии и светятся на поверхности огромной сферы, в центре которой находится наблюдатель. Известно, что звезды и планеты расположены на разных расстояниях от Земли (рис. 2.1, 2.2), а наша планета — не в центре Вселенной, поэтому такую небесную сферу считают вспомогательной при определении сферических координат светил. На такую вспомогательную сферу проецируются изображения звезд и планет, и мы можем измерить только углы между направлениями на эти светила. При этом центр небесной сферы может располагаться в любой точке пространства. В зависимости от этого различают топоцентрические, геоцентрические или гелиоцентрические координаты.

Рис. 2.1. Созвездие Орион (древняя карта звездного неба)

Созвездия — участки небесной сферы, на которые разделены отдельные группы звезд для удобства ориентирования

Рис. 2.2. Звезды в созвездии Орион расположены на разном расстоянии от Земли, а нам кажется, что они светятся на поверхности сферы

На небесной и земной сферах можно провести воображаемые круги, с помощью которых определяются небесные координаты светил (рис. 2.3, а).

Рис. 2.3. Основные точки и линии системы координат:
а — земной (географической), б — небесной

На земной сфере существуют две особые точки — географические полюса, где ось вращения Земли пересекает поверхность планеты (N, S — соответственно Северный и Южный полюса). Плоскость земного экватора, которая делит нашу планету на северное и южное полушарие, проходит через центр Земли перпендикулярно к ее оси вращения. Меридианы на Земле проходят через географические полюса и точки наблюдения. Начальный (нулевой) меридиан проходит вблизи местонахождения бывшей Гринвичской обсерватории.

Полюс мира — точка пересечения оси вращения Земли с небесной сферой

Небесный экватор — линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой

Если продолжить ось вращения Земли в космос, то на небесной сфере мы получим две точки пересечения, которые называются полюсами мира (рис. 2.3, б): Северный полюс (в современную эпоху у Полярной звезды) и Южный полюс (в созвездии Октант). Плоскость земного экватора пересекается с небесной сферой, и в сечении мы получим небесный экватор, который делит небо на два равных полушария — Северное и Южное. Но есть одно существенное различие между полюсами и экватором на земном шаре и полюсами мира и небесным экватором. Географические полюса реально существуют как точки на поверхности Земли, где ось вращения Земли пересекается с поверхностью планеты, и к ним можно долететь или доехать так же, как и до экватора. Полюсов мира как реальных точек в космическом пространстве нет, потому радиус небесной сферы является неопределенным и мы можем обозначить только направление, в котором они наблюдаются.

Ориентирование на местности

В повседневной жизни для определения направления мы используем ориентиры, которые нам хорошо знакомы,— дома, дороги, реки и т. д. Если мы попадаем в незнакомую местность, то наши привычные ориентиры исчезают, и мы можем заблудиться. В этом случае надежными ориентирами могут быть небесные светила, ибо они нам светят и дома, и на чужбине.

Для ориентирования на поверхности Земли астрономы применяют термины отвесная линия и горизонт. Направление отвесной линии задается силой притяжения Земли в точке наблюдения. Его можно определить с помощью обычного отвеса, который подвешивают на нитке. Предположим, что наблюдатель находится на поверхности Земли в точке О, которая имеет географическую широту ср (рис. 2.4). Направление ООх по отвесу вниз называют надиром, противоположное направление OZ, вверх,— зенитом. Сейчас горизонт определяют как плоскость, перпендикулярную к отвесной линии.

Рис. 2.4. Плоскость математического горизонта перпендикулярна к отвесной линии

Горизонт, или линия пересечения плоскости горизонта с небесной сферой, является окружностью, в центре которой находится наблюдатель. На горизонте различают четыре точки: N — север, S — юг, Е — восток, W — запад, с помощью которых люди ориентируются и определяют направление во время путешествий (рис. 2.5)

Рис. 2.5. Ночью надежным ориентиром может быть Полярная звезда Р₁ на которую направлена ось обращения Земли. Если смотреть на Полярную звезду, то впереди будет направление на север, позади — на юг, справа — на восток, слева — на запад. Точка Q — кульминация Солнца

Вследствие вращения Земли вокруг оси плоскости меридиана и горизонта в течение суток смещаются в пространстве относительно звезд, но нам на поверхности Земли кажется, что все происходит наоборот — небесные светила движутся относительно горизонта. Мы говорим, что Солнце восходит, когда оно появляется над горизонтом на востоке. Затем Солнце поднимается все выше и выше и в полдень занимает наибольшую высоту над горизонтом. Этот момент астрономы называют верхней кульминацией (от лат.— вершина). Верхняя кульминация наступает в тот момент, когда Солнце пересекает плоскость меридиана и находится над точкой юга.

Кульминация — пересечение светилами небесного меридиана вследствие суточного обращения Земли вокруг оси

Момент верхней кульминации Солнца можно определить с помощью палочки, установленной перпендикулярно к горизонту (рис. 2.6). Для определения кульминации внимательно следите за длиной тени: когда Солнце находится над точкой юга, тень указывает направление на север и имеет наименьшую длину. Только в марте и сентябре Солнце восходит вблизи точки восхода, а заходит возле точки запада. Летом Солнце восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе. Зимой Солнце восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Некоторые звезды на наших широтах никогда не заходят, поэтому на небе мы можем увидеть не только верхнюю, но и нижнюю кульминацию, когда светило находится ниже всего над горизонтом.

Рис. 2.6. В полдень тень от палочки направлена на север

Экваториальная система небесных координат и карты звездного неба

Основными плоскостями в этой системе координат являются плоскости небесного экватора и круг склонений. Для определения экваториальных небесных координат светила S проводят круг склонений через полюсы мира Р₁ и Р₂, который пересекает небесный экватор в точке М (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Экваториальная система небесных координат

Первая координата называется прямое восхождение и отсчитывается по дуге небесного экватора от точки весеннего равноденствия против хода часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса, и измеряется часами. Вторая координата — склонение, определяется дугой круга склонений MS от экватора к данному светилу и измеряется градусами. К северу от экватора склонение положительное, к югу — отрицательное. Границы определения экваториальных координат следующие:

Карта звездного неба в форме прямоугольника является определенной проекцией небесной сферы на плоскость, на которой обозначены экваториальные координаты α, δ (рис. 2.8). Эти координаты не зависят от места наблюдения на Земле и почти не меняются в течение года, поэтому картой звездного неба можно пользоваться в любой стране. Правда, через тысячи лет экваториальные координаты звезд могут существенно измениться, поскольку меняется со временем положение небесного экватора и полюсов мира, к тому же звезды обращаются вокруг центра Галактики (см. § 15).

Рис. 2.8. Карта звездного неба экваториальной зоны. Даты, когда эти созвездия кульминируют в вечернее время, обозначены внизу карты. Отыщите их после захода Солнца в южной части небосвода

Существует карта звездного неба в виде круга. Северный полюс мира находится в центре карты вблизи Полярной звезды. Круг склонений в проекции на плоскость карты имеет вид радиальной линии, которую проводят от Северного полюса мира. Небесный экватор на карте изображен выделенной окружностью, а концентрические через каждые 30°.

Координату δ на карте определяют как отрезок радиальной линии от экватора к данной звезде. Склонение звезд на экваторе равно 0°, а на Северном полюсе мира +90°. Прямое восхождение на карте определяют как дугу экватора от точки весеннего равноденствия к радиальной линии, проведенной от полюса мира через данную звезду. Для удобства обозначена на экваторе через каждый час (1 h , 2 h , 3 h . ).

Вследствие обращения Земли вокруг оси плоскость горизонта смещается в пространстве, поэтому все светила тоже изменяют свое положение относительно горизонта. Момент, когда некоторые светила пересекают плоскость горизонта, называют восходом или заходом светила. Моменты восхода-захода небесных светил можно определить с помощью подвижной карты звездного неба, или планисферы, на которой есть специальный накладной круг с линией горизонта и меридианом. Такой картой можно пользоваться в любой стране северного полушария на географической широте Украины (+50° ±5°).

Для любознательных

На звездных картах не изображены планеты, поскольку они обращаются вокруг Солнца и со временем изменяют свои экваториальные координаты. Для определения положения планет относительно звезд надо пользоваться астрономическим календарем (см. § 3, 4).

Выводы

Воображаемая небесная сфера помогает определить положение космических тел в определенной системе координат. На картах звездного неба используют экваториальную систему координат, в которой положение звезд определяют при помощи прямого восхождения и склонения. Небесные светила помогают также определить стороны горизонта в случае, если мы заблудились в незнакомой местности.

Тесты

Северный полюс мира находится:
Момент, когда светило имеет самую большую высоту над горизонтом, называется:
Можно ли в Канаде и Украине одновременно увидеть созвездие Большая Медведица?
Можно ли в Австралии и Украине одновременно увидеть Полярную звезду?
Как называются точки пересечения небесной сферы с осью обращения Земли, продолженной в космос?
Когда наступает кульминация Солнца?
В какие дни года Солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада?
Можно ли в Австралии с помощью Полярной звезды находить направление на север?
Как можно, находясь на Северном полюсе Земли, определить направление на юг?
Отыщите на карте звездного неба какую-нибудь яркую звезду. С помощью накладного круга к карте измерьте моменты, когда восходит, заходит и кульминирует эта звезда.
С помощью подвижной карты звездного неба определите, какие созвездия никогда не заходят для наблюдателя в Украине.

Ключевые понятия и термины:

Зенит, кульминация, небесный экватор, небесный меридиан, небесная сфера, прямое восхождение, полюса мира, склонение, точка весеннего равноденствия.

Читайте также: