Небесная сфера астрономия реферат

Обновлено: 05.07.2024

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.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Свойства небесной сферы. ……………………. …2 – 3

Основные линии небесной сферы …………………………….. …. 3 - 4

4. Вращение Земли и движение светил по небосводу…………………7 – 9

Список используемых источников ………………………………………….11

Тысячи и тысячи лет люди смотрят на звездное небо. Как же разобраться в этой звездной россыпи, как установить порядок?

Звезды кажутся нам одинаково удаленными. Недаром в древности считали, что все они расположены на хрустальной сфере.

Концепция небесной сферы помогает ученым разобраться в звездном хаосе. Для удобства измерений, для решения практических задач по определению положения звезд, движения планет и т.п. в астрономии используется понятие небесной сферы. Небесная сфера – это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель.

Свойства небесной сферы.

угловые измерения на сфере не зависят от ее радиуса.

центр небесной сферы выбирается произвольно. Для каждого наблюдателя – свой центр, а наблюдателей может быть много.

На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты. Один радиан, десять градусов и один час. На небесной сфере рассматривают лишь угловые расстояния. Угловое расстояние между двумя точками сферы – это угол между лучами, исходящими в направлении двух этих точек из глаза наблюдателя. Приняты следующие единицы угловых расстояний: градус, минута, секунда; час, минута, секунда, а так же радиан. Например, расстояние между светилами в угловой мере 20 градусов 20 минут 10 секунд или угловое расстояние по прямому восхождению равно 2 часа 20 минут 10 секунд, причем 1 час в градусной мере равен 15 градусам.

Астрономическая единица используется при изучении Солнечной системы. Это размер большой полуоси орбиты Земли: 1 а.е. = 149 миллионов километров. Более крупные единицы длины – световой год и парсек, а также их производные (килопарсек, мегапарсек) – нужны в звездной астрономии и космологии. Световой год – расстояние, которое проходит луч света в вакууме за один земной год. Он равен примерно 9,5∙1015 м. Парсек исторически связан с измерением расстояний до звезд по их параллаксу и составляет 1 пк = 3,263 светового года = 206 265 а.е. = 3,086∙1016 м.

2. Основные линии небесной сферы

Важнейшими большими кругами на небесной сфере являются:

Отвесная линия пересекает поверхность небесной сферы в двух точках: в верхней Z – зените – и в нижней Z' – надире. Математический горизонт – большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии. Точка N математического горизонта называется точкой севера, точка S – точкой юга. Линия NS – называется полуденной линией. Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в точках востока E и запада W.

Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р', надир Z'. Эклиптика – видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере. Перемещение Солнца по эклиптике вызвано годовым движением Земли вокруг Солнца. Центр солнечного диска пересекает небесный экватор два раза в году – в марте и в сентябре. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия. Они обозначаются значками и. Через точку весеннего равноденствия Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное (21 марта). Через точку осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное (21 сентября).

Точка летнего солнцестояния – находится на границе созвездий Тельца и Близнецов (обозначается зодиакальным знаком Рака . В ней Солнце имеет максимальное склонение δ = +23°26´ (22 июня). Точка зимнего солнцестояния – находится в созвездии Стрельца и обозначается знаком Козерога. В ней Солнце имеет минимальное склонение δ = –23°26´ (22 декабря). Дни солнцестояния, как и дни равноденствия, могут меняться. Связано это с тем, что в году не 365 суток, а немного больше. Точки солнцестояния отстоят от точек равноденствия на 90°.

Все календари можно разделить на следующие типы: солнечные, лунные и лунно-солнечные. Все эти календари используют естественные периодические процессы – сутки, то есть смену дня и ночи, смену фаз Луны, которые происходят на протяжении месяца, или смену времен года между двумя весенними равноденствиями, то есть период так называемого тропического года.

Кочевые народы древности больше пользовались лунным календарем, в основу которого положена продолжительность лунного месяца. Народы, занимавшиеся земледелием, основывали свой календарь на продолжительности тропического года. В Древней Греции и странах Востока использовался лунно-солнечный календарь, в котором начало каждого месяца располагалось как можно ближе к новолунию, а средняя продолжительность года соответствовала промежутку времени между двумя весенними равноденствиями. Поскольку 12 лунных месяцев по продолжительности меньше 1 года, приходилось добавлять дополнительный 13 месяц. Этот процесс называется интеркаляцией.

Если бы календарный год был равен 365 суткам, то за полторы тысячи лет Новый год можно было бы отпраздновать в каждом сезоне. Это неудобно для сельского хозяйства. Самый простой выход – введение високосного года, в котором 366 дней каждые четыре года. Впервые это сделал древнегреческий математик Созиген по поручению Юлия Цезаря в 45 году до н.э., поэтому календарь с високосными годами называется юлианским. Средняя продолжительность юлианского года оказалась больше тропического года на 0,0078 средних солнечных суток. Эта ошибка привела к тому, что примерно через 128 лет разница составила 1 сутки, а через 400 лет – 3 суток. В 1582 году расхождение составило почти 10 суток. Но, с точки зрения христианской церкви, пасха должна наступать в первое воскресенье после первого полнолуния, следующего за днем весеннего равноденствия. Это правило было установлено на Никейском Соборе в 325 году, когда день весеннего равноденствия точно пришелся на 21 марта. А в 1582 году день весеннего равноденствия приходился уже на 11 марта. Поскольку это вносило путаницу в определение дня пасхи и других христианских праздников, была проведена новая реформа календаря. Ее проект подготовил итальянский математик и врач Луллио, а утвердил новый, григорианский, календарь (т.н. новый стиль) папа Григорий XIII. Специальной буллой папы было предписано после 4 октября 1582 года считать не 5, а 15 октября.

Современный (григорианский) календарь, принятый в большинстве стран, является солнечным календарем. В основе его лежит год продолжительностью 365,24220 суток (очень близкий к тропическому). Поэтому григорианский календарь содержит в разные годы разное количество суток, либо 365, либо 366 суток. В этом календаре не считаются високосными годы столетий, у которых число сотен не делится без остатка на 4 (1700, 1800, 1900, 2100 и т.д.). Подобная система даст ошибку в одни сутки за 3300 лет. Новый стиль был почти сразу введен в странах, где основной религией был католицизм, то есть в Испании, Италии, Франции, Польше. Только в 1751 году григорианский календарь был введен в Великобритании. На территории нашей страны григорианский календарь был введен в 1918 году. В соответствии с декретом счет дней был передвинут на 13 суток вперед. Следующий день после 31 января стали считать 14 февраля.

4. Вращение Земли и движение светил по небосводу

На небе есть звезда, называемая Полярной звездой, вокруг которой в течение суток вращаются другие звезды. В чем причины этого вращения?

Все дело в том, что Земля вращается вокруг своей оси. Ось вращения Земли практически не меняет направления в пространстве. Вращение Земли вызывает у наблюдателя иллюзию вращения небесной сферы. Любой наблюдатель видит лишь половину небесной сферы, другая половина от него заслоняется земным шаром. Звезды в течение суток описывают круги с центром недалеко от Полярной звезды.

Полюсы мира

Небесная сфера выглядит для нас так, словно вращается вокруг оси РР'. Ось мира пересекает небесную сферу в точках Р и Р' – полюсах мира. Северный полюс мира Р – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке. Южный полюс мира Р' – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит против часовой стрелки.

Притяжение Солнца и Луны заставляет земную ось прецессировать так же, как прецессирует ось наклонившегося быстро вращающегося волчка под действием силы тяжести.

Смещение полюса мира в результате прецессии. Луна и Солнце своим притяжением стремятся повернуть ось планеты: возникает явление прецессии. Ось Земли вращается относительно далеких звезд, делая полный оборот примерно за 26 тысяч лет (т.н. платонический год). При этом она описывает окружность радиусом 23,5° с центром в полюсе эклиптики, находящимся в созвездии Дракона. Прецессия впервые была обнаружена во II в. до н.э. Гиппархом, который нашел, что координаты звезд несколько изменились по сравнению с теми, что были сто лет назад. 13 тысяч лет назад полюс мира указывал на Вегу. На территории Восточно-европейской равнины можно было увидеть Центавр и Южный Крест. Дальше 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. α Малой Медведицы стала полярной звездой примерно в 1100 году, а ближе всего к ней полюс пройдет в 2100 году. Приблизительно в 3200 году полярными станут звезды созвездия Цефей, затем они уступят первенство Денебу и Веге.

Экваториальные координаты

Определить положение точки на Земле помогают географические координаты – широта φ и долгота λ. Определить положение звезд на небесной сфере помогают экваториальные координаты – склонение δ и прямое восхождение α.

Положение любой точки на земном шаре описывается широтой и долготой. Положение любой точки на небесной сфере описывается склонением и прямым восхождением. Небесные координаты. Для экваториальных координат основными плоскостями служат плоскость небесного экватора и плоскость склонений. Отсчет прямого восхождения ведется от точки весеннего равноденствия в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы. Прямое восхождение обычно отсчитывают в часах, минутах и секундах времени, но иногда и в градусах.

Склонение выражается в градусах, минутах и секундах. Небесный экватор делит небесную сферу на северное и южное полушария. Склонения звезд северного полушария могут быть от 0 до 90°, а южного полушария – от 0 до –90°. Высота полюса мира над горизонтом определяется географической широтой места наблюдения: hP = φ.

Как правило, мы не задумываемся, откуда взялось деление времени на часы и минуты, и почему самолет, вылетевший из одного аэропорта, спокойно приземляется в другом, а не блуждает беспомощно над землей в поисках места, где можно совершить посадку. Или как корабли находят дорогу в нужный порт, даже когда приходится плыть вдали от суши, и никто не подскажет правильного направления.

Оказывается, всему этому мы обязаны астрономии. АСТРОНОМИЯ-это наука о звездах и планетах, о галактике и межпланетном пространстве, о кометах и метеоритах, о космических взрывах и звездных туманностях, в общем, это наука обо всей гигантской Вселенной вокруг нашей планеты и о самой Земле в этой загадочной, непонятной и полной всяких тайн Вселенной.

Наша Земля - всего только одно из бесчисленных небесных тел, и даже причина ее возникновения остается предметом особого научного спорта. Жизнь на Земле подчинена тому, что происходит на небе - смене дня и ночи, времен года, полнолуниям и солнечным затмениям.

При взгляде на небо кажется, что звезды, Солнце, Луна и другие небесные объекты расположены на внутренней поверхности гигантской, вращающейся в западном направлении небесной сфере. В античные времена небесная сфера считалась реальностью, и, хотя теперь хорошо известно, что такое представление ошибочно, оно оказалось удобным для описания звездного неба. Подобно тому как географические координаты - широта и долгота-используются для определения местоположения на поверхности Земли, небесные координаты характеризуют положение звезд на небесной сфере: Северный и Южный полюсы мира находятся как бы в точках пересечения продолжения оси вращения Земли с небесной сферой, а небесный экватор-линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Вид звездного неба с Земли

Вид звездного неба зависит от положения наблюдателя на поверхности Земли. На Северном полюсе наблюдению доступно только северное полушарие небесной сферы, т. е. половина всех звезд; аналогичная картина открывается взору наблюдателя на Южном полюсе. Но в том и другом случаях доступные наблюдению звезды видны лишь тогда, когда Солнце находится под горизонтом. Звезды вместе с небесной сферой вращаются вокруг соответствующего полюса мира, который расположен прямо над головой-в зените Яркая Полярная звезда (а Малой Медведицы) находится вблизи Северного полюса мира, положение же Южного полюса мира, к сожалению, не отмечено никакой яркой звездой.

На других географических широтах наблюдаемы звезды как Северного, так и Южного полушарий небесной сферы. Например, если смотреть из точки, лежащей на широте 45" с. ш., то Полярная звезда видна под углом 45" к горизонту; в поле зрения попадают и многие южные звезды. Однако в данном случае над горизонтом остаются все время только звезды, лежащие в пределах 45° в окрестности полюса мира. Эти околополярные незаходящие звезды можно видеть в любую ясную ночь. Условия наблюдения остальных звезд восходящих и заходящих - в течение ночи медленно изменяются в зависимости от сезона. Теоретически любой наблюдатель на экваторе мог бы видеть оба полюса и все звезды на небе (хотя в каждый данный момент только половину звезд), но практически влияние рефракции и поглощения света осложняет картину.

Рис. 1. Широта светила измеряется дугой, перпендикулярной плоскости горизонта; азимут отсчитывается от точки севера в восточном направлении вдоль горизонта.

Рис. 2. Угловое расстояние между двумя объектами можно оценить приблизительно, сравнивая его с расстоянием между пальцами вытянутой руки.

Поскольку небо представляет собой сферу, в центре которой находится наблюдатель, все расстояния между небесными светилами измеряются в углах; при этом полный круг соответствует 360°. Такие измерения весьма полезны, даже если они сделаны приближенно. Если же положение какого-либо небесного объекта относительно горизонта нужно знать точно, то используется прямоугольная система координат, в которой местоположение характеризуется высотой н азимутом. Для этих целей может служить астрокомпас. Астроном-любитель без особого труда может сам изготовить прибор, который во многих случаях вполне пригоден для измерения этих координат с достаточной точностью.

Изменение вида звездного неба в течение года

Период вращения Земли вокруг оси, измеренный относительно звезд и поэтому получивший название звездные (или сидерические) сутки, примерно на 4 мин короче средних солнечных суток - периода вращения Земли вокруг своей оси, измеренного относительно Солнца. Это отличие обусловлено движением Земли вокруг Солнца. Так как время, по которому мы живем, т.е. обычное гражданское время, связано со средними солнечными сутками, моменты восхода и захода звезд, измеренные по этому времени, сдвигаются каждый день на 4 мин вперед по сравнению с предыдущими сутками: звезды как бы медленно перемещаются по ночному небу в западном направлении. Временами они подходят так близко к Солнцу, что становятся невидимыми-наступает вынужденный сезонный перерыв в наблюдении этих объектов.

Из всех картин природы, развертывающихся перед нашими глазами, самая величественная - картина звездного неба. Мы можем облететь или объехать весь земной шар, наш мир, в котором мы живем. Звездное же небо - это необозримое, бесконечное пространство, заполненное другими мирами. Каждая звездочка, даже еле заметно мерцающая в темном небе, представляет собой огромное светило, часто более горячее и яркое, чем Солнце. Только все звезды находятся очень далеко от нас и потому светятся слабо.

Содержание

Введение 3
1. Небесная сфера 4
2. Небесные координаты 10
3. Звездные карты 16
Заключение 20
Список литературы 21

Работа содержит 1 файл

реферат по астрономии.doc

1. Небесная сфера 4

2. Небесные координаты 10

3. Звездные карты 16

Список литературы 21

ВВЕДЕНИЕ

Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы лучше изучить Землю, надо знать и то, что происходит на небе. Поэтому уже в древние времена появилась практическая необходимость в науке о небесных явлениях. Древние люди не знали ни точных механических часов, ни компаса. Их заменяло звездное небо. Луна пригодилась звездочетам для счета месяцев. Звезды вдали от родных берегов указывали мореходам направления на север, восток, юг и запад. Они служили маяками на морях и в пустынях. Их так и называли – путеводные звезды.

1. НЕБЕСНАЯ СФЕРА

Небесная сфера, воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проектируются небесные светила, служит для решения различных астрометрических задач. 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.

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 другую 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.

На рис. 1 изображена небесная сфера, которая соответствует месту наблюдения, расположенному в некоторой точке земной поверхности. Отвесная линия, проведённая через центр этой сферы, пересекает небесную сферу в точках Z и Z', называемыми соответственно зенитом и надиром.

Рис. 1. Небесная сфера Z — зенит; Z' — надир; NESW — математический горизонт; N, Е, S, W — точки севера, востока, юга и запада; Р и P' — Северный и Южный полюсы мира; AWA'E — небесный экватор.

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно отвесной линии, пересекает сферу по большому кругу NESW, называемому математическим (или истинным) горизонтом. Математический горизонт делит небесную сферу на видимую и невидимую полусферы; в первой находится зенит, во второй — надир. Прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли, называемой осью мира, а точки пересечения её с небесной сферы — Северным Р и Южным P' полюсами мира.

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно оси мира, пересекает сферу по большому кругу AWA'E, называется небесным экватором. Из построения следует, что угол между осью мира и плоскостью математического горизонта, а также угол между отвесной линией и плоскостью небесного экватора равны географической широте (места наблюдений. Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира, зенит и надир, называется небесным меридианом.

Из двух точек, в которых небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом, ближайшая к Северному полюсу мира N называется точкой севера, а диаметрально противоположная S — точкой юга. Прямая NS, проходящая через эти точки, есть полуденная линия. Точки горизонта, отстоящие на 90° от точек N и S, называются точками востока Е и запада W. Точки N, Е. S, W называются главными точками горизонта. По диаметру EW пересекаются плоскости математического горизонта и небесного экватора.

Большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение центра Солнца, называется эклиптикой (рис. 2).

Рис. 2. Небесная сфера: А= A' — небесный экватор; Е = E' — эклиптика; Е и E' — точки летнего и зимнего солнцестояния; Р и P' — Северный и Южный полюсы мира; П и П' — Северный и Южный полюсы эклиптики.

Плоскость эклиптики образует с плоскостью небесного экватора угол равный 23°27'. Эклиптика пересекает экватор в двух точках, одна из которых — точка весеннего равноденствия (в ней Солнце при видимом годичном движении переходит из Южного полушария небесной сферы в Северное), а другая, диаметрально противоположная ей, — точка осеннего равноденствия. Точки эклиптики, отстоящие на 90° от точек весеннего и осеннего равноденствия, называется точками летнего и зимнего солнцестояния (первая — в Северном полушарии небесной сферы, вторая — в Южном).

Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и точки равноденствия, называется колюром равноденствий; большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и точки солнцестояния — колюром солнцестояний. Прочерченные на звёздной карте, эти круги отсекают хвосты у древних изображений созвездий Большой Медведицы (колюр равноденствий) и Малой Медведицы (колюр солнцестояний), откуда и происходит их название (греч. kóluroi, буквально — с обрубленным хвостом).

Видимому суточному перемещению звёзд, являющемуся отображением действительного вращения Земли вокруг оси, соответствует вращение небесной сферы вокруг оси мира с периодом, равным одним звёздным суткам. Вследствие вращения небесной сферы все изображения светил описывают в пространстве параллельные экватору окружности, называются суточными параллелями светил. В зависимости от расположения суточных параллелей относительно горизонта светила подразделяются на незаходящие (суточные параллели располагаются целиком над горизонтом), невосходящие (суточные параллели целиком под горизонтом), восходящие и заходящие (суточные параллели пересекаются горизонтом). Границами этих групп светил являются параллели KN и SM', касающиеся горизонта в точках N и S (рис. 1).

Так как видимость светил определяется положением горизонта, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии, то условия видимости небесных светил различны для мест на поверхности Земли с различной географической широтой. Это явление, известное уже в древности, служило одним из доказательств шарообразности Земли. На экваторе (географическая широта 0°) ось мира PP' располагается в плоскости горизонта и совпадает с полуденной линией NS. Суточные параллели (KK', MM') всех светил пересекают плоскость горизонта под прямыми углами. Здесь все светила являются восходящими и заходящими (рис. 3).

Рис. 3. Изображение небесной сферы для экватора.

Рис. 4. Изображение небесной сферы для полюса.

По мере перемещения наблюдателя по земной поверхности от экватора к полюсу наклон оси мира к горизонту увеличивается. Всё большее число светил становится незаходящими и невосходящими. На полюсе (географическая широта 90°) ось мира совпадает с отвесной линией, а плоскость экватора — с плоскостью горизонта. Здесь все светила разделяются только на незаходящие и невосходящие, так каких суточные параллели (KK', MM') располагаются в плоскостях, параллельных горизонту (рис. 4).

2. НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ

Системы небесных координат используются в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение объектов на небесной сфере. Таким образом, системы небесных координат являются сферическими системами координат, в которых третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет роли. Эти системы отличаются друг от друга выбором основной плоскости и началом отсчёта.

В зависимости от стоящей задачи, может быть более удобным использовать ту или иную систему. Наиболее часто используются горизонтальная и экваториальные системы координат. Реже — эклиптическая, галактическая и другие.

Горизонтальная система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость математического горизонта. Одной координатой при этом является либо высота светила h, либо его зенитное расстояние z. Другой координатой является азимут A.

Высотой h светила называется дуга вертикального круга от математического горизонта до светила, или угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило.

Высоты отсчитываются в пределах от 0° до + 90° к зениту и от 0° до −90° к надиру.

Зенитным расстоянием z светила называется дуга вертикального круга от зенита до светила, или угол между отвесной линией и направлением на светило.

Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от зенита к надиру.

Азимутом A светила называется дуга математического горизонта от точки юга до вертикального круга светила, или угол между полуденной линией и линией пересечения плоскости математического горизонта с плоскостью вертикального круга светила.

Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т. е. к западу от точки юга, в пределах от 0° до 360°. Иногда азимуты отсчитываются от 0° до +180° к западу и от 0° до −180° к востоку. (В геодезии азимуты отсчитываются от точки севера.)

Первая экваториальная система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной координатой при этом является склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой — часовой угол t.

Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило.

Склонения отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до −90° к южному полюсу мира.

Полярным расстоянием p светила называется дуга круга склонения от северного полюса мира до светила, или угол между осью мира и направлением на светило.

Полярные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от северного полюса мира к южному.

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом) до круга склонения светила, или двугранный угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила.

Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т. е. к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0h до 24h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0h до +12h) к западу и от 0° до −180° (от 0h до −12h) к востоку.

Вторая экваториальная система координат

В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной координатой — склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой является прямое восхождение α.

Прямым восхождением α светила называется дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила.

Читайте также: