Что такое градусная и часовая мера угла в астрономии кратко
Обновлено: 08.07.2024
В астрономической практике принято измерять часовой угол и прямое восхождение звезды не в градусах, а в часовой мере — часах, минутах и секундах. Мы можем перейти от одних единиц к другим, используя тот факт, что поворот Земли на 360° происходит за одни сутки, т. е. за 24 ч. Следовательно, 360° соответствуют 24 ч, или 15° — часу. Таблица 4 дает более полное представление об этом соответствии. Для перехода от значения угла, выраженного в десятичных долях часа или в десятичных долях градуса, нужно просто разделить или умножить ее на 15. Например, если прямое восхождение в часовой мере α= 9 ч 36 мин 10,2 с, то в градусной α= 144 ° 02 ' 33 ".
В астрономии принято измерять часовой угол или прямое восхождение звезды не в градусах, а в часовой мере — часах, минутах и секундах. Не вдаваясь в подробности относительно устройства системы небесных координат (а именно, экваториальной системы координат), заметим, что можно перейти от градусов к часовой мере и обратно, используя тот факт, что поворот Земли на 360° происходит за одни сутки, т. е. за 24 ч.
Таким образом получаем соотношения
| Часовая мера | Градусная мера |
|---|---|
| 1 сутки (24 часа) | 360° |
| 1 час | 15° |
| 1 минута | 0°15' |
| 1 секунда | 0°0'15'' |
Калькуляторы ниже можно использовать для соответствующего преобразования
Система небесных координат используется 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, система небесных координат является сферической системой координат, в которой третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет роли.
Системы небесных координат отличаются друг от друга выбором основной плоскости и началом отсчёта. В зависимости от стоя́щей задачи, может быть более удобным использовать ту или иную систему. Наиболее часто используются горизонтальная и экваториальные системы координат. Реже — эклиптическая, галактическая и другие.
Содержание
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, то есть 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, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0 h до +12 h ) к западу и от 0° до −180° (от 0 h до −12 h ) к востоку.
Вторая экваториальная система координат
В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной координатой — склонение β (реже — полярное расстояние p). Другой координатой является прямое восхождение α.
Прямым восхождением (RA,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. Прямые восхождения отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере).
RA — астрономический эквивалент земной долготы. И RA и долгота измеряют угол восток-запад вдоль экватора; обе меры берут отсчёт от нулевого пункта на экваторе. Для долготы, нулевой пункт — нулевой меридиан; для RA нулевой отметкой является место на небе, где Солнце пересекает небесный экватор в весеннее равноденствие.
Склонение (δ) в астрономии — одна из двух координат экваториальной системы координат. Равняется угловому расстоянию на небесной сфере от плоскости небесного экватора до светила и обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу.
- Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°
- Склонение северного полюса небесной сферы равно +90°
- Склонение южного −90°
У склонения всегда указывается знак, даже если склонение положительно.
Склонение небесного объекта, проходящего через зенит, равно широте наблюдателя (если считать северную широту со знаком +, а южную отрицательной). В северном полушарии Земли для заданной широты φ небесные объекты со склонением δ > 90° − φ не заходят за горизонт, поэтому называются незаходящими. Если же склонение объекта δ [1]
Эклиптическая система координат
В этой системе основной плоскостью является плоскость эклиптики. Одной координатой при этом является эклиптическая широта β, а другой — эклиптическая долгота λ.
Эклиптической широтой β светила называется дуга круга широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью эклиптики и направлением на светило. Эклиптические широты отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу эклиптики и от 0° до −90° к южному полюсу эклиптики.
Эклиптической долготой λ светила называется дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия до круга широты светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга широты светила. Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годового движения Солнца по эклиптике, то есть к востоку от точки весеннего равноденствия в пределах от 0° до 360°.
Галактическая система координат
В этой системе основной плоскостью является плоскость нашей Галактики. Одной координатой при этом является галактическая широта b, а другой — галактическая долгота l.
Галактической широтой b светила называется дуга круга галактической широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью галактического экватора и направлением на светило.
Галактические широты отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному галактическому полюсу и от 0° до −90° к южному галактическому полюсу.
Галактической долготой l светила называется дуга галактического экватора от точки начала отсчёта C до круга галактической широты светила, или угол между направлением на точку начала отсчёта C и плоскостью круга галактической широты светила. Галактические долготы отсчитываются против часовой стрелки, если смотреть с северного галактического полюса, то есть к востоку от точки начала отсчёта C в пределах от 0° до 360°.
Точка начала отсчёта C находится вблизи направления на галактический центр, но не совпадает с ним, поскольку последний, вследствие небольшой приподнятости Солнечной системы над плоскостью галактического диска, лежит примерно на 1° к югу от галактического экватора. Точку начала отсчёта C выбирают таким образом, чтобы точка пересечения галактического и небесного экваторов с прямым восхождением 280° имела галактическую долготу 32,93192° (на эпоху 2000).
Координаты точки начала отсчёта C на эпоху 2000 в экваториальной системе координат составляют:
Изменения координат при вращении небесной сферы
Высота h, зенитное расстояние z, азимут A и часовой угол t светил постоянно изменяются вследствие вращения небесной сферы, так как отсчитываются от точек, не связанных с этим вращением. Склонение δ, полярное расстояние p и прямое восхождение α светил при вращении небесной сферы не изменяются, но они могут меняться из-за движений светил, не связанных с суточным вращением.
История и применение
Наблюдения изменений небесных координат привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и другие. Небесные координаты позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят небесные координаты при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел — как естественных, так и искусственных — в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.
Использование различных систем координат
Горизонтальная система координат используется для определения направления на светило с помощью угломерных инструментов и при наблюдениях в телескоп, смонтированный на азимутальной установке.
Первая экваториальная система координат используется для определения точного времени и при наблюдениях в телескоп, смонтированный на экваториальной установке.
Вторая экваториальная система координат является общепринятой в астрометрии. В этой системе составляются звёздные карты и описываются положения светил в каталогах.
Эклиптическая система координат используется в теоретической астрономии при определении орбит небесных тел.
Как небесные наблюдатели измеряют расстояния в ночном небе? И как это понимать, когда они говорят об объектах, находящихся на расстоянии нескольких градусов (или нескольких угловых минут или угловых секунд) друг от друга.
Самый удобный измерительный прибор для измерения небесного свода всегда с вами, на конце вашей руки.
Вы можете использовать ширину вашего мизинца, кулака и расстояние между пальцами руки. Чтобы измерить расстояние между небесными объектами.
Это очень удобно, когда вы наблюдаете за планетами и звездами, или планетами, звездами и Луной. А также другими космическими объектами.
Вы часто обнаружите, что эти объекты описываются как находящиеся на некотором расстоянии друг от друга в градусах, дуговых минутах или дуговых секундах.
Насколько это далеко друг от друга?
Начнем с того, что от одной стороны неба до другой горизонт измеряется 180 градусами, или полукругом. Поэтому от горизонта до зенита, точки прямо над головой, должно быть 90 градусов. Если вы находитесь на ровной местности с ровным горизонтом. А не в холмистом или горном районе.
“подручное”средство для измерения градусов на небосводе. Изображение Астрономического общества Форт-Уэрта
Общее правило астрономов-любителей состоит в том, что ширина вашего кулака, удерживаемого на расстоянии вытянутой руки, равна примерно 10 градусам. Вы можете смотреть на свой кулак и кулак маленького ребенка и удивляться. Как оба могут измерять 10 градусов, но размер кулаков людей обычно пропорционален длине их рук. Таким образом, ребенок с маленьким кулаком и маленькой рукой будет измерять приблизительно 10 градусов с их точки зрения. Так же как взрослый с большим кулаком и более длинной рукой измеряет 10 градусов с их точки зрения.
Если вы хотите сделать грубую проверку, вытяните руку и кулак к горизонту. Затем положите вторую руку и кулак поверх первой и чередуйте, стараясь не раскачиваться, пока не насчитаете девять кулаков. Ваш девятый кулак должен быть направлен прямо вверх.
Для градусов меньше 10 вам будет достаточно только пальцев. На расстоянии вытянутой руки мизинец измеряет от 1 до 1,5 градусов. А три средних пальца около 5 градусов. Для больших углов вам нужно будет раздвинуть пальцы. Чтобы найти 15 градусов, используйте указательный палец и мизинец, разведенные в стороны. А чтобы найти 25 градусов, посмотрите на промежуток между мизинцем и большим пальцем, разведенными в стороны.
Большая Медведица – хороший пример для проверки ваших измерений
Последние две звезды в чаше, те, которые используются для поиска полярной звезды. Они находятся примерно в 5 градусах друг от друга. Две верхние звезды в чаше Большой Медведицы находятся на расстоянии 10 градусов друг от друга. И, наконец, используя ту же самую далекую звезду в чаше Большой Медведицы, которую вы использовали для первых двух тестов плюс конечную звезду в ручке, вы отмерите 25 градусов.
Как вы думаете, насколько широко выглядит полная луна – сколько градусов она занимает? 5 градусов? Большинство людей переоценивают его размеры. Но на самом деле полная луна имеет всего пол-градуса в поперечнике.
А как насчет солнца? Хотя инстинктивно вы можете сказать, что солнце больше. Потому что его фактический размер огромен, если поставить его рядом с Луной. Однако площадь, которую занимают солнце и луна, равно полу-градусу. Вы можете догадаться об этом, даже не проверяя солнце с помощью ваших мизинцевых измерений. Потому что вы наверняка знаете, что во время полных солнечных затмений луна временно скользит прямо перед солнцем. Блокируя весь его свет на несколько коротких минут.
Теперь, когда у вас есть представление о градусах. Если вы хотите оценить меньшие расстояния, вам нужно знать, что градусы далее делятся на минуты. В 1 градусе 60 угловых минут, поэтому и луна и солнце имеют 30 угловых минут в поперечнике. Угловые минуты также можно разделить. 60 угловых секунд составляют 1 угловую минуту.
Возвращаясь к Большой Медведице, звезды в изгибе ручки представляют собой двойную звездную систему под названием Мицар и Алькор. Они разделены всего 12 дуговыми минутами. Люди с хорошим зрением могут видеть две отдельные звезды без помощи оптических приборов. У Мицара есть еще один спутник, который еще ближе, чем Алькор. Двойная звезда Мицара находится всего в 14,4 угловых секундах. Минуты угла записываются символом ( ‘ ), а секунды записываются символом ( ” ).
Вы можете сказать, сколько времени до захода солнца, измерив его расстояние от горизонта. Солнце движется по небу примерно на 15 градусов за час. Движение на 15 градусов в час в течение 24 часов будет равно 360 градусам, или целому дню от заката до заката.
закат над Тадж-Махалом, фото Абхинав Сингхай
Конечно, солнце на самом деле не движется. Это только кажется, что оно движется в небе. Помните, что если вы не находитесь на экваторе, солнце не движется прямо к горизонту. Солнце опускается вниз под углом, который становится круче, чем ближе вы находитесь к полюсам.
Градусы, угловые минуты и угловые секунды, все это полезные единицы измерения в астрономии. Иногда даже ваша собственная рука может вам помочь произвести измерения помочь.
Читайте также: