Какие существуют звездные координаты кратко

Обновлено: 04.07.2024

НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ это числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. 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 координат бывают -
Горизонтальная топоцентрическая система координат используется наблюдателем, находящимся в определенном месте на поверхности земного шара для определения положения какого либо светила на небе. Координаты небесных светил в данной системе координат могут быть получены с помощью угломерных инструментов и при наблюдениях в телескоп, смонтированный на азимутальной установке. Большинство астрономических компьютерных программ способны выдавать положения светил в данной системе координат. При наблюдениях следует учитывать поправку за рефракцию.

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 экваториальной гелиобарицентрической системе координат составляются современные звёздные карты и описываются положения светил в каталогах. При этом координаты светил приводятся к определенному положению небесного экватора и точки весеннего равноденствия, то есть к определенной эпохе (в астрономии применяются эпохи B1950 и J2000.0).Экваториальная геоцентрическая система координат отличается от экваториальной гелиобарицентрической системы координат тем, что координаты звезд скорректированы в ней из-за явления годичного паралакса, а положение небесного экватора и точки весеннего равноденствия приводятся к текущей дате.

Эклиптическая геоцентрическая система координат используется в небесной механике для расчета орбиты Луны. Эклиптическая гелиоцентрическая система координат используется для расчета орбит планет и других тел Солнечной системы обращающихся вокруг Солнца. В большинстве школ астрологии, так же используется эклиптическая система координат. Эклиптическая широта светил при этом как правило не учитывается. А эклиптика разбивается на 12 равных участков, по 30 градусов дуги каждый, называемых знаками зодиака.

Применение различных систем небесных координат

На практике, как правило, требуется пользоваться несколькими системами координат. Например для расчета положения Луны на небе необходимо сначала рассчитать координаты Луны в эклиптической геоцентрической системе координат, пересчитать координаты в экваториальную геоцентрическую систему координат, за тем перейти к горизонтальной топоцентрической системе координат.

НЕБЕ́СНЫЕ КООРДИНА́ТЫ, числа, описывающие положение светила на небесной сфере . Как правило, используют сферич. системы координат, в которых положение на заданной сфере описывается двумя угловыми величинами. Если расстояния до светил известны, то применимы также декартовы системы координат, но обычно вместо расстояния указывается параллакс небесного светила. При высокоточных измерениях требуется учитывать эффекты общей теории относительности. В этом случае положение светила описывается относительно систем отсчёта, являющихся совокупностью координатных осей и шкалы времени (время рассматривается как четвёртая координата небесного тела).

Как известно, люди с древних времён использовали звездные координаты в своей повседневной жизни. Например, по светилам мореплаватели ориентировались в пространстве, да и не только они, начинались или заканчивались сельскохозяйственные работы и многое другое. Более того, создавались настоящие календари работ, где положение звезд, можно сказать, советовало и диктовало людям когда и чем заниматься.

Какие существуют звездные координаты и системы

Разумеется, с течением времени человек более или менее упорядочил информацию о светилах. В результате в астрономии существует несколько видов систематизации звёзд.

Горизонтальная или топоцентрическая система

Проще говоря, она отражает положение светил относительно земного горизонта. Если точнее, то показывает две звездные координаты:

1) Высота над горизонтом, имеющая угловое значение и измеряемая в градусах. Здесь важно понимать, что обозначает расположение объекта.

Во-первых, наивысшая точка — зенит (+90). Во-вторых, если звёздное тело лежит на линии горизонта, то значит имеет нулевое значение. И, в-третьих, прямо противоположное зениту положение-надир (-90), когда светило находится как будто прямо под наблюдателем.

2) Азимут — угловое значение между линиями, лежащими на горизонте, которые имеют направление на объект и на север.

Горизонтальную систему часто называют топоцентрической, поскольку данные звездные координаты связаны с какой-либо определённой точкой на земной поверхности.

Топоцентрическая система координат

Стоит отметить, что оба значения постоянно меняются, поэтому определять координаты звезд на звездной карте довольно проблематично.

Первая экваториальная система

В отличие от предыдущей, экваториальные координаты звезд связаны не только с земной поверхностью, но и со сферой неба. Более того, основной плоскостью выступает небесный экватор. Также имеет две основные звездные координаты:

1) Склонение, которое, к слову, относительно постоянно. Для его определения измеряют угол между экваториальной плоскостью и прямой линией, направленной на звезду.
Как оказалось, дуга круга склонения отсчитывается к северному полюсу мира от 0 до +90 градусов, а также к южному полюсу мира от 0 до -90 градусов.

2) Часовой угол между небесным меридианом и линией, направленной на светило. Прежде всего, эта координата зависит от того, где и в какое время располагается наблюдатель.
А вот отсчёт часового угла ведётся в сторону суточного вращения неба от 0 до 360 градусов (в сторону запада).

Часовой угол на небесной сфере

Небесный меридиан — круг небесной сферы, проходящий сквозь зенит, полюс мира, южный полюс и надир.

Однако применение данной системы не совсем удобно для того, чтобы определять положение звезд.

Вторая экваториальная система

Вот её как раз применяют для определения звездных координат на небесной сфере. Хотя основной плоскостью также является экваториальная плоскость неба. Правда, одна из её координат точно такая же, как у первой системы. А именно склонение.

Собственно говоря, отличие заключается во втором значении положения светила. Она называется прямым восхождением и отражает угол между двумя линиями, расположенными на небесном экваторе, которые пересекаются там, где этот экватор пересекается с осью мира.

Таким образом получается, что первая линия тянется к точке весеннего равноденствия, а вторая к точке проекции звезды на экватор неба.

Прямое восхождение, точнее его угол, измеряется по экваториальной дуге. Причем обязательно по часовой стрелке. Что интересно, единицей измерения могут быть как градусы, так и минуты и часы. Один час равен 15 градусам.

Между прочим, во второй системе оси являются недвижимыми для удалённых объектов космоса.

Ось мира — это прямая, соответствующая географической земной оси, которая проходит сквозь небесный свод в Северном и Южном полюсах мира.

Эклиптическая система

Для того, чтобы определять координаты близких к Земле звезд на звездной карте неба, используют эклиптическую систему. Главным образом, она отличается от других способов тем, что за основную плоскость берут плоскость эклиптики. То есть область, где проходит земная орбита при вращении вокруг Солнца.

Звездные координаты эклиптической системы:

Широта эклиптики-дуга круга широты, которая берёт начало от эклиптики и протянута до светила.
Долгота эклиптики-дуга от точки весеннего равноденствия до круга широты звёзд.

Помимо того, что такой подход позволяет узнать положение ближайших космических тел, его использование показывает, где находится Земля относительно других астрономических объектов.

Галактическая система

На самом деле, галактическая система координирования необходима при более масштабных поисках и расчётах. Поскольку ни один из перечисленных выше способов не актуален при определении расположения удалённых от нас космических объектов, к примеру галактик и туманностей.

Здесь, собственно говоря, основой выступает плоскость галактики Млечный Путь. А координирующими значениями являются галактические широта и долгота.

Таблица экваториальные координаты звезд

Как вы понимаете, здесь важно отметить значения склонения и прямого восхождения светил. Например, возьмём несколько разных звёзд.

Звезда	Склонение (градусы/минуты)	Прямое восхождение (ч/мин)
Альтаир	+8/44	19/48,3
Арктур	+19/27	14/13,4
Вега	+38/44	18/35,2
Ригель	-8/15	5/12,1

координаты некоторых звезд

Итак, для того, чтобы найти звезды, используют поиск по координатам. Ведь они как раз отражают местоположение тела на карте неба. Кроме того, для определения их положения также применяют координаты или определённую систему.

Как видно, звездные координаты указывают с помощью двух величин или дуг, которые характеризуют, где располагается звезда на небесной сфере. Помимо этого, можно выделить главные различия между каждой системой. В первую очередь, это выбор центральной плоскости. А во вторую очередь, отличие заключается в выборе начала отсчёта.

Стоит отметить, что карта неба не отражает расстояние до светил. А лишь указывает, где они находятся. Вероятно, по этой причине при ориентировании на местности удобно обращаться к светящимся космическим соседям. Что, собственно говоря, на протяжении многих лет и делали люди.

Знакомство со звездным небом

Световое загрязнение

Итак, какие же возможности есть у любителя астрономии в наши дни?

Прежде всего, как и у древних греков, римлян и арабов, у них над головой раскинулся величественный купол небес. Правда, звезды на нем все труднее наблюдать из-за уличного освещения. В городах зачастую доступны глазу лишь самые яркие звезды и планеты, ну и, конечно, Солнце с Луной.

Из-за светового загрязнения сегодня 60% жителей Европы и почти 80% жителей Северной Америки не могут видеть светящуюся полосу Млечного Пути — проекцию на небе диска нашей Галактики.

Однако на территории России еще есть места, где можно увидеть и Млечный Путь, и звезды 6 величины. В целом же, для проведения наблюдений нужно стараться отъехать хотя бы на 20–30 км от города.

Небесная сфера и карты звездного неба

Со времен древних греков в науке принято деление неба на созвездия. В настоящее время решением Международного астрономического союза небо разделено на 89 участков, носящих имена 88 созвездий (два участка, принадлежащих созвездию Змея, разделены созвездием Змеемосец). Чуть больше половины из них известны со времен античности и носят в основном мифологические названия. Остальные появились в XVI–XIX вв. Какие-то из созвездий содержат заметные рисунки, образованные яркими звездами, в других неопытный наблюдатель вообще может не разглядеть ни одной звезды. Но созвездия покрывают собой всю площадь неба: нет ни одного, даже самого маленького участка на нем, который не входил бы в какое-то созвездие.

Для наблюдений любителю астрономии необходимы карты звездного неба. Они бывают разных типов. На некоторых из них показаны линии, соединяющие яркие звезды созвездий. Такие карты призваны помочь начинающему любителю лучше ориентироваться на небе. Другие карты не содержат этих линий, но на них нанесены границы созвездий (то есть участки небесной сферы, которые они занимают), а также небесные координаты. На них могут быть обозначены звезды, которые тусклее тех, что видны невооруженным глазом, а также туманности, галактики и звездные скопления. Такие карты предназначены для наблюдений с помощью телескопа или другого оптического прибора.

Чтобы отыскать на карте, а затем на небе нужную нам звезду или другой объект и навести на него телескоп, необходимо знать систему небесных координат.

Существуют две системы небесных координат: горизонтальная и экваториальная.

В горизонтальной системе координат положение светила отсчитывается относительно плоскости горизонта. Основные точки в этой системе координат — стороны света (север, юг, восток и запад), зенит (точка над головой наблюдателя) и надир (точка под ногами). Положение светила относительно сторон света называют азимутом, а положение относительно горизонта — высотой. И то и другое измеряется в угловых градусах.

Горизонтальная система координат

Однако при видимом вращении небесной сферы высота и азимут светил непрерывно меняется, поэтому такая система непригодна для составления карт. Для этого используется экваториальная система координат. Основная плоскость в ней — плоскость небесного экватора, проекция на небесную сферу земного экватора. Проекции земных полюсов на небесную сферу называются полюсами мира. Вблизи северного полюса мира находится Полярная звезда, которая достаточно ярка — она имеет 2 звездную величину. Вблизи же южного полюса мира нет таких ярких светил; направление на него можно определить по созвездию Южный Крест, которое расположено намного дальше от него, чем Полярная звезда от Северного.

Кроме того, на небесной сфере есть эклиптика — большой круг, по которому происходит годичное движение Солнца по зодиакальным созвездиям. Эклиптика представляет собой своеобразную проекцию земной орбиты на небесной сфере.

Аналог земной широты называется склонением и отсчитывается от небесного экватора к полюсам мира. Аналог земной долготы отсчитывается от точки весеннего равноденствия — одной из двух точек, где эклиптика пересекается с небесным экватором.

Экваториальная система координат

Изменение вида звездного неба в зависимости от места, времени суток и года

Как мы уже знаем, из-за вращения Земли вокруг своей оси звезды непрерывно движутся по небосклону, описывая окружности вокруг полюсов мира. Если смотреть на их вращение с полюсов Земли, то полюс мира окажется у нас над головой, в зените, а звезды будут двигаться параллельно горизонту, не заходя за него. Наблюдателю будет доступно только одно полушарие небесной сферы — звезды другого никогда не восходят над горизонтом.

На экваторе Земли картина совсем иная. Через зенит проходит линия небесного экватора, а оба полюса мира лежат на линии горизонта в точках севера и юга. Все звезды восходят и заходят, двигаясь по небу под прямым углом к горизонту. По мере вращения небесной сферы в течение года на экваторе мы можем видеть над горизонтом все звезды обоих небесных полушарий.

В средних географических широтах Земли картина промежуточная между полюсом и экватором. Полюс мира виден на высоте, равной географической широте места (скажем, для Москвы это 56°). Небесный экватор наклонен к горизонту и приподнимается над ним тем выше, чем ближе местность к географическому экватору, и тем больше звезд другого полушария мы можем видеть. Часть звезд на небе восходят и заходят, а часть, расположенная близко к полюсу мира, в так называемой околополярной зоне, не заходят. Граница зоны незаходящих звезд уменьшается по мере приближения к экватору и опускания полюса мира к горизонту.

Помимо вращения вокруг своей оси, Земля движется по орбите вокруг Солнца, которое тоже видно на фоне звездного неба. Конечно, днем мы не можем видеть звезды возле Солнца, но на потемневшем небе те из них, которые расположены ближе всего к нему, первыми заходят ранним вечером и последними восходят перед рассветом.

Но по мере движения Земли каждый день Солнце немного смещается на небе, и звезды видно уже немного в другом месте. За сутки оно проходит по эклиптике путь примерно в 1 угловой градус. Чтобы повернуться на такой угол, Земле требуется 4 минуты. И значит, звезды восходят и заходят каждые сутки на 4 минуты раньше, при этом вечерние звезды приближаются к Солнцу, а утренние — отдаляются от него. (На языке астрономов: звездные сутки на 4 минуты короче солнечных).

Все это приводит к тому, что каждые 2 недели время восходов и заходов звезд смещается на 1 час, а за месяц — на 2 часа. В одно и то же время суток одни созвездия сместятся к западу, другие придут на их место с востока. В итоге через 12 месяцев, после завершения оборота Земли вокруг Солнца, картина звездного неба завершает годичный цикл изменения.

С чего начинать знакомство с созвездиями

Новичку может показаться, что распознать среди множества звезд фигуры созвездий очень трудно. К тому же многие карты звездного неба искажают их очертания из-за специфики картографических проекций. Но отчаиваться ни в коем случае не надо, опыт приходит со временем, и однажды, после нескольких неудачных попыток, вы увидите то, что искали — и будете удивляться, как можно было это так долго не находить…

Конечно, лучше придерживаться определенного алгоритма знакомства с созвездиями, начиная с самых ярких, заметных и известных, которые могут быть ориентирами и опорными пунктами для поиска других.

Большая Медведица служит отличным ориентиром для поиска других звезд и созвездий. Наиболее известен способ, как с ее помощью можно найти Полярную звезду — продолжив внешнюю сторону Ковша. Однако, как показано на схеме, с помощью этой примечательной фигуры из звезд можно найти еще много других созвездий.

Способы нахождения созвездий с помощью Ковша Большой Медведицы

Следующий шаг — найти созвездия, которые видны в вечернее время в южной части неба в определенные сезоны года. Осенью выделяются созвездия Пегас и Андромеда, которые вместе тоже напоминают Ковш, но более крупный, чем у Большой Медведицы. Разглядев его, можно искать созвездия Овен и Персей, а потом — более слабые: Рыбы, Треугольник, Кит…

На весеннем небе главное созвездие — Лев с ярким Регулом. Найдя его, нетрудно затем отыскать другие яркие светила — Арктур из Волопаса и Спику, сияющую в Деве. Затем можно приступить к поиску остальных, намного более тусклых созвездий — Рак, Ворон, Чаша, Гидра, Малый Лев, Секстант, Волосы Вероники.

Летом и осенью в южной части неба выделяются три яркие звезды: Вега, Денеб, Альтаир. Это главные звезды созвездий Лира, Лебедь и Орел, но вместе их называют Осенне-летним треугольником. С него и нужно начинать знакомство с летним небом, а затем искать остальные летние созвездия — Северную Корону, Геркулес, Змееносец со Змеей, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Лисичка, Дельфин, Стрела, Щит…

Полезные ссылки

В Интернете можно найти онлайн-карты звездного неба, показывающие его вид как на текущий момент, так и на любой день и час в прошлом или будущем. Одна из таких карт находится вот тут.

Для более полного знакомства с небом, а также для удобства, можно установить на компьютер, телефон или планшет программу-планетарий. Например, среди начинающих любителей астрономии популярен бесплатный планетарий Stellarium. Эта программа позволяет смоделировать множество явлений и реалистично показать их. Существуют и другие виртуальные планетарии с самыми разными функциями и возможностями, и каждый может выбрать для себя тот, который отвечает его запросам.

Оптические приборы для астрономических наблюдений

Время древних астрономов с угломерными инструментами давно прошло, и любителю астрономии, если он не хочет ограничиваться чтением книг, просмотром фильмов и поиском созвездий по карте, необходим оптический прибор.

Если вы увлеклись астрономией лишь недавно и не имели до того опыта наблюдений, оптимальным вариантом первого прибора для вас станет не крупный телескоп, а бинокль. Он легче и компактнее телескопа и прекрасно подойдет для общего знакомства с небом, Млечным Путем, яркими туманностями и звездными скоплениями, крупными деталями на поверхности Луны. Также с помощью бинокля можно наблюдать и кометы.

Покупая бинокль, обращайте внимание прежде всего на его апертуру (диаметр объектива) и увеличение. Например, бинокль с маркировкой 6×50 — это бинокль с апертурой 50 мм и увеличением 6 крат. Бывают очень большие бинокли с большим увеличением, например 20×100, но их невозможно использовать, держа в руках, по причине большой тяжести и дрожания изображения (дрожь в руках из-за тяжелого бинокля многократно усиливается большим увеличением). Поэтому использовать такие громоздкие инструменты можно только со штативом. Оптимальные параметры бинокля для обзоров неба и наблюдений с рук — 7×50 или 8×56.

Конечно, по-настоящему увлеченный любитель вряд ли ограничится одним биноклем, и телескоп закономерно будет следующим этапом.

Любительские телескопы чаще всего принадлежат к двум первым исторически появившимся типам — рефракторам и рефлекторам.

Рефракторы удобны в пользовании благодаря прочной конструкции трубы и ее герметичности, не часто требуют настройки и обслуживания, дают контрастное и четкое изображение, что важно при наблюдении планет. Но есть у рефракторов и недостатки. Из-за того, что световые лучи разных участков спектра по-разному преломляются в стекле, изображение в них страдает хроматической аберрацией, то есть окрашено по краям в разные цвета (за исключением дорогих моделей, так называемых апохроматов). Кроме того, модели с большим диаметром объектива стоят дороже, чем такого же размера телескопы других систем.

Изготовить зеркало проще, чем линзу такого же диаметра, поэтому рефлекторы в среднем стоят дешевле, чем рефракторы. Кроме того, зеркало легче, чем линза, а значит, и вес телескопа будет меньше. Свободны они и от хроматической аберрации, так как лучи в них не преломляются, а отражаются. Но у рефлекторов тоже есть недостатки. Изображение в них менее контрастное, чем в рефракторах, из-за потерь света при его отражении на маленьком вторичном зеркале, которое к тому же и не пускает часть света в трубу. Конструкция трубы не герметична, а это значит, что внутрь легко попадает пыль и грязь. Зеркальное покрытие со временем тускнеет. У рефлекторов наблюдается и аберрация, но другого типа — сферическая (объекты по краям поля зрения выглядят более размытыми, чем в центре). Кроме того, конструкция рефлектора чаще требует юстировки (настройки оптики).

Существуют оптические схемы, в которых применяются и линзы, и зеркала. Среди любителей известны, например, системы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена, в которых перед зеркалом установлены корректирующие линзы. Они свободны от многих недостатков и рефракторов, и рефлекторов, кроме того, имеют короткую герметичную трубу, удобную для транспортировки, но, как правило, стоят дороже как рефракторов, так и рефлекторов.

Подробнее читайте:
Позднякова, Ирина. Любительская астрономия: люди, открывшие небо / И. Ю. Позднякова. — Москва: Издательство АСТ, 2018. — 334, [2] с. : ил. — (Библиотека Гутенберга).

Читайте также: