Laboratoriotyö "Taivaanpallon peruselementit. Taivaallinen pallo

Aihe 4. TAIVAALLINEN ALA. ASTRONOMISET KOORDINAATTIJÄRJESTELMÄT

4.1. Taivaanpallo

Taivaallinen pallo - mielivaltaisen säteen omaava kuvitteellinen pallo, jolle taivaankappaleet projisoidaan. Ratkaisee erilaisia ​​astrometrisia ongelmia. Tarkkailijan silmän katsotaan yleensä olevan taivaanpallon keskipiste. Maan pinnalla olevalle tarkkailijalle taivaanpallon pyöriminen toistaa valojen päivittäisen liikkeen taivaalla.

Ajatus taivaallisesta pallosta syntyi muinaisina aikoina; se perustui visuaaliseen vaikutelmaan kupullisen taivaanholvin olemassaolosta. Tämä vaikutelma johtuu siitä, että taivaankappaleiden valtavan etäisyyden seurauksena ihmissilmä ei pysty ymmärtämään etäisyyksien eroja niihin ja ne näyttävät yhtä etäisiltä. Muinaisten kansojen keskuudessa tämä yhdistettiin todellisen pallon olemassaoloon, joka rajasi koko maailman ja kantoi pinnallaan lukuisia tähtiä. Siten taivaanpallo oli heidän mielestään maailmankaikkeuden tärkein elementti. Tieteellisen tiedon kehittyessä tämä näkemys taivaallisesta pallosta katosi. Muinaisina aikoina asetettu taivaanpallon geometria sai kuitenkin kehityksen ja parantamisen seurauksena nykyaikaisen muodon, jossa sitä käytetään astrometriassa.

Taivaanpallon säde voidaan ottaa millä tahansa tavalla: geometristen suhteiden yksinkertaistamiseksi sen oletetaan olevan yhtä suuri kuin yksikkö. Ratkaistavasta ongelmasta riippuen taivaanpallon keskipiste voidaan sijoittaa paikkaan:

missä tarkkailija sijaitsee (toposentrinen taivaanpallo),

Maan keskustaan ​​(geosentrinen taivaanpallo),

tietyn planeetan keskustaan ​​(planetosentrinen taivaanpallo),

Auringon keskustaan ​​(heliosentrinen taivaanpallo) tai mihin tahansa muuhun avaruuden pisteeseen.

Jokainen taivaanpallon valaisin vastaa pistettä, jossa sen leikkaa suora viiva, joka yhdistää taivaanpallon keskustan valaisimen kanssa (sen keskustan kanssa). Kun tutkitaan valaisimien suhteellisia paikkoja ja näkyviä liikkeitä taivaanpallolla, valitaan yksi tai toinen koordinaattijärjestelmä, joka määräytyy pääpisteiden ja viivojen mukaan. Jälkimmäiset ovat yleensä suuria taivaanpallon ympyröitä. Pallon jokaisessa suurympyrässä on kaksi napaa, jotka määritetään sen halkaisijan päillä, jotka ovat kohtisuorassa annetun ympyrän tasoon nähden.

Taivaanpallon tärkeimpien pisteiden ja kaarien nimet

Luotilanka (tai pystysuora viiva) - suora viiva, joka kulkee Maan ja taivaanpallon keskusten läpi. Luotiviiva leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - zeniitti , tarkkailijan pään yläpuolella ja aliarvo – diametraalisesti vastakkainen kohta.

Matemaattinen horisontti - taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa luotiviivaa vastaan. Matemaattisen horisontin taso kulkee taivaanpallon keskipisteen läpi ja jakaa sen pinnan kahteen puolikkaaseen: näkyvissä tarkkailijalle kärkipisteen ollessa zeniitissä ja näkymätön, jonka yläosa on alimmillaan. Matemaattinen horisontti ei välttämättä ole sama kuin näkyvä horisontti johtuen maan pinnan epätasaisuuksista ja havaintopisteiden eri korkeuksista sekä valonsäteiden taipumisesta ilmakehässä.

Riisi. 4.1. Taivaallinen pallo

akseli mundi – taivaanpallon näennäinen pyörimisakseli, joka on yhdensuuntainen maan akselin kanssa.

Maailman akseli leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - maailman pohjoisnapa Ja maailman etelänapa .

Taivaan napa - taivaanpallon piste, jonka ympärillä tapahtuu tähtien näkyvä päivittäinen liike, joka johtuu Maan pyörimisestä akselinsa ympäri. Maailman pohjoisnapa sijaitsee tähdistössä Ursa Minor, etelässä tähdistössä Oktantti. Tuloksena precessio Maailman navat siirtyvät noin 20" vuodessa.

Taivaannavan korkeus on yhtä suuri kuin tarkkailijan leveysaste. Pallon horisontin yläpuolella sijaitsevaa taivaannapaa kutsutaan kohotetuksi, kun taas toista taivaannapaa, joka sijaitsee pallon alihorisonttiosassa, kutsutaan matalaksi.

Taivaallinen päiväntasaaja - taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa maailman akseliin nähden. Taivaan päiväntasaaja jakaa taivaanpallon pinnan kahteen pallonpuoliskoon: pohjoinen pallonpuolisko , jonka huippu on pohjoisnavalla, ja Eteläisellä pallonpuoliskolla , jonka huippu on taivaannavalla.

Taivaan päiväntasaaja leikkaa matemaattisen horisontin kahdessa pisteessä: kohta itään Ja kohta länteen . Itäinen piste on se, jossa pyörivän taivaanpallon pisteet leikkaavat matemaattisen horisontin siirtyen näkymättömästä pallonpuoliskosta näkyvään.

Taivaallinen meridiaani - taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso kulkee luotiviivan ja maailman akselin läpi. Taivaanmeridiaani jakaa taivaanpallon pinnan kahdeksi pallonpuoliskoksi - itäisellä pallonpuoliskolla , jonka huippu on itäpisteessä, ja Läntinen pallonpuolisko , jonka huippu on lännessä.

Keskipäivän linja - taivaanmeridiaanin tason ja matemaattisen horisontin tason leikkausviiva.

Taivaallinen meridiaani leikkaa matemaattisen horisontin kahdessa pisteessä: Pohjoisnapa Ja osoita etelään . Pohjoinen piste on se, joka on lähempänä maailman pohjoisnapaa.

Ekliptinen – Auringon näennäisen vuotuisen liikkeen lentorata taivaanpallon poikki. Ekliptiikan taso leikkaa taivaan päiväntasaajan tason kulmassa ε = 23°26".

Ekliptika leikkaa taivaan päiväntasaajan kahdessa pisteessä - kevät Ja syksy päiväntasaus . Kevätpäiväntasauspisteessä Aurinko siirtyy taivaanpallon eteläiseltä pallonpuoliskolta pohjoiseen, syyspäiväntasauksen kohdalla - taivaanpallon pohjoiselta pallonpuoliskolta etelään.

Kutsutaan ekliptiikan pisteitä, jotka ovat 90°:n kulmassa päiväntasauksista piste kesä päivänseisaus (pohjoisella pallonpuoliskolla) ja piste talvi päivänseisaus (eteläisellä pallonpuoliskolla).

Akseli ekliptiikka - taivaanpallon halkaisija kohtisuorassa ekliptistasoon nähden.

4.2. Taivaanpallon päälinjat ja tasot

Ekliptinen akseli leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - ekliptiikan pohjoisnapa , joka sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, ja ekliptiikan etelänapa, sijaitsee eteläisellä pallonpuoliskolla.

Almucantarat (Arabialainen ympyrä, jonka korkeus on yhtä suuri) luminary - taivaanpallon pieni ympyrä, joka kulkee valaisimen läpi, jonka taso on yhdensuuntainen matemaattisen horisontin tason kanssa.

Korkeus ympyrä tai pystysuora ympyrä tai pystysuora Valaisimet - suuri taivaanpallon puoliympyrä, joka kulkee zeniitin, luminaarin ja nadiirin läpi.

Päivittäinen rinnakkain Valaisin - Valaisimen läpi kulkeva pieni taivaanpallon ympyrä, jonka taso on yhdensuuntainen taivaan päiväntasaajan tason kanssa. Valaisimien näkyvät päivittäiset liikkeet tapahtuvat päivittäin rinnakkain.

Ympyrä deklinaatio Valaisimet - suuri taivaanpallon puoliympyrä, joka kulkee maailman napojen ja valaisimen läpi.

Ympyrä ekliptiikka leveysaste , tai yksinkertaisesti valaisimen leveyspiiri - taivaanpallon suuri puoliympyrä, joka kulkee ekliptiikan ja valaisimen napojen läpi.

Ympyrä galaktinen leveysaste Valaisimet - taivaanpallon suuri puoliympyrä, joka kulkee galaktisten napojen ja valaisimien läpi.

2. ASTRONOMISET KOORDINAATTIJÄRJESTELMÄT

Taivaankoordinaatistoa käytetään tähtitieteessä kuvaamaan valaisimien sijaintia taivaalla tai kuvitteellisella taivaanpallolla olevien pisteiden sijaintia. Valaisimien tai pisteiden koordinaatit määritetään kahdella kulma-arvolla (tai kaarella), jotka määrittävät yksiselitteisesti esineiden sijainnin taivaanpallolla. Siten taivaallinen koordinaattijärjestelmä on pallomainen koordinaattijärjestelmä, jossa kolmas koordinaatti - etäisyys - on usein tuntematon eikä sillä ole merkitystä.

Taivaankoordinaattijärjestelmät eroavat toisistaan ​​päätason valinnassa. Riippuen käsiteltävästä tehtävästä, voi olla kätevämpää käyttää yhtä tai toista järjestelmää. Yleisimmin käytettyjä ovat vaaka- ja ekvatoriaaliset koordinaattijärjestelmät. Harvemmin - ekliptinen, galaktinen ja muut.

Vaakakoordinaattijärjestelmä

Vaakakoordinaattijärjestelmä (horisontaalinen) on taivaan koordinaattijärjestelmä, jossa päätaso on matemaattisen horisontin taso ja navat ovat zeniitti ja nadiiri. Sitä käytetään havainnoitaessa tähtiä ja aurinkokunnan taivaankappaleiden liikettä maassa paljaalla silmällä, kiikarin tai kaukoputken kautta. Planeettojen, Auringon ja tähtien vaakakoordinaatit muuttuvat jatkuvasti päivän aikana taivaanpallon päivittäisen pyörimisen vuoksi.

Linjat ja tasot

Vaakakoordinaatisto on aina toposentrinen. Tarkkailija sijaitsee aina kiinteässä pisteessä maan pinnalla (merkitty kuvassa O-kirjaimella). Oletetaan, että tarkkailija sijaitsee maan pohjoisella pallonpuoliskolla leveysasteella φ. Luotiviivaa käyttämällä määritetään suunta zeniittiin (Z) yläpisteeksi, johon luotiviiva on suunnattu, ja pohja (Z") määritetään pohjaksi (Maan alla). Siksi viiva ( ZZ"), joka yhdistää zenitin ja nadirin, kutsutaan luotiviivaksi.

4.3. Vaakakoordinaattijärjestelmä

Tasoa, joka on kohtisuorassa luotiviivaan pisteessä O, kutsutaan matemaattisen horisontin tasoksi. Tällä tasolla suunta etelään (maantieteellinen) ja pohjoiseen määritetään esimerkiksi päivän aikana gnomonin lyhimmän varjon suunnassa. Se on lyhin keskipäivällä, ja etelästä pohjoiseen yhdistävää linjaa (NS) kutsutaan keskipäivän linjaksi. Idän (E) ja lännen (W) pisteet on otettu 90 asteen kulmaan eteläpisteestä, vastaavasti, vastapäivään ja myötäpäivään zeniitistä katsottuna. Siten NESW on matemaattisen horisontin taso

Keskipäivän ja luotiviivan (ZNZ"S) läpi kulkevaa tasoa kutsutaan taivaallisen meridiaanin taso , ja taivaankappaleen läpi kulkeva taso on tietyn taivaankappaleen pystytaso . Suuri ympyrä, jossa se ylittää taivaanpallon, jota kutsutaan taivaankappaleen pystysuoraksi .

Vaakakoordinaatistossa yksi koordinaatti on joko valaisimen korkeus h, tai hänen zeniittietäisyys z. Toinen koordinaatti on atsimuutti A.

Valaisimen korkeus h kutsutaan valaisimen pystysuoran kaareksi matemaattisen horisontin tasosta valaisimen suuntaan. Korkeudet mitataan 0° - +90° zeniittiin ja 0° - -90° pohjaan.

Valaisimen zeniittietäisyys z kutsutaan valaisimen pystysuoran kaareksi zeniitistä valaisimeen. Zeniittietäisyydet mitataan 0° - 180° zeniitistä nadiiriin.

Valaisimen atsimuutti A kutsutaan matemaattisen horisontin kaareksi eteläisestä pisteestä valaisimen pystysuoraan. Atsimuutit mitataan taivaanpallon päivittäisen pyörimissuunnassa, toisin sanoen eteläpisteen länsipuolella, 0° - 360°. Joskus atsimuutteja mitataan 0° - +180° lännestä ja 0° - -180° itään (geodesiassa atsimuutit mitataan pohjoispisteestä).

Taivaankappaleiden koordinaattien muutosten piirteet

Päivän aikana tähti kuvaa ympyrää, joka on kohtisuorassa maailman akseliin nähden (PP"), joka leveysasteella φ on kallistettu matemaattiseen horisonttiin kulmassa φ. Siksi se liikkuu matemaattisen horisontin suuntaisesti vain kohdassa φ, joka on yhtä suuri. 90 asteeseen eli pohjoisnavalle. Siksi kaikki siellä näkyvät tähdet ovat laskeutumattomia (mukaan lukien aurinko kuusi kuukautta, katso päivän pituus) ja niiden korkeus h on vakio.Muilla leveysasteilla , tiettynä vuodenaikana havainnoitavissa olevat tähdet jaetaan:

laskeva ja nouseva (h kulkee 0:n läpi päivän aikana)

ei tule (h on aina suurempi kuin 0)

ei-nouseva (h on aina pienempi kuin 0)

Tähden maksimikorkeutta h havaitaan kerran päivässä sen kahdesta taivaan pituuspiirin läpikulusta - ylemmästä kulminaatiosta ja vähimmäiskorkeudesta - toisen aikana - alemmassa kulminaatiossa. Alemmasta ylempään kulminaatioon tähden korkeus h kasvaa, ylhäältä alempaan se pienenee.

Ensimmäinen ekvatoriaalinen koordinaattijärjestelmä

Tässä järjestelmässä päätaso on taivaan päiväntasaajan taso. Yksi koordinaatti tässä tapauksessa on deklinaatio δ (harvemmin napaetäisyys p). Toinen koordinaatti on tuntikulma t.

Valaisimen deklinaatio δ on deklinaatioympyrän kaari taivaan päiväntasaajalta valaistukseen tai taivaan päiväntasaajan tason ja valaisimen suunnan välinen kulma. Deklinaatiot mitataan 0° - +90° pohjoiseen taivaannavalle ja 0° - -90° etelänavalle.

4.4 Päiväntasaajan koordinaattijärjestelmä

Valaisimen napaetäisyys p on deklinaatioympyrän kaari pohjoisnavasta valaisimeen tai maailman akselin ja valaisimen suunnan välinen kulma. Napaetäisyydet mitataan 0° - 180° pohjoisesta taivaannavasta etelään.

Valaisimen tuntikulma t on taivaan päiväntasaajan kaari taivaan päiväntasaajan yläpisteestä (eli taivaan päiväntasaajan ja taivaan pituuspiirin leikkauspisteestä) valaisimen deklinaatioympyrään tai taivaanmeridiaanin tasojen ja valaisimen deklinaatioympyrän välinen dihedraalinen kulma. Tuntikulmat lasketaan taivaanpallon päivittäisen pyörimissuunnassa, eli taivaan päiväntasaajan korkeimman pisteen länsipuolella, vaihteluvälillä 0° - 360° (astemitta) tai 0 - 24 h (in). tunnin mitta). Joskus tuntikulmia mitataan välillä 0° - +180° (0 - +12h) lännessä ja 0° - -180° (0 - -12h) itään.

Toinen ekvatoriaalinen koordinaattijärjestelmä

Tässä järjestelmässä, kuten ensimmäisessä ekvatoriaalisessa järjestelmässä, päätaso on taivaan päiväntasaajan taso ja yksi koordinaatti on deklinaatio δ (harvemmin napaetäisyys p). Toinen koordinaatti on oikea nousu α. Valaisimen oikea nousu (RA, α) on taivaan päiväntasaajan kaari kevätpäiväntasauksen pisteestä valaisimen deklinaatioympyrään tai kulma kevätpäiväntasauspisteen suunnan ja tason välillä. valaisimen deklinaatioympyrästä. Oikeat nousut lasketaan suunnassa, joka on vastakkainen taivaanpallon päivittäisen pyörimisen kanssa, vaihteluvälillä 0° - 360° (astemittana) tai 0 - 24 h (tuntimitta).

RA on maapallon pituusasteen tähtitieteellinen vastine. Sekä RA että pituusaste mittaavat itä-länsi-kulmaa päiväntasaajaa pitkin; molemmat mittaukset perustuvat päiväntasaajan nollapisteeseen. Pituusasteelle nollapiste on alkumeridiaani; RA:lle nollamerkki on paikka taivaalla, jossa aurinko ylittää taivaan päiväntasaajan kevätpäiväntasauksen aikaan.

Deklinaatio (δ) tähtitieteessä on yksi päiväntasaajakoordinaattijärjestelmän kahdesta koordinaatista. Yhtä kuin taivaanpallon kulmaetäisyys taivaan päiväntasaajan tasosta valaistukseen ja ilmaistaan ​​yleensä asteina, minuutteina ja kaarisekunteina. Deklinaatio on positiivinen taivaallisen päiväntasaajan pohjoispuolella ja negatiivinen etelässä. Deklinaatiolla on aina merkki, vaikka deklinaatio olisi positiivinen.

Seniitin läpi kulkevan taivaankappaleen deklinaatio on yhtä suuri kuin havainnoijan leveysaste (jos ajatellaan pohjoista leveyttä +-merkillä ja eteläistä leveyttä negatiivisena). Maan pohjoisella pallonpuoliskolla tietyllä leveysasteella φ taivaankappaleet, joissa on deklinaatio

δ > +90° − φ eivät ylitä horisonttia, joten niitä kutsutaan asettumattomiksi. Jos kohteen deklinaatio on δ

Ekliptinen koordinaattijärjestelmä

Tässä järjestelmässä päätaso on ekliptinen taso. Yksi koordinaatti on tässä tapauksessa ekliptinen leveysaste β ja toinen on ekliptinen pituusaste λ.

4.5. Ekliptiikan ja toisen ekvatoriaalikoordinaattijärjestelmän välinen suhde

β-valaisimen ekliptinen leveysaste on leveyspiirin kaari ekliptikasta valaisimeen tai kulma ekliptiikan tason ja valaisimen suunnan välillä. Ekliptiset leveysasteet mitataan 0° - +90° ekliptiikan pohjoisnavalle ja 0° - -90° ekliptiikan etelänavalle.

Valaisimen ekliptinen pituusaste λ on ekliptiikan kaari kevätpäiväntasauksen pisteestä valaisimen leveyspiiriin tai kevätpäiväntasauspisteen suunnan ja leveyspiirin tason välinen kulma. valaisimesta. Ekliptiset pituusasteet mitataan Auringon näennäisen vuotuisen liikkeen suunnassa pitkin ekliptiikkaa, eli kevätpäiväntasauksen itään välillä 0° - 360°.

Galaktinen koordinaattijärjestelmä

Tässä järjestelmässä päätaso on galaksimme taso. Yksi koordinaatti on tässä tapauksessa galaktinen leveysaste b ja toinen on galaktinen pituusaste l.

4.6. Galaktinen ja toinen ekvatoriaalinen koordinaattijärjestelmä.

Valaisimen galaktinen leveysaste b on galaktisen leveysasteen ympyrän kaari ekliptikasta valaisimeen tai galaktisen päiväntasaajan tason ja valaisimen suunnan välinen kulma.

Galaktiset leveysasteet vaihtelevat välillä 0° - +90° galaksien pohjoisnavalle ja 0° - -90° etelägalaktiselle napalle.

Valaisimen galaktinen pituusaste l on galaktisen päiväntasaajan kaari vertailupisteestä C valaisimen galaktisen leveysasteen ympyrään tai kulma vertailupisteen C suunnan ja galaktisen ympyrän tason välillä. valaisimen leveysaste. Galaktiset pituusasteet mitataan vastapäivään katsottuna pohjoisgalaktisesta napasta, eli datamin C itään, vaihteluvälin 0° ja 360° välillä.

Vertailupiste C sijaitsee lähellä galaktisen keskuksen suuntaa, mutta ei ole samassa asemassa sen kanssa, koska jälkimmäinen, koska aurinkokunta on hieman kohonnut galaktisen kiekon tason yläpuolelle, sijaitsee noin 1° etelään Galaktisen kiekon tason yläpuolelle. galaktinen päiväntasaaja. Aloituspiste C valitaan siten, että galaktisen ja taivaan päiväntasaajan leikkauspisteen, jonka nousu on 280°, on galaktinen pituusaste 32,93192° (kaudelle 2000).

Määritetään niiden koordinaattien perusteella taivaanpallolla. Leveys- ja pituusasteen vastineita taivaanpallolla (toisessa ekvatoriaalisessa koordinaatistossa) kutsutaan deklinaatioksi (mitattu asteina +90? - -90?) ja suoraksi korkeudeksi (mitattuna tunneissa 0 - 24). Taivaannavat sijaitsevat Maan napojen yläpuolella, ja taivaan päiväntasaaja on Maan päiväntasaajan yläpuolella. Maan päällä olevalle tarkkailijalle näyttää siltä, ​​että taivaanpallo pyörii Maan ympäri. Itse asiassa taivaanpallon kuvitteellinen liike johtuu Maan pyörimisestä akselinsa ympäri.

1. Käsitteen historia

Ajatus taivaallisesta pallosta syntyi muinaisina aikoina; se perustui vaikutelmaan kupolitaivaan olemassaolosta. Tämä vaikutelma johtuu siitä, että taivaankappaleiden valtavan etäisyyden seurauksena ihmissilmä ei pysty ymmärtämään etäisyyksien eroja niihin ja ne näyttävät yhtä etäisiltä. Muinaisten kansojen keskuudessa tämä yhdistettiin todellisen pallon olemassaoloon, joka rajaa koko maailman ja kantaa pinnallaan tähtiä, kuuta ja aurinkoa. Siten taivaanpallo oli heidän mielestään maailmankaikkeuden tärkein elementti. Tieteellisen tiedon kehittyessä tämä näkemys taivaallisesta pallosta katosi. Muinaisina aikoina asetettu taivaanpallon geometria sai kuitenkin kehityksen ja parantamisen seurauksena nykyaikaisen muodon, jossa sitä käytetään astrometriassa.

• siinä paikassa maan pinnalla, jossa tarkkailija sijaitsee (taivaanpallo on toposentrinen),
• Maan keskustassa (geosentrinen taivaanpallo),
• tietyn planeetan keskustassa (planetosentrinen taivaanpallo),
• Auringon keskellä (heliosentrinen taivaanpallo)
• missä tahansa muussa avaruuden kohdassa, jossa havaitsija (todellinen tai hypoteettinen) sijaitsee.

Jokainen taivaanpallon valaisin vastaa pistettä, jossa sen leikkaa suora viiva, joka yhdistää taivaanpallon keskustan valaistukseen (tai valaisimen keskustaan, jos se on suuri eikä piste). Voit tutkia valaisimien suhteellista sijaintia ja näkyviä liikkeitä taivaanpallolla valitsemalla yksi tai toinen taivaankoordinaattijärjestelmä, joka määräytyy pääpisteiden ja -viivojen perusteella. Jälkimmäiset ovat yleensä suuria taivaanpallon ympyröitä. Pallon jokaisessa suuressa ympyrässä on kaksi napaa, jotka määritetään siinä halkaisijan päillä, jotka ovat kohtisuorassa tämän ympyrän tasoon nähden.

2. Taivaanpallon tärkeimpien pisteiden ja kaarien nimet

2.1. Luotilanka

Luotiviiva (tai pystysuora viiva) on suora viiva, joka kulkee taivaanpallon keskipisteen läpi ja osuu yhteen havaintopaikan luotiviivan (pystysuoran) suunnan kanssa. Maan pinnalla olevalle tarkkailijalle luotiviiva kulkee maan keskipisteen ja havaintopisteen läpi.

2.2. Zeniitti ja nadiiri

Luotiviiva leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - zeniitissä, tarkkailijan pään yläpuolella, ja matalissa, diametraalisesti pistettä vastapäätä.

2.3. Matemaattinen horisontti

Matemaattinen horisontti on taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa luotiviivaan nähden. Matemaattinen horisontti jakaa taivaanpallon pinnan kahteen puolikkaaseen: havaitsijalle näkyvään, jonka huippu on zeniitissä, ja näkymätön, jonka huippu on alimmillaan. Matemaattinen horisontti ei yleisesti ottaen ole sama kuin näkyvä horisontti johtuen maan pinnan epätasaisuuksista ja havaintopisteiden eri korkeuksista sekä valonsäteiden taipumisesta ilmakehässä.

2.4. akseli mundi

Mundi-akseli on halkaisija, jonka ympäri taivaanpallo pyörii.

2.5. Maailman puolalaiset

Mundi-akseli leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - taivaan pohjoisnavalla ja eteläisellä taivaannavalla. Pohjoisnapa on se, josta taivaanpallo pyörii myötäpäivään, kun sitä katsotaan ulkopuolelta. Jos katsot taivaanpalloa sisältäpäin (mitä me yleensä teemme tähtitaivasta tarkkaillessamme), niin maailman pohjoisnavan läheisyydessä sen pyöriminen tapahtuu vastapäivään ja taivaan etelänavan läheisyydessä. maailmassa se pyörii myötäpäivään.

2.6. Taivaallinen päiväntasaaja

Taivaan päiväntasaaja on taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa maailman akseliin nähden. Se on maapallon päiväntasaajan projektio taivaanpallolle. Taivaan päiväntasaaja jakaa taivaanpallon pinnan kahteen pallonpuoliskoon: pohjoiseen pallonpuoliskoon, jonka huippu on pohjoisnavalla, ja eteläiseen pallonpuoliskoon, jonka huippu on etelänavalla.

2.7. Auringon nousu- ja laskupisteet

Taivaan päiväntasaaja leikkaa matemaattisen horisontin kahdessa pisteessä: itäpisteessä ja lännessä. Poistopiste on se piste, josta taivaanpallon piste ylittää kiertonsa vuoksi matemaattisen horisontin siirtyen näkymättömältä pallonpuoliskolta näkyvään.

2.8. Taivaallinen meridiaani

Taivaanmeridiaani on suuri taivaanpallon ympyrä, jonka taso kulkee luotiviivan ja maailman akselin läpi. Taivaanmeridiaani jakaa taivaanpallon pinnan kahteen pallonpuoliskoon - itäiseen pallonpuoliskoon, jonka huippu on idässä, ja läntiseen pallonpuoliskoon, jonka huippu on lännessä.

2.9. Keskipäivän linja

Keskipäivän viiva on taivaanmeridiaanin tason ja matemaattisen horisontin tason leikkausviiva.

2.10. Pohjois- ja eteläpisteet

Taivaanmeridiaani leikkaa matemaattisen horisontin kahdessa pisteessä: pohjoispisteessä ja eteläpisteessä. Pohjoinen piste on se, joka on lähempänä maailman pohjoisnapaa.

2.11. Ekliptinen

Ekliptika on taivaanpallon suuri ympyrä, taivaanpallon ja maan kiertoradan tason leikkauspiste. Ekliptika suorittaa Auringon näkyvän vuotuisen liikkeen taivaanpallon poikki. Ekliptiikan taso leikkaa taivaan päiväntasaajan tason kulmassa ε = 23? 26".

2.12. Päiväntasauksen pisteet

Ekliptika leikkaa taivaan päiväntasaajan kahdessa pisteessä - kevätpäiväntasaus ja syyspäiväntasaus. Kevätpäiväntasauspiste on piste, jossa aurinko vuotuisessa liikkeessään siirtyy taivaanpallon eteläiseltä pallonpuoliskolta pohjoiseen. Syyspäiväntasauksen ajankohtana Aurinko siirtyy taivaanpallon pohjoiselta pallonpuoliskolta etelään.

2.13. Päivänseisauspisteet

Ekliptiikan pisteet erotettuina päiväntasauspisteistä 90? kutsutaan kesäpäivänseisauspisteeksi (pohjoisella pallonpuoliskolla) ja talvipäivänseisauspisteeksi (eteläisellä pallonpuoliskolla).

2.14. Ekliptinen akseli

Ekliptinen akseli on taivaanpallon halkaisija, joka on kohtisuorassa ekliptiikan tasoon nähden.

2.15. Ekliptiikan pylväät

Ekliptiikan akseli leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - ekliptiikan pohjoisnapa, joka sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, ja ekliptiikan etelänapa, joka sijaitsee eteläisellä pallonpuoliskolla.

2.16. Galaktiset navat ja galaktinen päiväntasaaja

Taivaanpallon piste, jonka ekvatoriaaliset koordinaatit α = 192,85948? β = 27,12825 ? Sitä kutsutaan galaktisen pohjoisnapaksi, ja sitä diametraalisesti vastakkaista pistettä kutsutaan etelägalaktiseksi napaksi. Taivaanpallon suurta ympyrää, jonka taso on kohtisuorassa galaksien napoja yhdistävään linjaan nähden, kutsutaan galaktiseksi päiväntasaajaksi.

3. Valaisimien sijaintiin liittyvät kaarien nimet taivaanpallolla

3.1. Almucantarat

Almucantarat - arabia. samankorkea ympyrä. Valaisimen Almucantarat on valon läpi kulkeva pieni taivaanpallon ympyrä, jonka taso on yhdensuuntainen matemaattisen horisontin tason kanssa.

3.2. Pystysuora ympyrä

Valaisimen korkeusympyrä tai pystyympyrä tai pystysuora on suuri taivaanpallon puoliympyrä, joka kulkee zeniitin, luminaarin ja nadiirin läpi.

3.3. Päivittäinen rinnakkain

Valaisimen päivittäinen yhdensuuntaisuus on valaisimen läpi kulkeva pieni taivaanpallon ympyrä, jonka taso on yhdensuuntainen taivaan päiväntasaajan tason kanssa. Valaisimien näkyvät päivittäiset liikkeet tapahtuvat päivittäin rinnakkain.

3.4. Kallista ympyrää

Valaisimen kaltevuusympyrä on suuri taivaanpallon puoliympyrä, joka kulkee maailman napojen ja valaisimen läpi.

3.5. Ympyrän ekliptiset leveysasteet

Ekliptisten leveysasteiden ympyrä tai yksinkertaisesti valaisimen leveyspiiri on taivaanpallon suuri puoliympyrä, joka kulkee ekliptiikan ja valaisimen napojen läpi.

3.6. Galaktisen leveysasteen ympyrä

Valaisimen galaktisen leveysasteen ympyrä on suuri taivaanpallon puoliympyrä, joka kulkee galaksien napojen ja valaisimen läpi.

Satunnainen säde, jolle taivaankappaleet projisoidaan: käytetään ratkaisemaan erilaisia ​​astrometrisiä ongelmia. Tarkkailijan silmä on otettu taivaanpallon keskipisteeksi; tässä tapauksessa tarkkailija voi sijaita sekä maan pinnalla että muissa avaruuden pisteissä (esim. hän voidaan viitata Maan keskustaan). Maanpäälliselle tarkkailijalle taivaanpallon pyöriminen toistaa valojen päivittäisen liikkeen taivaalla.

Jokainen taivaankappale vastaa taivaanpallon pistettä, jossa sen leikkaa suora viiva, joka yhdistää pallon keskipisteen kappaleen keskustaan. Kun tutkitaan valaisimien paikkoja ja ilmeisiä liikkeitä taivaanpallolla, valitaan yksi tai toinen pallomaisten koordinaattien järjestelmä. Valaisimien sijainnit taivaanpallolla lasketaan käyttämällä taivaanmekaniikkaa ja pallotrigonometriaa ja muodostavat pallotähtitieteen aiheen.

Tarina

Ajatus taivaallisesta pallosta syntyi muinaisina aikoina; se perustui visuaaliseen vaikutelmaan kupullisen taivaanholvin olemassaolosta. Tämä vaikutelma johtuu siitä, että taivaankappaleiden valtavan etäisyyden seurauksena ihmissilmä ei pysty ymmärtämään etäisyyksien eroja niihin ja ne näyttävät yhtä etäisiltä. Muinaisten kansojen keskuudessa tämä yhdistettiin todellisen pallon olemassaoloon, joka rajasi koko maailman ja kantoi pinnallaan lukuisia tähtiä. Siten taivaanpallo oli heidän mielestään maailmankaikkeuden tärkein elementti. Tieteellisen tiedon kehittyessä tämä näkemys taivaallisesta pallosta katosi. Muinaisina aikoina asetettu taivaanpallon geometria sai kuitenkin kehityksen ja parantamisen seurauksena nykyaikaisen muodon, jossa sitä käytetään astrometriassa.

Taivaanpallon elementit

Luodinviiva ja siihen liittyvät käsitteet

Luotilanka(tai pystysuora viiva) - suora viiva, joka kulkee taivaanpallon keskipisteen läpi ja osuu yhteen havaintopaikan luotiviivan suunnan kanssa. Luotiviiva leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - zeniitti tarkkailijan pään yläpuolella ja aliarvo tarkkailijan jalkojen alle.

Todellinen (matemaattinen tai tähtitieteellinen) horisontti- taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa luotiviivaa vastaan. Todellinen horisontti jakaa taivaanpallon pinnan kahteen pallonpuoliskoon: näkyvä pallonpuolisko huipulla zeniitissä ja näkymätön pallonpuolisko huipulla alimmillaan. Todellinen horisontti ei ole sama kuin näkyvä horisontti johtuen havaintopisteen kohoamisesta maanpinnan yläpuolelle sekä ilmakehän valonsäteiden taipumisesta.

korkeus ympyrä, tai pystysuora, luminary - taivaanpallon suuri puoliympyrä, joka kulkee valaisimen, zeniitin ja nadirin läpi. Almucantarat(Arabialainen "samankorkuinen ympyrä") - pieni taivaanpallon ympyrä, jonka taso on yhdensuuntainen matemaattisen horisontin tason kanssa. Korkeusympyrät ja almucantaraatit muodostavat koordinaattiruudukon, joka määrittää valaisimen vaakakoordinaatit.

Taivaanpallon päivittäinen kierto ja siihen liittyvät käsitteet

akseli mundi- kuvitteellinen viiva, joka kulkee maailman keskipisteen läpi, jonka ympäri taivaanpallo pyörii. Maailman akseli leikkaa taivaanpallon pinnan kahdessa pisteessä - maailman pohjoisnapa Ja maailman etelänapa. Taivaanpallon pyöriminen tapahtuu vastapäivään pohjoisnavan ympäri, kun katsotaan taivaanpalloa sisältäpäin.

Taivaallinen päiväntasaaja- taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso on kohtisuorassa maailman akseliin nähden ja kulkee taivaanpallon keskipisteen kautta. Taivaan päiväntasaaja jakaa taivaanpallon kahteen pallonpuoliskoon: pohjoinen Ja eteläinen.

Valaisimen deklinaatioympyrä- suuri taivaanpallon ympyrä, joka kulkee maailman napojen ja tietyn valaisimen läpi.

Päivittäinen rinnakkain- pieni taivaanpallon ympyrä, jonka taso on yhdensuuntainen taivaan päiväntasaajan tason kanssa. Valaisimien näkyvät päivittäiset liikkeet tapahtuvat päivittäin rinnakkain. Deklinaatioympyrät ja päivittäiset rinnakkaiset muodostavat taivaanpallolle koordinaattiverkon, joka määrittää tähden ekvatoriaaliset koordinaatit.

Termit, jotka syntyivät käsitteiden "luoturi" ja "taivaanpallon kierto" risteyksessä.

Taivaan päiväntasaaja leikkaa matemaattisen horisontin kohdassa idän piste Ja piste länteen. Itäinen piste on se, jossa pyörivän taivaanpallon pisteet nousevat horisontista. Itäpisteen kautta kulkevaa korkeuden puoliympyrää kutsutaan ensimmäinen pystysuora.

Taivaallinen meridiaani- taivaanpallon suuri ympyrä, jonka taso kulkee luotiviivan ja maailman akselin läpi. Taivaanmeridiaani jakaa taivaanpallon pinnan kahteen pallonpuoliskoon: itäisellä pallonpuoliskolla Ja Läntinen pallonpuolisko.

Keskipäivän linja- taivaanmeridiaanin tason ja matemaattisen horisontin tason leikkausviiva. Keskipäivän viiva ja taivaanmeridiaani leikkaavat matemaattisen horisontin kahdessa pisteessä: Pohjoisnapa Ja osoita etelään. Pohjoinen piste on se, joka on lähempänä maailman pohjoisnapaa.

Auringon vuotuinen liike taivaanpallon poikki ja siihen liittyvät käsitteet

Ekliptinen- suuri taivaanpallon ympyrä, jota pitkin Auringon näennäinen vuotuinen liike tapahtuu. Ekliptiikan taso leikkaa taivaan päiväntasaajan tason kulmassa ε = 23°26".

Kaksi pistettä, joissa ekliptika leikkaa taivaan päiväntasaajaa, kutsutaan päiväntasauksiksi. SISÄÄN kevätpäiväntasaus Aurinko liikkuu vuotuisessa liikkeessään taivaanpallon eteläiseltä pallonpuoliskolta pohjoiseen; V syyspäiväntasaus- pohjoiselta pallonpuoliskolta etelään. Näiden kahden pisteen kautta kulkevaa suoraa kutsutaan päiväntasausten rivi. Kahta ekliptiikan pistettä, jotka ovat 90°:n päässä päiväntasauksista ja siten kauimpana taivaanpäiväntasaajasta, kutsutaan päivänseisauspisteiksi. Kesäpäivänseisauksen piste sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, talvipäivänseisauksen piste- eteläisellä pallonpuoliskolla. Nämä neljä pistettä on osoitettu vastaavilla horoskooppisymboleilla

Taivaanpallon peruselementit

Taivas näyttää katsojalle pallomaisena kupolina, joka ympäröi häntä joka puolelta. Tältä osin jopa muinaisina aikoina taivaanpallon (taivaan holvin) käsite syntyi ja sen pääelementit määriteltiin.

Taivaallinen pallo jota kutsutaan mielivaltaiseksi säteeksi mielikuvitukselliseksi palloksi, jonka sisäpinnalla, kuten havaitsijasta näyttää, taivaankappaleet sijaitsevat. Havaitsijasta näyttää aina olevan taivaanpallon keskellä (eli kuvassa 1.1).

Riisi. 1.1. Taivaanpallon peruselementit

Anna tarkkailijan pitää luotiviivaa käsissään - pieni massiivinen paino langalla. Tämän langan suuntaa kutsutaan luotilanka. Piirretään luotiviiva taivaanpallon keskustan läpi. Se leikkaa tämän pallon kahdessa diametraalisesti vastakkaisessa pisteessä, joita kutsutaan zeniitti Ja aliarvo. Seniitti sijaitsee tarkalleen tarkkailijan pään yläpuolella, ja nadiiri on piilossa maan pinnalla.

Piirretään taso taivaanpallon keskipisteen läpi kohtisuoraan luotiviivaan nähden. Se ylittää pallon suuressa ympyrässä nimeltä matemaattinen tai todellinen horisontti. (Muista, että ympyrää, jonka muodostaa pallon leikkaus keskustan läpi kulkevan tason avulla, kutsutaan iso; jos taso leikkaa pallon kulkematta sen keskustan läpi, muodostuu leikkaus pieni ympyrä). Matemaattinen horisontti on yhdensuuntainen havainnoijan näennäisen horisontin kanssa, mutta ei täsmää sen kanssa.

Piirrämme taivaanpallon keskipisteen kautta akselin, joka on yhdensuuntainen Maan pyörimisakselin kanssa ja kutsumme sitä akseli mundi(latinaksi - Axis Mundi). Maailman akseli leikkaa taivaanpallon kahdessa diametraalisesti vastakkaisessa pisteessä, ns maailman navat. Maailmalla on kaksi napaa - pohjoinen Ja eteläinen. Pohjoinen taivaannapa on se, johon nähden taivaanpallon päivittäinen kierto, joka syntyy Maan pyörimisestä akselinsa ympäri, tapahtuu vastapäivään katsottaessa taivaalle taivaanpallon sisältä (esim. katsomme sitä). Lähellä maailman pohjoisnapaa on Pohjantähti - Ursa Minor - tämän tähdistön kirkkain tähti.

Vastoin yleistä käsitystä Polaris ei ole tähtitaivaan kirkkain tähti. Sillä on toinen magnitudi, eikä se ole yksi kirkkaimmista tähdistä. Kokematon tarkkailija ei todennäköisesti löydä sitä nopeasti taivaalta. Polarista ei ole helppoa etsiä Ursa Minor -ämpäri ominaisen muodon perusteella - tämän tähdistön muut tähdet ovat vielä himmeämpiä kuin Polariset eivätkä voi olla luotettavia vertailupisteitä. Helpoin tapa aloittelevalle tarkkailijalle löytää Pohjantähti taivaalta on navigoida läheisen kirkkaan Ursa Major -tähdistön tähtien mukaan (kuva 1.2). Jos yhdistät henkisesti Ursa Major -kauhan kaksi ulointa tähteä ja jatkat suoraa linjaa, kunnes se leikkaa ensimmäisen enemmän tai vähemmän havaittavan tähden, tämä on Pohjantähti. Etäisyys taivaalla tähdestä Ursa Majorista Polarikseen on noin viisi kertaa suurempi kuin tähtien ja Ursa Majorin välinen etäisyys.

Riisi. 1.2. Sirkumpolaariset tähtikuviot Ursa Major
ja Ursa Minor

Taivaan etelänavan leimaa tuskin näkyvä tähti Sigma Octanta.

Matemaattisen horisontin pistettä, joka on lähinnä pohjoista taivaannapaa, kutsutaan Pohjoisnapa. Todellisen horisontin kauimpana piste maailman pohjoisnavasta on eteläinen piste. Se sijaitsee myös lähimpänä maailman etelänapaa. Matemaattisen horisontin tasossa oleva viiva, joka kulkee taivaanpallon keskipisteen sekä pohjoisen ja etelän pisteiden kautta, on ns. keskipäivän linja.

Piirretään taso taivaanpallon keskipisteen läpi kohtisuorassa maailman akseliin nähden. Se ylittää pallon suuressa ympyrässä nimeltä taivaallinen päiväntasaaja. Taivaan päiväntasaaja leikkaa todellisen horisontin kahdessa diametraalisesti vastakkaisessa pisteessä itään Ja länteen. Taivaan päiväntasaaja jakaa taivaanpallon kahteen puolikkaaseen - pohjoisella pallonpuoliskolla huippunsa pohjoisnavalla ja Eteläisellä pallonpuoliskolla jonka huippu on taivaannavalla. Taivaan päiväntasaajan taso on yhdensuuntainen maan päiväntasaajan tason kanssa.

Pisteitä pohjoiseen, etelään, länteen ja itään kutsutaan horisontin puolet.

Taivaanpallon suuri ympyrä, joka kulkee taivaannapojen ja zeniitin ja nadiirin läpi Na, nimeltään taivaallinen meridiaani. Taivaanmeridiaanin taso on sama kuin havainnoijan maapallon meridiaanin taso ja se on kohtisuorassa matemaattisen horisontin ja taivaan päiväntasaajan tasoihin nähden. Taivaanmeridiaani jakaa taivaanpallon kahdeksi pallonpuoliskoksi - itäinen, jonka kärki on itäpisteessä , Ja Läntinen, jonka kärki on länsipisteessä . Taivaanmeridiaani leikkaa matemaattisen horisontin pohjoisessa ja etelässä. Tämä on perusta tähtien suuntautumismenetelmälle maan pinnalla. Jos yhdistät henkisesti zeniittipisteen, joka sijaitsee tarkkailijan pään yläpuolella, Pohjantähteen ja jatkat tätä linjaa edelleen, niin sen leikkauspiste horisontin kanssa on pohjoinen. Taivaanmeridiaani ylittää matemaattisen horisontin keskipäivän viivaa pitkin.

Pientä ympyrää, joka on yhdensuuntainen todellisen horisontin kanssa, kutsutaan almukantaraatti(arabiaksi - ympyrä, jonka korkeus on yhtä suuri). Voit suorittaa niin monta almucantarattia kuin haluat taivaallisella pallolla.

Taivaan päiväntasaajan suuntaisia ​​pieniä ympyröitä kutsutaan taivaallisia yhtäläisyyksiä, niitä voidaan myös suorittaa äärettömän monta. Tähtien päivittäinen liike tapahtuu taivaan yhdensuuntaisuuden mukaan.

Taivaanpallon suuria ympyröitä, jotka kulkevat zeniitin ja nadirin kautta, kutsutaan korkeus ympyrät tai pystysuorat ympyrät (pystysuorat). Pystyympyrä, joka kulkee idän ja lännen pisteiden läpi W, nimeltään ensimmäinen pystysuora. Pystytasot ovat kohtisuorassa matemaattiseen horisonttiin ja almucantaraatteihin nähden.

Artikkelin sisältö

Taivaanpallo. Kun tarkkailemme taivasta, kaikki tähtitieteelliset kohteet näyttävät olevan kuvun muotoisella pinnalla, jonka keskellä tarkkailija sijaitsee. Tämä kuvitteellinen kupoli muodostaa "taivaanpalloksi" kutsutun kuvitteellisen pallon yläosan. Sillä on keskeinen rooli tähtitieteellisten esineiden sijainnin osoittamisessa.

Vaikka Kuu, planeetat, aurinko ja tähdet sijaitsevat eri etäisyyksillä meistä, lähimmätkin ovat niin kaukana, ettemme pysty arvioimaan niiden etäisyyttä silmämääräisesti. Suunta kohti tähteä ei muutu, kun kuljemme maan pinnan poikki. (Totta, se muuttuu hieman, kun maa liikkuu kiertoradalla, mutta tämä parallaksimuutos voidaan havaita vain tarkimpien instrumenttien avulla.)

Meistä näyttää siltä, ​​että taivaanpallo pyörii, koska valot nousevat idässä ja laskeutuvat länteen. Syynä tähän on maapallon pyöriminen lännestä itään. Taivaanpallon näennäinen pyöriminen tapahtuu kuvitteellisen akselin ympäri, joka jatkaa maan pyörimisakselia. Tämä akseli leikkaa taivaanpallon kahdessa pisteessä, joita kutsutaan pohjois- ja etelänavoiksi. Taivaan pohjoisnapa sijaitsee noin asteen päässä Pohjantähdestä, eikä etelänavan lähellä ole kirkkaita tähtiä.

Maan pyörimisakseli on kallistettu noin 23,5° suhteessa kohtisuoraan Maan kiertoradan tasoon (ekliptiseen tasoon). Tämän tason leikkauspiste taivaanpallon kanssa antaa ympyrän - ekliptiikan, Auringon näennäisen polun yli vuoden. Maan akselin suunta avaruudessa pysyy lähes muuttumattomana. Siksi joka vuosi kesäkuussa, kun akselin pohjoispää on kallistettu Aurinkoa kohti, se kohoaa korkealle taivaalle pohjoisella pallonpuoliskolla, jossa päivät muuttuvat pitkiksi ja yöt lyhyiksi. Joulukuussa kiertoradan vastakkaiselle puolelle siirryttyään maapallo osoittautuu eteläisen pallonpuoliskon kääntäneen Aurinkoa kohti, ja pohjoisessamme päivät lyhenevät ja yöt pitkivät.

Auringon ja kuun painovoiman vaikutuksesta maan akselin suunta kuitenkin muuttuu vähitellen. Pääasiallista akselin liikettä, joka aiheutuu Auringon ja Kuun vaikutuksesta Maan päiväntasaajan pullistumaan, kutsutaan precessioksi. Precession seurauksena maapallon akseli pyörii hitaasti kiertoratatasoon nähden kohtisuoran ympäri, mikä kuvaa kartiota, jonka säde on 23,5° 26 tuhannen vuoden aikana. Tästä syystä napa ei muutaman vuosisadan kuluttua enää ole lähellä Pohjantähteä. Lisäksi Maan akselilla tapahtuu pieniä värähtelyjä, joita kutsutaan nutaatioksi, jotka liittyvät Maan ja Kuun kiertoradan elliptisyyteen sekä siihen, että Kuun kiertoradan taso on hieman vinossa Maan kiertoradan tasoon nähden. kiertoradalla.

Kuten jo tiedämme, taivaanpallon ulkonäkö muuttuu yön aikana johtuen Maan pyörimisestä akselinsa ympäri. Mutta vaikka tarkkailet taivasta samaan aikaan ympäri vuoden, sen ulkonäkö muuttuu Maan Auringon ympärillä tapahtuvan vallankumouksen vuoksi. Täydelliseen 360 asteen kiertoradaan Maa tarvitsee n. 365 1/4 päivää – noin yksi aste päivässä. Muuten, päivä tai tarkemmin sanottuna aurinkopäivä on aika, jonka aikana maapallo pyörii kerran akselinsa ympäri suhteessa aurinkoon. Se koostuu ajasta, joka kuluu Maan pyörimiseen tähtiin nähden ("sideerinen päivä"), sekä lyhyestä ajasta - noin neljä minuuttia - joka tarvitaan, jotta kierto kompensoi Maan kiertoradan yhden asteen vuorokaudessa. Eli vuodessa n. 365 1/4 aurinkopäivää ja n. 366 1/4 tähteä.

Tietystä pisteestä maapallolla tarkasteltuna napojen lähellä sijaitsevat tähdet ovat joko aina horisontin yläpuolella tai eivät koskaan nouse sen yläpuolelle. Kaikki muut tähdet nousevat ja laskevat, ja joka päivä kunkin tähden nousu ja lasku tapahtuu 4 minuuttia aikaisemmin kuin edellisenä päivänä. Jotkut tähdet ja tähtikuviot nousevat taivaalla yöllä talvella - kutsumme niitä "talveksi", kun taas toiset ovat "kesä".

Siten taivaanpallon ulkonäkö määräytyy kolmella kertaa: Maan pyörimiseen liittyvä vuorokaudenaika; Auringon ympärillä tapahtuvaan vallankumoukseen liittyvä vuodenaika; Precessioon liittyvä aikakausi (vaikka jälkimmäinen vaikutus on tuskin havaittavissa "silmällä" edes 100 vuoden kuluttua).

Koordinaattijärjestelmät.

On olemassa useita tapoja ilmaista esineiden sijainti taivaanpallolla. Jokainen niistä sopii tietyntyyppiseen tehtävään.

Alt-atsimuuttijärjestelmä.

Kohteen sijainnin osoittamiseksi taivaalla suhteessa tarkkailijaa ympäröiviin maallisiin esineisiin käytetään "alt-atsimuutti" tai "vaaka" koordinaattijärjestelmää. Se osoittaa horisontin yläpuolella olevan kohteen kulmaetäisyyden, jota kutsutaan "korkeudeksi", sekä sen "atsimuuttia" - horisontin kulmaetäisyyttä tavanomaisesta pisteestä suoraan kohteen alla olevaan pisteeseen. Tähtitiedessä atsimuutti mitataan pisteestä etelästä länteen ja geodesiassa ja navigoinnissa - pisteestä pohjoisesta itään. Siksi ennen atsimuutin käyttöä sinun on selvitettävä, missä järjestelmässä se on merkitty. Suoraan pään yläpuolella olevan taivaan pisteen korkeus on 90°, ja sitä kutsutaan "zeniitiksi", ja sitä diametrisesti vastapäätä (jalkojen alla) kutsutaan "nadiriksi". Monien ongelmien kannalta taivaanpallon suuri ympyrä, jota kutsutaan "taivaalliseksi meridiaaniksi", on tärkeä; se kulkee maailman zeniitin, nadiirin ja napojen läpi ja ylittää horisontin pohjoisen ja etelän kohdissa.

Päiväntasaajan järjestelmä.

Maan pyörimisen vuoksi tähdet liikkuvat jatkuvasti suhteessa horisonttiin ja pääpisteisiin, ja niiden koordinaatit vaakajärjestelmässä muuttuvat. Mutta joissakin tähtitieteellisissä ongelmissa koordinaattijärjestelmän on oltava riippumaton tarkkailijan sijainnista ja kellonajasta. Tällaista järjestelmää kutsutaan "ekvatoriaaliseksi"; sen koordinaatit muistuttavat maantieteellisiä leveys- ja pituusasteita. Siinä maan päiväntasaajan taso, joka ulottuu taivaanpallon leikkauskohtaan, määrittää pääympyrän - "taivaan päiväntasaajan". Tähden "deklinaatio" muistuttaa leveysastetta ja mitataan sen kulmaetäisyydellä taivaan päiväntasaajasta pohjoiseen tai etelään. Jos tähti näkyy tarkalleen zeniitissä, havaintopaikan leveysaste on yhtä suuri kuin tähden deklinaatio. Maantieteellinen pituusaste vastaa tähden "oikeaa nousua". Se mitataan itään ekliptiikan ja taivaan päiväntasaajan leikkauspisteestä, jonka aurinko ohittaa maaliskuussa, kevään alkamispäivänä pohjoisella pallonpuoliskolla ja syksyn eteläisellä pallonpuoliskolla. Tätä tähtitieteen kannalta tärkeää pistettä kutsutaan "Oinaan ensimmäiseksi pisteeksi" tai "kevätpäiväntasauspisteeksi", ja se on merkitty merkillä. Oikean nousun arvot annetaan yleensä tunteina ja minuutteina, kun 24 tuntia pidetään 360°:na.

Päiväntasaajaa käytetään kaukoputkella tarkasteltaessa. Teleskooppi on asennettu siten, että se voi pyöriä idästä länteen taivaannapaan suunnatun akselin ympäri, mikä kompensoi Maan pyörimistä.

Muut järjestelmät.

Joihinkin tarkoituksiin käytetään myös muita taivaanpallon koordinaattijärjestelmiä. Esimerkiksi tutkiessaan kappaleiden liikettä aurinkokunnassa he käyttävät koordinaattijärjestelmää, jonka päätaso on maan kiertoradan taso. Galaksin rakennetta tutkitaan koordinaattijärjestelmässä, jonka päätaso on galaksin päiväntasaajan taso, jota edustaa taivaalla Linnunrataa pitkin kulkeva ympyrä.

Koordinaattijärjestelmien vertailu.

Vaaka- ja ekvatoriaalisten järjestelmien tärkeimmät yksityiskohdat on esitetty kuvissa. Taulukossa näitä järjestelmiä verrataan maantieteelliseen koordinaattijärjestelmään.

Siirtyminen järjestelmästä toiseen.

Usein on tarpeen laskea sen ekvatoriaaliset koordinaatit tähden alt-asimutaalikoordinaateista ja päinvastoin. Tätä varten on tiedettävä havainnointihetki ja havainnoijan sijainti maan päällä. Matemaattisesti ongelma ratkaistaan ​​käyttämällä pallomaista kolmiota, jonka kärjet ovat zeniitissä, pohjoisessa taivaannavalla ja tähdellä X; sitä kutsutaan "tähtitieteelliseksi kolmioksi".

Kulmaa pohjoisen taivaannavan kärjen kanssa tarkkailijan meridiaanin ja taivaanpallon johonkin pisteeseen suuntautuvan suunnan välillä kutsutaan tämän pisteen "tuntikulmaksi". se mitataan pituuspiirin länteen. Kevätpäiväntasauksen tuntikulmaa, joka ilmaistaan ​​tunteina, minuutteina ja sekunteina, kutsutaan havaintopisteessä "sidereaaliajaksi" (Si. T. - sidereal time). Ja koska tähden oikea nousu on myös sitä kohti olevan suunnan ja kevätpäiväntasauksen pisteen välinen napakulma, niin sidereaalinen aika on yhtä suuri kuin kaikkien tarkkailijan pituuspiirillä olevien pisteiden oikea nousu.

Siten minkä tahansa taivaanpallon pisteen tuntikulma on yhtä suuri kuin sidereaalisen ajan ja sen oikean nousun välinen ero:

Olkoon tarkkailijan leveysaste j. Jos on annettu tähden ekvatoriaaliset koordinaatit a Ja d, sitten sen vaakakoordinaatit A Ja voidaan laskea seuraavilla kaavoilla:

Voit myös ratkaista käänteisen ongelman: käyttämällä mitattuja arvoja A Ja h, kun tiedät ajan, laske a Ja d. Deklinaatio d lasketaan suoraan viimeisestä kaavasta, sitten lasketaan toiseksi viimeisestä kaavasta N, ja ensimmäisestä, jos sideerinen aika tunnetaan, se lasketaan a.

Taivaanpallon esitys.

Tiedemiehet ovat vuosisatojen ajan etsineet parhaita tapoja edustaa taivaan palloa tutkimusta tai esittelyä varten. Ehdotettiin kahden tyyppisiä malleja: kaksiulotteisia ja kolmiulotteisia.

Taivaanpallo voidaan kuvata tasossa samalla tavalla kuin pallomainen Maa on kuvattu kartoissa. Molemmissa tapauksissa on tarpeen valita geometrinen projektiojärjestelmä. Ensimmäinen yritys esittää taivaanpallon osia lentokoneessa oli kalliomaalauksia tähtikokoonpanoista muinaisten ihmisten luolissa. Nykyään on olemassa erilaisia ​​tähtikarttoja, jotka on julkaistu käsin piirrettyinä tai valokuvauksina koko taivaan kattavia tähtikarttoja.

Muinaiset kiinalaiset ja kreikkalaiset tähtitieteilijät käsittelivät taivaanpallon mallissa, joka tunnetaan nimellä "armillaarinen pallo". Se koostuu metalliympyröistä tai renkaista, jotka on liitetty toisiinsa näyttämään taivaanpallon tärkeimmät ympyrät. Nykyään käytetään usein tähtipalloja, joihin on merkitty tähtien paikat ja taivaanpallon pääympyrät. Armillaarisilla palloilla ja maapalloilla on yhteinen haittapuoli: tähtien paikat ja ympyröiden merkit on merkitty niiden ulommalle, kuperalle puolelle, jota katsomme ulkopuolelta, kun taas katsomme taivasta "sisältä" ja tähdet näyttävät meistä olevan sijoitettu taivaanpallon koveralle puolelle. Tämä johtaa toisinaan hämmennykseen tähtien ja tähdistöhahmojen liikesuunnissa.

Taivaanpallon realistisimman esityksen tarjoaa planetaario. Tähtien optinen projisointi puolipallon muotoiselle näytölle sisäpuolelta mahdollistaa taivaan ulkonäön ja kaikenlaisten valaisimien liikkeen toistamisen erittäin tarkasti.