Лабораториска работа „Основни елементи на небесната сфера. Небесна сфера

Тема 4. НЕБЕСНА СПЕРА. АСТРОНОМСКИ КООРДИНАТИ СИСТЕМИ

4.1. НЕБЕСКА СФЕРА

Небесна сфера - имагинарна сфера со произволен радиус, на која се проектираат небесни тела. Служи за решавање на различни астрометриски проблеми. Како по правило, окото на набљудувачот се зема како центар на небесната сфера. За набљудувач на површината на Земјата, ротацијата на небесната сфера го репродуцира секојдневното движење на светилниците на небото.

Концептот на небесната сфера се појавил во античко време; се засноваше на визуелниот впечаток за постоењето на куполен свод. Овој впечаток се должи на фактот што, како резултат на огромната оддалеченост на небесните тела, човечкото око не е во состојба да ги цени разликите во растојанијата до нив и тие изгледаат како да се подеднакво далечни. Кај античките народи, ова се поврзувало со присуството на вистинска сфера што го ограничува целиот свет и носи бројни ѕвезди на својата површина. Така, според нивното мислење, небесната сфера била најважниот елемент на универзумот. Со развојот на научното знаење, таквиот поглед на небесната сфера отпадна. Сепак, геометријата на небесната сфера утврдена во антиката, како резултат на развојот и подобрувањето, доби модерна форма, во која се користи во астрометријата.

Радиусот на небесната сфера може да се земе како што било: за да се поедностават геометриските односи, се претпоставува дека е еднаков на еден. Во зависност од проблемот што се решава, центарот на небесната сфера може да се постави на местото:

каде што се наоѓа набљудувачот (топоцентрична небесна сфера),

до центарот на Земјата (геоцентрична небесна сфера),

до центарот на одредена планета (небесната сфера во центарот на планетата),

до центарот на Сонцето (хелиоцентрична небесна сфера) или до која било друга точка во вселената.

Секое светло на небесната сфера одговара на точка во која е пресечена со права линија што го поврзува центарот на небесната сфера со светилката (со нејзиниот центар). При проучување на релативната положба и видливите движења на светилниците на небесната сфера, се избира еден или друг координатен систем), определен со главните точки и линии. Вторите обично се големи кругови на небесната сфера. Секој голем круг на сфера има два пола, дефинирани на него со краевите на дијаметарот нормален на рамнината на дадениот круг.

Имиња на најважните точки и лакови на небесната сфера

водоводна линија (или вертикална линија) - права линија што минува низ центрите на Земјата и небесната сфера. Водоводната линија се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - зенит , над главата на набљудувачот и надир - дијаметрално спротивна точка.

математички хоризонт - голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на линијата на водоводната линија. Рамнината на математичкиот хоризонт минува низ центарот на небесната сфера и ја дели нејзината површина на две половини: видливиза набљудувачот, со врвот во зенитот, и невидлив, со надирски врв. Математичкиот хоризонт може да не се совпаѓа со видливиот хоризонт поради нерамномерноста на површината на Земјата и различните висини на точките за набљудување, како и поради искривувањето на светлосните зраци во атмосферата.

Ориз. 4.1. Небесна сфера

светската оска - оската на привидна ротација на небесната сфера, паралелна со оската на Земјата.

Оската на светот се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - северниот пол на светот и јужниот пол на светот .

Небесен пол - точка на небесната сфера околу која се јавува привидно дневно движење на ѕвездите поради ротацијата на Земјата околу нејзината оска. Северниот небесен пол е во соѕвездието Мала Мечка, јужно во соѕвездието Октант. Како резултат прецесијаПоловите на светот се движат околу 20" годишно.

Висината на светскиот пол е еднаква на ширината на местото на набљудувачот. Светскиот пол, кој се наоѓа во надхоризонтскиот дел на сферата, се нарекува издигнат, додека другиот светски пол, кој се наоѓа во подхоризонтскиот дел на сферата, се нарекува низок.

Небесен екватор - голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на оската на светот. Небесниот екватор ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери: северно хемисфера , со својот врв на северниот небесен пол и Јужна хемисфера , со врв на јужниот небесен пол.

Небесниот екватор го пресекува математичкиот хоризонт во две точки: точка исток и точка запад . Источната точка е онаа во која точките на ротирачката небесна сфера го преминуваат математичкиот хоризонт, поминувајќи од невидливата хемисфера кон видливата.

небесен меридијан - голем круг на небесната сфера, чија рамнина минува низ водоводната линија и оската на светот. Небесниот меридијан ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери - источната хемисфера , со врв на источната точка и западната хемисфера , со врв на западната точка.

Пладневна линија - линија на пресек на рамнината на небесниот меридијан и рамнината на математичкиот хоризонт.

небесен меридијан го пресекува математичкиот хоризонт на две точки: северна точка и јужна точка . Северната точка е онаа што е поблиску до северниот пол на светот.

Еклиптика - траекторијата на привидното годишно движење на Сонцето во небесната сфера. Рамнината на еклиптиката се вкрстува со рамнината на небесниот екватор под агол ε = 23°26".

Еклиптиката се вкрстува со небесниот екватор во две точки - пролет и есен рамноденици . Во точката на пролетната рамноденица, Сонцето се движи од јужната хемисфера на небесната сфера кон северната, во точката на есенската рамноденица, од северната хемисфера на небесната сфера кон јужната.

Се викаат точките на еклиптиката кои се оддалечени 90° од рамнодениците точка лето краткоденица (на северната хемисфера) и точка зима краткоденица (на јужната хемисфера).

Оска еклиптика - дијаметарот на небесната сфера нормална на рамнината на еклиптиката.

4.2. Главни линии и рамнини на небесната сфера

Оската на еклиптиката се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - северниот еклиптички пол , лежејќи на северната хемисфера и јужен еклиптички пол, лежи на јужната хемисфера.

Алмукантарат (арапски круг со еднакви висини) светилници - мал круг на небесната сфера, кој минува низ светилката, чија рамнина е паралелна со рамнината на математичкиот хоризонт.

висински круг или вертикално круг или вертикално светилници - голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ зенитот, светлосниот и надирот.

Дневна паралела светилници - мал круг на небесната сфера, кој минува низ светилката, чија рамнина е паралелна со рамнината на небесниот екватор. Видливите дневни движења на светилниците се случуваат по дневни паралели.

Круг деклинација светилници - голем полукруг на небесната сфера, минувајќи низ половите на светот и светилката.

Круг еклиптика географска ширина , или едноставно кругот на географската ширина на светилникот - голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ половите на еклиптиката и светилката.

Круг галактички географска ширина светилници - голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ галактичките полови и светилникот.

2. АСТРОНОМСКИ КООРДИНАТИ СИСТЕМИ

Небесниот координатен систем се користи во астрономијата за да се опише положбата на светилниците на небото или точките на имагинарна небесна сфера. Координатите на светилниците или точките се дадени со две аголни вредности (или лаци) кои уникатно ја одредуваат положбата на објектите на небесната сфера. Така, небесниот координатен систем е сферичен координатен систем, во кој третата координата - растојанието - често е непозната и не игра улога.

Небесните координатни системи се разликуваат едни од други во изборот на главната рамнина. Во зависност од задачата, можеби е попогодно да се користи еден или друг систем. Најчесто користени се хоризонталните и екваторијалните координатни системи. Поретко - еклиптика, галактички и други.

Хоризонтален координатен систем

Хоризонталниот координатен систем (хоризонтален) е систем на небесни координати во кој главната рамнина е рамнината на математичкиот хоризонт, а половите се зенитот и надирот. Се користи при набљудување на ѕвезди и движење на небесните тела на Сончевиот систем на земја со голо око, преку двоглед или телескоп. Хоризонталните координати на планетите, Сонцето и ѕвездите постојано се менуваат во текот на денот поради дневната ротација на небесната сфера.

Линии и авиони

Хоризонталниот координатен систем е секогаш топоцентричен. Набљудувачот е секогаш во фиксна точка на површината на земјата (означена со О на сликата). Ќе претпоставиме дека набљудувачот е во северната хемисфера на Земјата на географска ширина φ. Со помош на водоводна линија, насоката кон зенитот (Z) се одредува како горната точка кон која е насочена водоводната линија, а надирот (Z ") како долната (под Земјата). линијата (ZZ") што ги поврзува зенитот и надирот се нарекува водоводна линија.

4.3. Хоризонтален координатен систем

Рамнината нормална на водоводната линија во точката O се нарекува рамнина на математичкиот хоризонт. На оваа рамнина, насоката кон југ (географски) и север се одредува, на пример, во насока на најкратката сенка од гномонот во текот на денот. Ќе биде најкратко точно напладне, а линијата (НС) што го поврзува југ со север се нарекува пладне. Точките на исток (Е) и запад (З) се земени 90 степени од јужната точка, соодветно, спротивно и во насока на стрелките на часовникот, гледано од зенитот. Така, NESW е рамнината на математичкиот хоризонт

Авионот што минува низ пладневните и водоводните линии (ZNZ "S) се вика рамнина на небесниот меридијан и авионот што минува низ небесното тело - вертикалната рамнина на дадено небесно тело . Големиот круг во кој таа ја преминува небесната сфера, наречена вертикала на небесно тело .

Во хоризонталниот координатен систем, една координата е или висина на ѕвезда ж, или неговиот зенитно растојание z. Друга координата е азимутот А.

Висина h светилки наречен лак на вертикалата на светилката од рамнината на математичкиот хоризонт до насоката на светилката. Висините се мерат во опсег од 0° до +90° до зенитот и од 0° до -90° до надирот.

Зенитното растојание z на светилките наречен вертикален лак на светилката од зенитот до светилката. Зенитските растојанија се бројат од 0° до 180° од зенит до надир.

Азимут А на светилката наречен лак на математичкиот хоризонт од точката на југ до вертикалата на ѕвездата. Азимутите се мерат во насока на дневната ротација на небесната сфера, односно на запад од јужната точка, во опсег од 0 ° до 360 °. Понекогаш азимутите се мерат од 0° до +180° на запад и од 0° до −180° на исток (во геодезијата, азимутите се мерат од северната точка).

Карактеристики на промена на координатите на небесните тела

Во текот на денот, ѕвездата опишува круг нормално на оската на светот (PP"), кој на географската ширина φ е наклонет кон математичкиот хоризонт под агол φ. Затоа, ќе се движи паралелно со математичкиот хоризонт само на φ еднаков до 90 степени, односно на Северниот Пол. Затоа, сите ѕвезди, видливи таму, нема да зајдат (вклучувајќи го и Сонцето за половина година, видете ја должината на денот) и нивната висина h ќе биде константна. На други географски широчини , ѕвездите достапни за набљудување во одредено време од годината се поделени на:

дојдовни и појдовни (h поминува низ 0 во текот на денот)

не-дојдовен (h е секогаш поголем од 0)

нерастечки (h е секогаш помал од 0)

Максималната висина h на ѕвезда ќе се набљудува еднаш дневно за време на еден од двата нејзини премини низ небесниот меридијан - горната кулминација, а минималната - за време на вториот од нив - долната кулминација. Од долната кон горната кулминација, висината h на ѕвездата се зголемува, од горната кон долната се намалува.

Прв екваторијален координатен систем

Во овој систем, главната рамнина е рамнината на небесниот екватор. Во овој случај, една координата е деклинација δ (поретко, поларното растојание p). Друга координата е часовниот агол t.

Деклинацијата δ на светилникот е лакот на кругот на деклинација од небесниот екватор до светилката, или аголот помеѓу рамнината на небесниот екватор и насоката кон светилката. Деклинациите се бројат од 0° до +90° до северниот небесен пол и од 0° до −90° до јужниот небесен пол.

4.4. Екваторијален координатен систем

Поларното растојание p на светилката е лакот на кругот на деклинација од северниот пол на светот до светилката, или аголот помеѓу оската на светот и насоката кон светилката. Поларните растојанија се мерат од 0° до 180° од северниот небесен пол кон југ.

Часовниот агол t на светилникот е лакот на небесниот екватор од горната точка на небесниот екватор (односно, точката на пресек на небесниот екватор со небесниот меридијан) до кругот на деклинација на светилникот, или диедрален агол помеѓу рамнините на небесниот меридијан и кругот на деклинација на светлото. Часовните агли се мерат во насока на дневната ротација на небесната сфера, односно западно од горната точка на небесниот екватор, кои се движат од 0 ° до 360 ° (во степени) или од 0h до 24h (во часови ). Понекогаш часовните агли се мерат од 0° до +180° (0h до +12h) на запад и од 0° до −180° (0h до −12h) на исток.

Втор екваторијален координатен систем

Во овој систем, како и во првиот екваторијален систем, главната рамнина е рамнината на небесниот екватор, а една координата е деклинацијата δ (поретко поларното растојание p). Друга координата е десната асцензија α. Правото воздигнување (RA, α) на светилката е лакот на небесниот екватор од пролетната рамноденица до кругот на деклинација на светилката, или аголот помеѓу насоката кон пролетната рамноденица и рамнината на кругот на деклинација на светилникот. Десните воздигнувања се бројат во насока спротивна на дневната ротација на небесната сфера, во опсег од 0° до 360° (во степени) или од 0 до 24 часа (во часови).

RA е астрономски еквивалент на географската должина на Земјата. И RA и географската должина го мерат аголот исток-запад долж екваторот; двете мерки се мерат од нултата точка на екваторот. За географска должина, нултата точка е главниот меридијан; за RA, нула е локацијата на небото каде што Сонцето го преминува небесниот екватор на пролетната рамноденица.

Деклинацијата (δ) во астрономијата е една од двете координати на екваторијалниот координатен систем. Тоа е еднакво на аголното растојание на небесната сфера од рамнината на небесниот екватор до светилката и обично се изразува во степени, минути и секунди на лак. Деклинацијата е позитивна северно од небесниот екватор и негативна југ. Деклинацијата секогаш има предзнак, дури и ако деклинацијата е позитивна.

Деклинацијата на небесниот објект што минува низ зенитот е еднаква на географската ширина на набљудувачот (претпоставувајќи дека северната географска ширина е +, а јужната географска ширина е негативна). На северната хемисфера на Земјата, за дадена ширина φ, небесни објекти со деклинација

δ > +90° − φ не одат подалеку од хоризонтот, па затоа се нарекуваат ненаместени. Ако деклинацијата на објектот δ

Еклиптички координатен систем

Во овој систем, главната рамнина е рамнината на еклиптиката. Во овој случај, едната координата е еклиптичката географска ширина β, а другата е еклиптичката должина λ.

4.5. Однос меѓу еклиптиката и вториот екваторијален координатен систем

Еклиптичката ширина β на светилникот е лакот на кругот на ширина од еклиптиката до светилката, или аголот помеѓу рамнината на еклиптиката и насоката кон светилката. Еклиптичките географски широчини се мерат од 0° до +90° до северниот еклиптички пол и од 0° до −90° до јужниот еклиптички пол.

Еклиптичката должина λ на светилката е лакот на еклиптиката од точката на пролетната рамноденица до кругот на географската ширина на светилникот, или аголот помеѓу насоката до точката на пролетната рамноденица и рамнината на кругот на географската ширина на светилникот. Еклиптичните должини се мерат во насока на очигледното годишно движење на Сонцето долж еклиптиката, односно источно од пролетната рамноденица во опсег од 0 ° до 360 °.

Галактички координатен систем

Во овој систем, главната рамнина е рамнината на нашата Галакси. Во овој случај, едната координата е галактичката географска ширина b, а другата е галактичката должина l.

4.6. Галактички и втор екваторијален координатен систем.

Галактичката географска ширина b на светилникот е лакот на кругот на галактичката ширина од еклиптиката до светилката, или аголот помеѓу рамнината на галактичкиот екватор и насоката кон светилката.

Галактичките географски широчини се мерат од 0° до +90° до северниот галактички пол и од 0° до −90° до јужниот галактички пол.

Галактичката должина l на светилникот е лакот на галактичкиот екватор од референтната точка C до кругот на галактичката географска ширина на светилникот, или аголот помеѓу насоката до референтната точка C и рамнината на кругот на галактичката ширина на светилникот. Галактичките должини се бројат спротивно од стрелките на часовникот кога се гледаат од северниот галактички пол, односно источно од референтната точка C, во опсег од 0° до 360°.

Референтната точка C се наоѓа во близина на насоката кон галактичкиот центар, но не се совпаѓа со него, бидејќи вториот, поради малото издигнување на сончевиот систем над рамнината на галактичкиот диск, лежи приближно 1 ° јужно од галактичкиот екватор . Референтната точка C е избрана така што точката на пресек на галактичките и небесните екватори со десната ацензија 280° има галактичка должина од 32,93192° (за епохата 2000 година).

Утврдени со нивните координати на небесната сфера. Еквивалентите на географската ширина и должина на небесната сфера (во вториот екваторијален координатен систем) се нарекуваат деклинација (мерено во степени од +90? до -90?) и директно искачување (мерено во часови од 0 до 24). Небесните полови лежат над половите на Земјата, додека небесниот екватор се наоѓа над Земјиниот екватор. На копнениот набљудувач му се чини како небесната сфера да се врти околу Земјата. Всушност, имагинарното движење на небесната сфера се должи на ротацијата на Земјата околу нејзината оска.

1. Историјата на концептот

Концептот на небесната сфера се појавил во античко време; се засноваше на впечатокот за постоење на куполно небо. Овој впечаток се должи на фактот што, како резултат на огромната оддалеченост на небесните тела, човечкото око не е во состојба да ги цени разликите во растојанијата до нив и тие изгледаат како да се подеднакво далечни. Кај античките народи, ова се поврзувало со присуството на вистинска сфера што го ограничува целиот свет и носи ѕвезди, Месечината и Сонцето на својата површина. Така, според нивното мислење, небесната сфера била најважниот елемент на универзумот. Со развојот на научното знаење, таквиот поглед на небесната сфера отпадна. Сепак, геометријата на небесната сфера, утврдена во антиката, како резултат на развојот и подобрувањето, доби модерна форма, во која се користи во астрометријата.

• на место на површината на Земјата каде што се наоѓа набљудувачот (небесната сфера е топоцентрична),
• во центарот на земјата (геоцентрична небесна сфера),
• во центарот на одредена планета (планета-центрична небесна сфера),
• во центарот на Сонцето (хелиоцентрична небесна сфера)
• во која било друга точка од просторот каде што се наоѓа набљудувачот (реален или хипотетички).

Секое светло на небесната сфера одговара на точка во која е пресечена со права линија што го поврзува центарот на небесната сфера со светилката (или со центарот на светилката, ако е голема, а не зашилена). За да се проучи релативната положба и видливите движења на светилниците на небесната сфера, се избира еден или друг систем на небесни координати, што се одредува според главните точки и линии. Вторите обично се големи кругови на небесната сфера. Секој голем круг на сфера има два пола, кои се дефинирани на неа со краевите на дијаметарот нормален на рамнината на овој круг.

2. Имиња на најважните точки и лакови на небесната сфера

2.1. водоводна линија

Водоводна линија (или вертикална линија) е права линија што минува низ центарот на небесната сфера и се совпаѓа со насоката на водоводната линија (вертикална) на точката на набљудување. За набљудувач на површината на Земјата, водовод поминува низ центарот на Земјата и точката на набљудување.

2.2. Зенит и надир

Водоводната линија се вкрстува со површината на небесната сфера во две точки - зенитот, над главата на набљудувачот и надирот - дијаметрално спротивната точка.

2.3. математички хоризонт

Математичкиот хоризонт е голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на линијата на водоводната линија. Математичкиот хоризонт ја дели површината на небесната сфера на две половини: видлива за набљудувачот, со врвот во зенитот и невидлива, со врвот на надирот. Математичкиот хоризонт, генерално кажано, не се совпаѓа со видливиот хоризонт поради нерамномерноста на површината на Земјата и различните висини на точките за набљудување, како и поради искривувањето на светлосните зраци во атмосферата.

2.4. светската оска

Оската на светот е дијаметарот околу кој ротира небесната сфера.

2.5. Полјаците на светот

Оската на светот се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - северниот небесен пол и јужниот небесен пол. Северниот пол е оној од кој се случува ротацијата на небесната сфера во насока на стрелките на часовникот, ако ја погледнете сферата однадвор. Ако ја погледнете небесната сфера одвнатре (што обично го правиме кога го набљудуваме ѕвезденото небо), тогаш во близина на северниот пол на светот се ротира спротивно од стрелките на часовникот, а во близина на јужниот пол на светот - во насока на стрелките на часовникот. .

2.6. Небесен екватор

Небесниот екватор е голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на оската на светот. Постои проекција на екваторот на земјата на небесната сфера. Небесниот екватор ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери: северната хемисфера, со нејзиниот врв на северниот небесен пол и јужната хемисфера, со нејзиниот врв на јужниот небесен пол.

2.7. Точки на изгрејсонце и зајдисонце

Небесниот екватор го пресекува математичкиот хоризонт на две точки: источната и западната точка. Точката на исчезнување е онаа од која точка на небесната сфера, поради нејзината ротација, го преминуваат математичкиот хоризонт, поминувајќи од невидливата хемисфера на видливата.

2.8. небесен меридијан

Небесниот меридијан е голем круг на небесната сфера, чија рамнина минува низ водоводната линија и оската на светот. Небесниот меридијан ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери - источната хемисфера, со врвот на источната точка и западната хемисфера, со врвот на западната точка.

2.9. пладне линија

Пладневна линија - линија на пресек на рамнината на небесниот меридијан и рамнината на математичкиот хоризонт.

2.10. Точки север и југ

Небесниот меридијан се вкрстува со математичкиот хоризонт на две точки: северната точка и јужната точка. Северната точка е онаа што е поблиску до северниот пол на светот.

2.11. Еклиптика

Еклиптиката е голем круг на небесната сфера, пресекот на небесната сфера и рамнината на земјината орбита. Еклиптиката е видливото годишно движење на Сонцето во небесната сфера. Рамнината на еклиптиката се вкрстува со рамнината на небесниот екватор под агол ε = 23? 26".

2.12. рамноденици

Еклиптиката се вкрстува со небесниот екватор во две точки - пролетната рамноденица и есенската рамноденица. Точката на пролетна рамноденица е точката во која Сонцето, во своето годишно движење, поминува од јужната хемисфера на небесната сфера кон северната. Во есенската рамноденица, Сонцето се движи од северната хемисфера на небесната сфера кон јужната.

2.13. Точки на солстициј

Точките на еклиптиката, кои се 90? од рамнодениците? се нарекуваат летна краткоденица (на северната хемисфера) и зимска краткоденица (на јужната хемисфера).

2.14. Оска на еклиптиката

Оската на еклиптиката е дијаметарот на небесната сфера, нормална на рамнината на еклиптиката.

2.15. еклиптични столбови

Оската на еклиптиката се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - северниот пол на еклиптиката лежи во северната хемисфера, а јужниот пол на еклиптиката лежи во јужната хемисфера.

2.16. Галактички полови и галактички екватор

Точка на небесната сфера со екваторијални координати α = 192.85948 ? β = 27,12825? се нарекува северен галактички пол, а точката дијаметрално спротивна од него се нарекува јужен галактички пол. Големиот круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на линијата што ги поврзува галактичките полови, се нарекува галактички екватор.

3. Имињата на лаците на небесната сфера, поврзани со положбата на светилниците

3.1. Алмукантарат

Алмукантарат е Арап. круг со еднакви висини. Алмукантар на светилката - мал круг на небесната сфера, кој минува низ светилката, чија рамнина е паралелна со рамнината на математичкиот хоризонт.

3.2. вертикален круг

Круг на висина или вертикален круг или вертикала на светилката - голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ зенитот, светлосниот и надирот.

3.3. Дневна паралела

Дневната паралела на светилникот е мал круг на небесната сфера што минува низ светилката, чија рамнина е паралелна со рамнината на небесниот екватор. Видливите дневни движења на светилниците се случуваат по дневни паралели.

3.4. навалување круг

Кругот на наклон на светлото е голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ половите на светот и светилката.

3.5. Кружни еклиптични ширини

Кругот на еклиптичките широчини, или едноставно кругот на ширината на светилникот, е голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ половите на еклиптиката и светилката.

3.6. Круг на галактичка ширина

Кругот на галактичката ширина на светилникот е голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ галактичките полови и светилникот.

Произволен радиус на кој се проектираат небесните тела: служи за решавање на различни астрометриски проблеми. Окото на набљудувачот се зема како центар на небесната сфера; во овој случај, набљудувачот може да се наоѓа и на површината на Земјата и на други точки во вселената (на пример, тој може да биде упатен до центарот на Земјата). За копнениот набљудувач, ротацијата на небесната сфера го репродуцира секојдневното движење на светилниците на небото.

Секое небесно тело одговара на точка на небесната сфера во која е вкрстена со права линија што го поврзува центарот на сферата со центарот на светилката. При проучување на позициите и привидните движења на светилниците на небесната сфера, се избира еден или друг систем на сферични координати. Пресметките на позициите на телата на небесната сфера се направени со помош на небесна механика и сферична тригонометрија и се предмет на сферична астрономија.

Приказна

Концептот на небесната сфера се појавил во античко време; се засноваше на визуелниот впечаток за постоењето на куполен свод. Овој впечаток се должи на фактот што, како резултат на огромната оддалеченост на небесните тела, човечкото око не е во состојба да ги цени разликите во растојанијата до нив и тие изгледаат како да се подеднакво далечни. Кај античките народи, ова се поврзувало со присуството на вистинска сфера што го ограничува целиот свет и носи бројни ѕвезди на својата површина. Така, според нивното мислење, небесната сфера била најважниот елемент на универзумот. Со развојот на научното знаење, таквиот поглед на небесната сфера отпадна. Сепак, геометријата на небесната сфера утврдена во антиката, како резултат на развојот и подобрувањето, доби модерна форма, во која се користи во астрометријата.

Елементи на небесната сфера

Водоводна линија и сродни концепти

водоводна линија(или вертикална линија) - права линија што минува низ центарот на небесната сфера и се совпаѓа со насоката на линијата на водоводот на точката на набљудување. Водоводната линија се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - зенитнад главата на набљудувачот и надирпод нозете на набљудувачот.

Вистински (математички или астрономски) хоризонт- голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на линијата на водоводната линија. Вистинскиот хоризонт ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери: видлива хемисферасо врвот во зенитот и невидлива хемисферасо врвот во надирот. Вистинскиот хоризонт не се совпаѓа со видливиот хоризонт поради издигнувањето на точката на набљудување над површината на земјата, како и поради искривувањето на светлосните зраци во атмосферата.

висински круг,или вертикално,светилници - голем полукруг на небесната сфера, кој минува низ светилката, зенитот и надирот. Алмукантарат(арап. „круг со еднакви висини“) - мал круг на небесната сфера, чија рамнина е паралелна со рамнината на математичкиот хоризонт. Висинските кругови и алмукантарата формираат координатна мрежа што ги поставува хоризонталните координати на светилката.

Дневна ротација на небесната сфера и сродни концепти

светската оска- имагинарна линија што минува низ центарот на светот, околу која ротира небесната сфера. Оската на светот се вкрстува со површината на небесната сфера на две точки - северниот пол на светоти јужниот пол на светот. Вртењето на небесната сфера се случува спротивно од стрелките на часовникот околу северниот пол, кога се гледа од внатрешноста на небесната сфера.

Небесен екватор- голем круг на небесната сфера, чија рамнина е нормална на оската на светот и минува низ центарот на небесната сфера. Небесниот екватор ја дели небесната сфера на две хемисфери: севернои јужна.

Светлосен круг на деклинација- голем круг на небесната сфера, минувајќи низ половите на светот и оваа светилка.

Дневна паралела- мал круг на небесната сфера, чија рамнина е паралелна со рамнината на небесниот екватор. Видливите дневни движења на светилниците се случуваат по дневни паралели. Кругови на деклинација и дневни паралели формираат координатна мрежа на небесната сфера што ги поставува екваторијалните координати на ѕвездата.

Термини родени на пресекот на концептите „Plumb line“ и „Rotation of the nepes сфера“

Небесниот екватор го пресекува математичкиот хоризонт на источна точкаи западна точка. Точката на исток е онаа во која точките на ротирачката небесна сфера се издигнуваат од хоризонтот. Висинскиот полукруг што минува низ источната точка се нарекува прва вертикална.

небесен меридијан- голем круг на небесната сфера, чија рамнина минува низ водоводната линија и оската на светот. Небесниот меридијан ја дели површината на небесната сфера на две хемисфери: источната хемисфераи западната хемисфера.

пладне линија- линијата на пресек на рамнината на небесниот меридијан и рамнината на математичкиот хоризонт. Пладневната линија и небесниот меридијан го преминуваат математичкиот хоризонт на две точки: северна точкаи јужна точка. Северната точка е онаа што е поблиску до северниот пол на светот.

Годишно движење на Сонцето во небесната сфера и сродни концепти

Еклиптика- голем круг на небесната сфера, по кој се јавува привидното годишно движење на Сонцето. Рамнината на еклиптиката се вкрстува со рамнината на небесниот екватор под агол ε = 23°26".

Двете точки каде еклиптиката го пресекува небесниот екватор се нарекуваат рамноденици. AT пролетна рамноденицаСонцето во своето годишно движење поминува од јужната хемисфера на небесната сфера на северната; во точка на есенската рамноденицаод северната хемисфера до јужната. Правата што минува низ овие две точки се нарекува рамноденици. Две точки на еклиптиката кои се оддалечени 90 ° од рамнодениците и со тоа колку што е можно подалеку од небесниот екватор се нарекуваат солстични точки. Точка на летна краткоденицасе наоѓа на северната хемисфера точка на зимска краткоденица- во јужната хемисфера. Овие четири точки се означени со симболите на зодијакот, што одговараат на

Основни елементи на небесната сфера

Небото му се појавува на набљудувачот како сферична купола што го опкружува од сите страни. Во овој поглед, дури и во античко време, се појави концептот на небесната сфера (сводот на небото) и беа утврдени нејзините главни елементи.

небесна сфераСе нарекува имагинарна сфера со произволен радиус, на чија внатрешна површина, како што му се чини на набљудувачот, се наоѓаат небесни тела. На набљудувачот секогаш му се чини дека е во центарот на небесната сфера (т.е. на сл. 1.1).

Ориз. 1.1. Основни елементи на небесната сфера

Набљудувачот нека држи линија во рацете - мала масивна тежина на конец. Насоката на оваа нишка се нарекува водоводна линија. Нацртајте ја линијата низ центарот на небесната сфера. Ќе ја пресече оваа сфера на две дијаметрално спротивни точки, наречени зенити надир. Зенитот е точно над главата на набљудувачот, а надирот е скриен од површината на земјата.

Дозволете ни да нацртаме рамнина нормална на водоводната линија низ центарот на небесната сфера. Ќе ја премине сферата во голем круг наречен математичкиили вистински хоризонт. (Потсетиме дека се нарекува круг формиран од дел од сфера со рамнина што минува низ центарот големо; ако рамнината ја пресече сферата без да помине низ нејзиниот центар, тогаш се формира делот мал круг). Математичкиот хоризонт е паралелен со видливиот хоризонт на набљудувачот, но не се совпаѓа со него.

Низ центарот на небесната сфера повлекуваме оска паралелна на оската на ротација на Земјата и повикуваме оска на светот(на латински - Axis Mundi). Оската на светот ја преминува небесната сфера на две дијаметрално спротивни точки, наречени половите на светот.Постојат два пола на светот - севернои јужна. Северниот пол на светот се смета за оној во однос на кој дневната ротација на небесната сфера, која произлегува од ротацијата на Земјата околу нејзината оска, се случува спротивно од стрелките на часовникот, ако го погледнете небото од внатрешноста на небесната сфера ( како што гледаме). Во близина на северниот пол на светот се наоѓа Северната ѕвезда - Мала Мечка - најсветлата ѕвезда во ова соѕвездие.

Спротивно на популарното верување, Поларис не е најсветлата ѕвезда на небото. Има втора магнитуда и не припаѓа на најсјајните ѕвезди. Неискусен набљудувач веројатно нема брзо да го најде на небото. Не е лесно да се бара Северна ѕвезда со карактеристичната фигура на кофата Мала Мечка - останатите ѕвезди од ова соѕвездие се дури и послаби од Ѕвездата Северна и не можат да бидат сигурни знаменитости. Најлесно е за набљудувач почетник да ја пронајде Северната ѕвезда на небото, водена од ѕвездите на блиското светло соѕвездие Голема Мечка (сл. 1.2). Ако ментално ги поврзете двете екстремни ѕвезди на корпата Голема Мечка и продолжите со права линија додека не се пресече со првата, повеќе или помалку забележлива ѕвезда, тогаш ова ќе биде ѕвездата Северна. Растојанието на небото од ѕвездата на Големата Мечка до Поларната е околу пет пати од растојанието помеѓу ѕвездите и Големата Мечка.

Ориз. 1.2. Кружни соѕвездија Голема Мечка
и Мала Мечка

Јужниот пол на светот е означен на небото со едвај видливата ѕвезда Сигма Октанта.

Точката на математичкиот хоризонт најблиску до северниот небесен пол се нарекува северна точка. Најдалечната точка на вистинскиот хоризонт од северниот небесен пол е јужна точка. Се наоѓа и најблиску до јужниот пол на светот. Линија во рамнината на математичкиот хоризонт што минува низ центарот на небесната сфера и покажува север и југ се нарекува пладне линија.

Ајде да нацртаме рамнина низ центарот на небесната сфера нормална на оската на светот. Ќе ја премине сферата во голем круг наречен небесен екватор. Небесниот екватор се вкрстува со вистинскиот хоризонт на две дијаметрално спротивни точки истоки запад. Небесниот екватор ја дели небесната сфера на две половини - Северната хемисферасо врв на северниот небесен пол и Јужна хемисферасо врв на јужниот небесен пол. Рамнината на небесниот екватор е паралелна со рамнината на екваторот на земјата.

Се нарекуваат точките север, југ, запад и исток страни на хоризонтот.

Голем круг на небесната сфера минува низ небесните полови и зенит и надир Na, се нарекува небесен меридијан. Рамнината на небесниот меридијан се совпаѓа со рамнината на земјиниот меридијан на набљудувачот и е нормална на рамнините на математичкиот хоризонт и небесниот екватор. Небесниот меридијан ја дели небесната сфера на две хемисфери - источна, со врв на источната точка , и западна, со врв на западната точка . Небесниот меридијан го преминува математичкиот хоризонт на точките север и југ. На ова се заснова методот на ориентација со ѕвезди на површината на земјата. Ако ментално ја поврзете зенитната точка, која лежи над главата на набљудувачот, со Северната ѕвезда и ја продолжите оваа линија понатаму, тогаш точката на нејзиното вкрстување со хоризонтот ќе биде северната точка. Небесниот меридијан го преминува математичкиот хоризонт по пладневната линија.

Се нарекува мал круг паралелен со вистинскиот хоризонт алмукантарат(на арапски - круг со еднакви висини). На небесната сфера, можете да потрошите онолку алмукантарати колку што сакате.

Се нарекуваат мали кругови паралелни на небесниот екватор небесни паралели, исто така ги има бескрајно многу. Дневното движење на ѕвездите се случува по небесните паралели.

Се нарекуваат големите кругови на небесната сфера што минуваат низ зенитот и надирот висински круговиили вертикални кругови (вертикали). Вертикален круг што минува низ точките исток и запад В, се нарекува прва вертикална. Вертикалните рамнини се нормални на математичкиот хоризонт и алмукантаратите.

Содржината на статијата

НЕБЕСКА СФЕРА.Кога го набљудуваме небото, сите астрономски објекти изгледаат како да се наоѓаат на површина во облик на купола, во чиј центар се наоѓа набљудувачот. Оваа имагинарна купола ја формира горната половина на имагинарната сфера, која се нарекува „небесна сфера“. Тој игра фундаментална улога во укажувањето на положбата на астрономските објекти.

Иако Месечината, планетите, Сонцето и ѕвездите се на различни растојанија од нас, дури и најблиските од нив се толку далеку што не можеме да ја процениме нивната оддалеченост со око. Насоката кон ѕвездата не се менува додека се движиме низ површината на Земјата. (Точно, малку се менува додека Земјата се движи по нејзината орбита, но ова паралактичко поместување може да се забележи само со помош на најточните инструменти.)

Ни се чини дека небесната сфера ротира, бидејќи светилниците се издигнуваат на исток и заоѓаат на запад. Причината за тоа е ротацијата на Земјата од запад кон исток. Очигледната ротација на небесната сфера се случува околу имагинарна оска која ја продолжува оската на ротација на Земјата. Оваа оска ја пресекува небесната сфера на две точки, наречени северниот и јужниот „пол на светот“. Северниот небесен пол лежи околу еден степен од Северната ѕвезда, а нема светли ѕвезди во близина на јужниот пол.

Оската на ротација на Земјата е наклонета за околу 23,5 ° во однос на нормалното нацртано на рамнината на земјината орбита (до рамнината на еклиптиката). Пресекот на оваа рамнина со небесната сфера дава круг - еклиптиката, привидната патека на Сонцето за една година. Ориентацијата на земјината оска во вселената речиси не се менува. Така, секоја година во јуни, кога северниот крај на оската е наклонет кон Сонцето, се издигнува високо на небото на северната хемисфера, каде деновите стануваат долги, а ноќите кратки. Откако се пресели на спротивната страна на орбитата во декември, Земјата се свртува кон Сонцето со јужната хемисфера, а на нашиот север деновите стануваат кратки, а ноќите долги.

Сепак, под влијание на сончевата и лунарната привлечност, ориентацијата на земјината оска сè уште постепено се менува. Главното движење на оската, предизвикано од влијанието на Сонцето и Месечината врз екваторијалната испакнатост на Земјата, се нарекува прецесија. Како резултат на прецесија, земјината оска полека ротира околу нормалната на орбиталната рамнина, опишувајќи конус со радиус од 23,5° за 26 илјади години. Поради оваа причина, за неколку векови полот повеќе нема да биде во близина на ѕвездата Северна. Покрај тоа, оската на Земјата прави мали флуктуации, наречени нутација и поврзани со елиптичноста на орбитите на Земјата и Месечината, како и со фактот дека рамнината на орбитата на Месечината е малку наклонета кон рамнината на орбитата на Земјата.

Како што веќе знаеме, изгледот на небесната сфера во текот на ноќта се менува поради ротацијата на Земјата околу нејзината оска. Но, дури и ако го набљудувате небото во исто време во текот на годината, неговиот изглед ќе се промени поради ротацијата на Земјата околу Сонцето. Потребно е околу. 365 1/4 дена - околу еден степен на ден. Патем, ден, поточно сончев ден, е времето во кое Земјата ротира еднаш околу својата оска во однос на Сонцето. Се состои од времето што и е потребно на Земјата да ротира околу ѕвездите („сидерален ден“), плус мала количина на време - околу четири минути - за да се компензира за орбиталното движење на Земјата за еден степен дневно. Така, за една година прибл. 365 1/4 соларни денови и прибл. 366 1/4 ѕвезда.

Кога се гледаат од одредена точка на Земјата, ѕвездите лоцирани во близина на половите се или секогаш над хоризонтот или никогаш не се издигнуваат над него. Сите други ѕвезди изгреваат и заоѓаат, а секој ден изгревањето и заоѓањето на секоја ѕвезда се случува 4 минути порано од претходниот ден. Некои ѕвезди и соѕвездија се издигнуваат на небото ноќе во текот на зимата - ние ги нарекуваме "зима", а други - "лето".

Така, погледот на небесната сфера се одредува со три пати: времето од денот поврзано со ротацијата на Земјата; време од годината поврзано со циркулацијата околу сонцето; епоха поврзана со прецесија (иако последниот ефект е тешко забележлив „со око“ дури и по 100 години).

Координатни системи.

Постојат различни начини за означување на положбата на објектите на небесната сфера. Секој од нив е погоден за задачи од одреден тип.

Алт-азимут систем.

За да се означи позицијата на објектот на небото во однос на земните објекти што го опкружуваат набљудувачот, се користи „алт-азимут“ или „хоризонтален“ координатен систем. Го означува аголното растојание на објектот над хоризонтот, наречено „височина“, како и неговиот „азимут“ - аголното растојание долж хоризонтот од условна точка до точка директно под објектот. Во астрономијата, азимутот се мери од точка југ кон запад, а во геодезијата и навигацијата, од точка север кон исток. Затоа, пред да го користите азимутот, треба да дознаете во кој систем е означен. Точката на небото директно над главата има висина од 90 ° и се нарекува „зенит“, а точката дијаметрално спротивна од неа (под стапалата) се нарекува „надир“. За многу задачи, важен е голем круг на небесната сфера, наречен „небесен меридијан“; минува низ зенитот, надирскиот и небесниот пол и го преминува хоризонтот на точките север и југ.

екваторијален систем.

Поради ротацијата на Земјата, ѕвездите постојано се движат во однос на хоризонтот и кардиналните точки, а нивните координати во хоризонталниот систем се менуваат. Но, за некои задачи на астрономијата, координатниот систем мора да биде независен од позицијата на набљудувачот и времето од денот. Таквиот систем се нарекува „екваторијален“; неговите координати личат на географски широчини и должини. Во него, рамнината на земјиниот екватор, проширена до пресекот со небесната сфера, го поставува главниот круг - „небесниот екватор“. „Опаѓањето“ на ѕвездата наликува на географската ширина и се мери според нејзиното аголно растојание северно или јужно од небесниот екватор. Ако ѕвездата е видлива точно во зенитот, тогаш географската ширина на местото на набљудување е еднаква на деклинацијата на ѕвездата. Географската должина одговара на „десното вознесување“ на ѕвездата. Се мери источно од пресечната точка на еклиптиката со небесниот екватор, по кој Сонцето поминува во март, на денот на почетокот на пролетта на северната хемисфера и есента на јужната хемисфера. Оваа точка, важна за астрономијата, се нарекува „прва точка на Овен“, или „точка на пролетната рамноденица“ и се означува со знакот. Вредностите на десното воздигнување обично се даваат во часови и минути, земајќи ги предвид 24 часа како 360°.

Екваторијалниот систем се користи при набљудување со телескопи. Телескопот е инсталиран така што може да ротира од исток кон запад околу оската насочена кон небесниот пол, со што се компензира ротацијата на Земјата.

други системи.

За некои цели, се користат и други координатни системи на небесната сфера. На пример, кога го проучуваат движењето на телата во Сончевиот систем, тие користат координатен систем чија главна рамнина е рамнината на земјината орбита. Структурата на Галаксијата се проучува во координатен систем, чија главна рамнина е екваторијалната рамнина на Галаксијата, претставена на небото со круг што минува по Млечниот Пат.

Споредба на координатни системи.

Најважните детали за хоризонталниот и екваторијалниот систем се прикажани на сликите. Во табелата овие системи се споредуваат со географскиот координатен систем.

Премин од еден систем во друг.

Честопати има потреба да се пресметаат нејзините екваторијални координати од алт-азимут координатите на ѕвездата, и обратно. За да го направите ова, неопходно е да се знае моментот на набљудување и положбата на набљудувачот на Земјата. Математички, проблемот е решен со помош на сферичен триаголник со темиња во зенитот, северниот небесен пол и ѕвездата X; се нарекува „астрономски триаголник“.

Аголот со врвот на северниот пол на светот помеѓу меридијанот на набљудувачот и насоката кон која било точка на небесната сфера се нарекува „часовен агол“ на оваа точка; се мери западно од меридијанот. Часовниот агол на пролетната рамноденица, изразен во часови, минути и секунди, се нарекува „сидерално време“ (Si. T. - сидерално време) на точката на набљудување. И бидејќи десната искачување на ѕвездата е и поларниот агол помеѓу насоката кон неа и пролетната рамноденица, тогаш сиреалното време е еднакво на десната искачување на сите точки што лежат на меридијанот на набљудувачот.

Така, часовниот агол на која било точка на небесната сфера е еднаков на разликата помеѓу сидералното време и неговото право вознесување:

Нека биде географската ширина на набљудувачот ј. Дадени се екваторијалните координати на ѕвезда аи г, потоа неговите хоризонтални координати аи може да се пресмета со помош на следните формули:

Можете да ја решите и инверзната задача: според измерените вредности аи ч, знаејќи го времето, пресметај аи г. деклинација гсе пресметува директно од последната формула, па од претпоследната се пресметува Х, и од првиот, ако се знае сидерално време, тогаш а.

Претставување на небесната сфера.

Со векови, научниците бараа најдобар начин да ја претстават небесната сфера за проучување или демонстрација. Беа предложени два типа на модели: дводимензионални и тридимензионални.

Небесната сфера може да се прикаже на рамнина на ист начин како што е прикажана сферичната Земја на картите. Во двата случаи, мора да се избере геометриски систем за проекција. Првиот обид да се претстават делови од небесната сфера на авион беа резби од карпи со ѕвездени конфигурации во пештерите на античките луѓе. Во денешно време, постојат различни ѕвездени карти објавени во форма на рачно нацртани или фотографски ѕвездени атласи кои го покриваат целото небо.

Античките кинески и грчки астрономи ја претставувале небесната сфера во модел познат како „вооружена сфера“. Се состои од метални кругови или прстени поврзани заедно за да се прикажат најважните кругови на небесната сфера. Сега често се користат ѕвездени глобуси, на кои се означени позициите на ѕвездите и главните кругови на небесната сфера. Армиларните сфери и глобуси имаат заеднички недостаток: положбата на ѕвездите и ознаките на круговите се означени на нивната надворешна, конвексна страна, која ја гледаме однадвор, додека небото го гледаме „однатре“, а ѕвездите ни изгледаат поставени на конкавната страна на небесната сфера. Ова понекогаш доведува до конфузија во насоките на движење на ѕвездите и фигурите на соѕвездијата.

Планетариумот дава најреална претстава за небесната сфера. Оптичката проекција на ѕвездите на хемисферичен екран одвнатре овозможува многу прецизно да се репродуцира изгледот на небото и сите видови движења на светилниците на него.