Laboratory work "Mga pangunahing elemento ng celestial sphere. Celestial sphere

Paksa 4. HEAVENLY SPHERE. MGA ASTRONOMIC COORDINATE SYSTEMS

4.1. CELESTIAL SPHERE

Celestial sphere - isang haka-haka na globo ng di-makatwirang radius, kung saan nakaharap ang mga celestial body. Nagsisilbi para sa paglutas ng iba't ibang mga problema sa astrometric. Bilang isang patakaran, ang mata ng nagmamasid ay kinuha bilang sentro ng celestial sphere. Para sa isang tagamasid sa ibabaw ng Earth, ang pag-ikot ng celestial sphere ay nagpaparami ng araw-araw na paggalaw ng mga luminaries sa kalangitan.

Ang konsepto ng celestial sphere ay lumitaw noong sinaunang panahon; ito ay batay sa biswal na impresyon ng pagkakaroon ng isang may domed na kalangitan. Ang impresyon na ito ay dahil sa ang katunayan na, bilang isang resulta ng napakalaking kalayuan ng mga celestial na katawan, ang mata ng tao ay hindi kayang pahalagahan ang mga pagkakaiba sa mga distansya sa kanila, at lumilitaw na sila ay pantay na malayo. Sa mga sinaunang tao, ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng isang tunay na globo na nagbubuklod sa buong mundo at nagdadala ng maraming bituin sa ibabaw nito. Kaya, sa kanilang pananaw, ang celestial sphere ang pinakamahalagang elemento ng uniberso. Sa pag-unlad ng kaalamang pang-agham, ang gayong pananaw sa celestial sphere ay nawala. Gayunpaman, ang geometry ng celestial sphere na inilatag noong unang panahon, bilang isang resulta ng pag-unlad at pagpapabuti, ay nakatanggap ng isang modernong anyo, kung saan ito ay ginagamit sa astrometry.

Ang radius ng celestial sphere ay maaaring kunin bilang anumang bagay: upang gawing simple ang mga geometric na relasyon, ito ay ipinapalagay na katumbas ng isa. Depende sa problemang nalulutas, ang sentro ng celestial sphere ay maaaring ilagay sa lugar:

kung saan matatagpuan ang nagmamasid (topocentric celestial sphere),

sa gitna ng Earth (geocentric celestial sphere),

sa gitna ng isang partikular na planeta (planet-centric celestial sphere),

sa gitna ng Araw (heliocentric celestial sphere) o sa anumang iba pang punto sa kalawakan.

Ang bawat luminary sa celestial sphere ay tumutugma sa isang punto kung saan ito ay tinawid ng isang tuwid na linya na nagkokonekta sa gitna ng celestial sphere sa luminary (kasama ang gitna nito). Kapag pinag-aaralan ang kamag-anak na posisyon at nakikitang paggalaw ng mga luminaries sa celestial sphere, ang isa o isa pang coordinate system ay pinili), na tinutukoy ng mga pangunahing punto at linya. Ang huli ay karaniwang malalaking bilog ng celestial sphere. Ang bawat malaking bilog ng isang globo ay may dalawang pole, na tinukoy dito sa pamamagitan ng mga dulo ng isang diameter na patayo sa eroplano ng ibinigay na bilog.

Mga pangalan ng pinakamahalagang punto at arko sa celestial sphere

linya ng tubo (o patayong linya) - isang tuwid na linya na dumadaan sa mga sentro ng Earth at celestial sphere. Ang plumb line ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - zenith , sa itaas ng ulo ng tagamasid, at nadir - diametrically kabaligtaran punto.

abot-tanaw sa matematika - isang mahusay na bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay patayo sa linya ng tubo. Ang eroplano ng mathematical horizon ay dumadaan sa gitna ng celestial sphere at hinahati ang ibabaw nito sa dalawang halves: nakikita para sa tagamasid, na may tuktok sa zenith, at hindi nakikita, na may nadir na tuktok. Ang mathematical horizon ay maaaring hindi tumutugma sa nakikitang horizon dahil sa hindi pantay ng ibabaw ng Earth at ang iba't ibang taas ng mga observation point, pati na rin ang curvature ng light rays sa atmosphere.

kanin. 4.1. Celestial sphere

axis ng mundo - ang axis ng maliwanag na pag-ikot ng celestial sphere, parallel sa axis ng Earth.

Ang axis ng mundo ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - north pole ng mundo at timog pole ng mundo .

Celestial poste - isang punto sa celestial sphere kung saan nangyayari ang maliwanag na araw-araw na paggalaw ng mga bituin dahil sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito. Ang north celestial pole ay nasa constellation Ursa Minor, timog sa konstelasyon Octant. Ang resulta pangunguna Ang mga poste ng mundo ay gumagalaw nang humigit-kumulang 20" bawat taon.

Ang taas ng poste ng mundo ay katumbas ng latitude ng lugar ng nagmamasid. Ang poste ng mundo, na matatagpuan sa itaas na abot-tanaw na bahagi ng globo, ay tinatawag na nakataas, habang ang ibang poste ng mundo, na matatagpuan sa sub-horizon na bahagi ng globo, ay tinatawag na mababa.

Celestial equator - isang malaking bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay patayo sa axis ng mundo. Hinahati ng celestial equator ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere: hilaga hemisphere , na may tuktok nito sa north celestial pole, at Southern Hemisphere , na may tuktok sa timog celestial pole.

Ang celestial equator ay nag-intersect sa mathematical horizon sa dalawang punto: punto silangan at punto kanluran . Ang silangang punto ay ang punto kung saan ang mga punto ng umiikot na celestial sphere ay tumatawid sa mathematical horizon, na dumadaan mula sa invisible hemisphere hanggang sa nakikita.

meridian ng langit - isang malaking bilog ng celestial sphere, ang eroplano kung saan dumadaan sa plumb line at axis ng mundo. Hinahati ng celestial meridian ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere - silangang hemisphere , na may tugatog sa silangang punto, at western hemisphere , na may tuktok sa kanlurang punto.

Linya sa tanghali - linya ng intersection ng eroplano ng celestial meridian at ang eroplano ng mathematical horizon.

meridian ng langit intersects ang mathematical horizon sa dalawang punto: Hilagang parte at timog na punto . Ang hilagang punto ay ang isa na mas malapit sa north pole ng mundo.

Ecliptic - ang tilapon ng maliwanag na taunang paggalaw ng Araw sa celestial sphere. Ang eroplano ng ecliptic ay bumalandra sa eroplano ng celestial equator sa isang anggulo ε = 23°26".

Ang ecliptic ay bumalandra sa celestial equator sa dalawang punto - tagsibol at taglagas mga equinox . Sa punto ng vernal equinox, ang Araw ay gumagalaw mula sa southern hemisphere ng celestial sphere patungo sa northern one, sa punto ng autumn equinox, mula sa northern hemisphere ng celestial sphere hanggang sa southern one.

Ang mga punto sa ecliptic na 90° mula sa mga equinox ay tinatawag tuldok tag-init solstice (sa hilagang hemisphere) at tuldok taglamig solstice (sa southern hemisphere).

Aksis ecliptic - ang diameter ng celestial sphere na patayo sa eroplano ng ecliptic.

4.2. Mga pangunahing linya at eroplano ng celestial sphere

Ang axis ng ecliptic ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - north ecliptic pole , nakahiga sa hilagang hemisphere, at south ecliptic pole, nakahiga sa southern hemisphere.

Almukantarat (Arabic na bilog ng pantay na taas) luminaries - isang maliit na bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa luminary, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng mathematical horizon.

bilog sa taas o patayo isang bilog o patayo mga ilaw - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa zenith, ang luminary at ang nadir.

Araw-araw na parallel luminaries - isang maliit na bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa luminary, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng celestial equator. Ang nakikitang pang-araw-araw na paggalaw ng mga luminaries ay nangyayari kasama ang mga pang-araw-araw na parallel.

Isang bilog deklinasyon luminaries - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga pole ng mundo at luminary.

Isang bilog ecliptic latitude , o simpleng bilog ng latitude ng luminary - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga pole ng ecliptic at luminary.

Isang bilog galactic latitude luminaries - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga galactic pole at luminary.

2. MGA ASTRONOMIC COORDINATE SYSTEMS

Ang celestial coordinate system ay ginagamit sa astronomiya upang ilarawan ang posisyon ng mga luminaries sa kalangitan o mga punto sa isang haka-haka na celestial sphere. Ang mga coordinate ng mga luminaries o mga punto ay ibinibigay ng dalawang angular na halaga (o mga arko) na natatanging tumutukoy sa posisyon ng mga bagay sa celestial sphere. Kaya, ang celestial coordinate system ay isang spherical coordinate system, kung saan ang ikatlong coordinate - distance - ay madalas na hindi kilala at hindi gumaganap ng isang papel.

Ang mga celestial coordinate system ay naiiba sa bawat isa sa pagpili ng pangunahing eroplano. Depende sa gawaing nasa kamay, maaaring mas maginhawang gamitin ang isang sistema o ang isa pa. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay mga horizontal at equatorial coordinate system. Mas madalas - ecliptic, galactic at iba pa.

Pahalang na sistema ng coordinate

Ang horizontal coordinate system (horizontal) ay isang sistema ng celestial coordinates kung saan ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng mathematical horizon, at ang mga pole ay ang zenith at nadir. Ginagamit ito sa mga obserbasyon ng mga bituin at paggalaw ng mga celestial na katawan ng solar system sa lupa gamit ang mata, sa pamamagitan ng binocular o teleskopyo. Ang mga pahalang na coordinate ng mga planeta, Araw at mga bituin ay patuloy na nagbabago sa araw dahil sa araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere.

Mga linya at eroplano

Ang horizontal coordinate system ay palaging topocentric. Ang tagamasid ay palaging nasa isang nakapirming punto sa ibabaw ng mundo (minarkahan ng O sa pigura). Ipagpalagay natin na ang nagmamasid ay nasa Northern Hemisphere ng Earth sa latitude φ. Sa tulong ng isang plumb line, ang direksyon patungo sa zenith (Z) ay tinutukoy bilang ang itaas na punto kung saan ang plumb line ay nakadirekta, at ang nadir (Z ") bilang ang mas mababang isa (sa ilalim ng Earth). Samakatuwid, ang linya (ZZ") na nagkokonekta sa zenith at nadir ay tinatawag na plumb line.

4.3. Pahalang na sistema ng coordinate

Ang eroplanong patayo sa linya ng tubo sa puntong O ay tinatawag na eroplano ng mathematical horizon. Sa eroplanong ito, ang direksyon sa timog (heograpikal) at hilaga ay tinutukoy, halimbawa, sa direksyon ng pinakamaikling anino mula sa gnomon sa araw. Ito ay magiging pinakamaikli sa totoong tanghali, at ang linya (NS) na nagkokonekta sa timog hanggang hilaga ay tinatawag na linya ng tanghali. Ang silangan (E) at kanluran (W) na mga punto ay kinukuha ng 90 degrees mula sa timog na punto, ayon sa pagkakabanggit, counterclockwise at clockwise, ayon sa pagtingin mula sa zenith. Kaya, ang NESW ay ang eroplano ng mathematical horizon

Ang eroplanong dumadaan sa tanghali at mga linya ng tubo (ZNZ "S) ay tinatawag eroplano ng celestial meridian , at ang eroplanong dumadaan sa celestial body - ang patayong eroplano ng isang ibinigay na celestial body . Ang malaking bilog kung saan siya tumatawid sa celestial sphere, tinatawag na patayo ng isang celestial body .

Sa horizontal coordinate system, ang isang coordinate ay alinman taas ng bituin h, o kanya zenith distance z. Ang isa pang coordinate ay ang azimuth A.

Taas h luminaries tinatawag na arko ng patayo ng luminary mula sa eroplano ng mathematical horizon hanggang sa direksyon ng luminary. Ang mga taas ay sinusukat sa loob ng saklaw mula 0° hanggang +90° hanggang sa zenith at mula 0° hanggang −90° hanggang sa nadir.

Ang zenith distance z ng mga luminaries tinatawag na vertical arc ng luminary mula sa zenith hanggang sa luminary. Ang mga distansya ng zenith ay binibilang mula 0° hanggang 180° mula zenith hanggang nadir.

Azimuth A ng luminary tinatawag na arko ng mathematical horizon mula sa punto ng timog hanggang sa patayo ng bituin. Ang mga Azimuth ay sinusukat sa direksyon ng pang-araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere, iyon ay, sa kanluran ng timog na punto, sa saklaw mula 0 ° hanggang 360 °. Minsan ang mga azimuth ay sinusukat mula 0° hanggang +180° sa kanluran at mula 0° hanggang −180° sa silangan (sa geodesy, ang mga azimuth ay sinusukat mula sa hilagang punto).

Mga tampok ng pagbabago ng mga coordinate ng mga celestial body

Sa araw, inilalarawan ng bituin ang isang bilog na patayo sa axis ng mundo (PP"), na sa latitude φ ay nakakiling sa mathematical horizon sa isang anggulo φ. Samakatuwid, ito ay lilipat parallel sa mathematical horizon lamang sa φ equal sa 90 degrees, iyon ay, sa North Pole. Samakatuwid, ang lahat ng mga bituin, na nakikita doon, ay hindi lulubog (kabilang ang Araw sa kalahating taon, tingnan ang haba ng araw) at ang kanilang taas h ay magiging pare-pareho. Sa ibang mga latitude , ang mga bituin na magagamit para sa pagmamasid sa isang partikular na oras ng taon ay nahahati sa:

papasok at papalabas (h pumasa sa 0 sa araw)

hindi papasok (h ay palaging mas malaki sa 0)

hindi pataas (h ay palaging mas mababa sa 0)

Ang pinakamataas na taas h ng isang bituin ay mamamasid isang beses sa isang araw sa panahon ng isa sa dalawang daanan nito sa celestial meridian - ang itaas na kulminasyon, at ang pinakamababa - sa pangalawa sa mga ito - ang mas mababang kulminasyon. Mula sa ibaba hanggang sa itaas na paghantong, ang taas h ng bituin ay tumataas, mula sa itaas hanggang sa ibaba ay bumababa ito.

Unang equatorial coordinate system

Sa sistemang ito, ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng celestial equator. Sa kasong ito, ang isang coordinate ay ang declination δ (mas madalas, ang polar distance p). Ang isa pang coordinate ay ang anggulo ng oras t.

Ang declination δ ng luminary ay ang arko ng bilog ng declination mula sa celestial equator hanggang sa luminary, o ang anggulo sa pagitan ng eroplano ng celestial equator at ang direksyon sa luminary. Ang mga deklinasyon ay binibilang mula 0° hanggang +90° hanggang sa north celestial pole at mula 0° hanggang −90° hanggang sa south celestial pole.

4.4. Equatorial coordinate system

Ang polar distance p ng luminary ay ang arko ng bilog ng declination mula sa north pole ng mundo hanggang sa luminary, o ang anggulo sa pagitan ng axis ng mundo at ang direksyon patungo sa luminary. Ang mga polar na distansya ay sinusukat mula 0° hanggang 180° mula sa north celestial pole hanggang sa timog.

Ang oras-oras na anggulo t ng luminary ay ang arko ng celestial equator mula sa itaas na punto ng celestial equator (iyon ay, ang punto ng intersection ng celestial equator sa celestial meridian) hanggang sa bilog ng declination ng luminary, o ang dihedral na anggulo sa pagitan ng mga eroplano ng celestial meridian at ng bilog ng declination ng luminary. Ang mga oras-oras na anggulo ay sinusukat sa direksyon ng pang-araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere, iyon ay, sa kanluran ng itaas na punto ng celestial equator, mula 0 ° hanggang 360 ° (sa degrees) o mula 0h hanggang 24h (sa oras ). Minsan ang mga anggulo ng oras ay sinusukat mula 0° hanggang +180° (0h hanggang +12h) sa kanluran at mula 0° hanggang −180° (0h hanggang −12h) sa silangan.

Pangalawang equatorial coordinate system

Sa sistemang ito, tulad ng sa unang sistema ng ekwador, ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng celestial equator, at ang isang coordinate ay ang declination δ (mas madalas, ang polar distance p). Ang isa pang coordinate ay right ascension α. Ang tamang pag-akyat (RA, α) ng luminary ay ang arko ng celestial equator mula sa vernal equinox hanggang sa bilog ng declination ng luminary, o ang anggulo sa pagitan ng direksyon patungo sa vernal equinox at ang eroplano ng bilog ng declination ng ang ningning. Ang mga right ascension ay binibilang sa direksyon na kabaligtaran sa pang-araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere, mula 0° hanggang 360° (sa degrees) o mula 0h hanggang 24h (sa oras).

Ang RA ay ang astronomical na katumbas ng longitude ng Earth. Parehong sinusukat ng RA at longitude ang silangan-kanlurang anggulo sa kahabaan ng ekwador; ang parehong mga sukat ay sinusukat mula sa zero point sa ekwador. Para sa longitude, ang zero point ay ang prime meridian; para sa RA, ang zero ay ang lokasyon sa kalangitan kung saan tumatawid ang Araw sa celestial equator sa vernal equinox.

Ang deklinasyon (δ) sa astronomiya ay isa sa dalawang coordinate ng equatorial coordinate system. Ito ay katumbas ng angular na distansya sa celestial sphere mula sa eroplano ng celestial equator hanggang sa luminary at kadalasang ipinapahayag sa mga degree, minuto at segundo ng arko. Ang declination ay positibo sa hilaga ng celestial equator at negatibo sa timog. Ang pagbabawas ay palaging may palatandaan, kahit na ang pagbaba ay positibo.

Ang declination ng isang celestial object na dumadaan sa zenith ay katumbas ng latitude ng observer (ipagpalagay na ang north latitude ay + at ang south latitude ay negatibo). Sa hilagang hemisphere ng Earth, para sa isang partikular na latitude φ, mga celestial na bagay na may declination

Ang δ > +90° − φ ay hindi lalampas sa abot-tanaw, samakatuwid ang mga ito ay tinatawag na non-setting. Kung ang deklinasyon ng bagay δ

Ecliptic coordinate system

Sa sistemang ito, ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng ecliptic. Sa kasong ito, ang isang coordinate ay ang ecliptic latitude β, at ang isa pa ay ang ecliptic longitude λ.

4.5. Relasyon sa pagitan ng ecliptic at ng pangalawang equatorial coordinate system

Ang ecliptic latitude β ng luminary ay ang arko ng bilog ng latitude mula sa ecliptic hanggang sa luminary, o ang anggulo sa pagitan ng plane ng ecliptic at ang direksyon patungo sa luminary. Ang mga ecliptic latitude ay sinusukat mula 0° hanggang +90° hanggang sa north ecliptic pole at mula 0° hanggang −90° hanggang sa south ecliptic pole.

Ang ecliptic longitude λ ng luminary ay ang arko ng ecliptic mula sa punto ng vernal equinox hanggang sa bilog ng latitude ng luminary, o ang anggulo sa pagitan ng direksyon patungo sa punto ng vernal equinox at ang eroplano ng bilog ng latitude ng ningning. Ang mga ecliptic longitude ay sinusukat sa direksyon ng maliwanag na taunang paggalaw ng Araw sa kahabaan ng ecliptic, iyon ay, silangan ng vernal equinox sa saklaw mula 0 ° hanggang 360 °.

Galactic coordinate system

Sa sistemang ito, ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng ating Galaxy. Sa kasong ito, ang isang coordinate ay ang galactic latitude b, at ang isa ay ang galactic longitude l.

4.6. Galactic at pangalawang equatorial coordinate system.

Ang galactic latitude b ng luminary ay ang arko ng bilog ng galactic latitude mula sa ecliptic hanggang sa luminary, o ang anggulo sa pagitan ng eroplano ng galactic equator at ang direksyon patungo sa luminary.

Ang mga galactic latitude ay sinusukat mula 0° hanggang +90° hanggang sa north galactic pole at mula 0° hanggang −90° hanggang sa south galactic pole.

Ang galactic longitude l ng luminary ay ang arko ng galactic equator mula sa reference point C hanggang sa bilog ng galactic latitude ng luminary, o ang anggulo sa pagitan ng direksyon patungo sa reference point C at ang eroplano ng bilog ng galactic latitude ng ang ningning. Ang mga galactic longitude ay binibilang ng counterclockwise kapag tiningnan mula sa north galactic pole, iyon ay, silangan ng reference point C, mula 0° hanggang 360°.

Ang reference point C ay matatagpuan malapit sa direksyon patungo sa galactic center, ngunit hindi kasabay nito, dahil ang huli, dahil sa bahagyang elevation ng solar system sa itaas ng eroplano ng galactic disk, ay nasa humigit-kumulang 1 ° sa timog ng galactic equator. . Ang reference point C ay pinili upang ang punto ng intersection ng galactic at celestial equator na may tamang pag-akyat 280° ay may galactic longitude na 32.93192° (para sa epoch 2000).

Tinutukoy ng kanilang mga coordinate sa celestial sphere. Ang mga katumbas ng latitude at longitude sa celestial sphere (sa pangalawang equatorial coordinate system) ay tinatawag na declination (sinusukat sa digri mula +90? hanggang -90?) at direktang pag-akyat (sinusukat sa mga oras mula 0 hanggang 24). Ang celestial pole ay nasa itaas ng Earth's pole, habang ang celestial equator ay nasa itaas ng earth's equator. Para sa isang tagamasid sa lupa, tila ang celestial sphere ay umiikot sa Earth. Sa katunayan, ang haka-haka na paggalaw ng celestial sphere ay dahil sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito.

1. Ang kasaysayan ng konsepto

Ang konsepto ng celestial sphere ay lumitaw noong sinaunang panahon; ito ay batay sa impresyon ng pagkakaroon ng isang nakakulong na kalangitan. Ang impresyon na ito ay dahil sa ang katunayan na, bilang isang resulta ng napakalaking kalayuan ng mga celestial na katawan, ang mata ng tao ay hindi kayang pahalagahan ang mga pagkakaiba sa mga distansya sa kanila, at lumilitaw na sila ay pantay na malayo. Sa mga sinaunang tao, ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng isang tunay na globo na nagbubuklod sa buong mundo at nagdadala ng mga bituin, ang Buwan at ang Araw sa ibabaw nito. Kaya, sa kanilang pananaw, ang celestial sphere ang pinakamahalagang elemento ng uniberso. Sa pag-unlad ng kaalamang pang-agham, ang gayong pananaw sa celestial sphere ay nawala. Gayunpaman, ang geometry ng celestial sphere na inilatag noong unang panahon, bilang isang resulta ng pag-unlad at pagpapabuti, ay nakatanggap ng isang modernong anyo, kung saan ito ay ginagamit sa astrometry.

• sa isang lugar sa ibabaw ng Earth kung saan matatagpuan ang nagmamasid (ang celestial sphere ay topocentric),
• sa gitna ng daigdig (geocentric celestial sphere),
• sa gitna ng isang partikular na planeta (planet-centric celestial sphere),
• sa gitna ng Araw (heliocentric celestial sphere)
• sa anumang iba pang punto sa espasyo kung saan matatagpuan ang nagmamasid (totoo o hypothetical).

Ang bawat luminary sa celestial sphere ay tumutugma sa isang punto kung saan ito ay intersected ng isang tuwid na linya na nagkokonekta sa gitna ng celestial sphere sa luminary (o sa gitna ng luminary, kung ito ay malaki, at hindi may tuldok). Upang pag-aralan ang kamag-anak na posisyon at nakikitang paggalaw ng mga luminaries sa celestial sphere, ang isa o isa pang sistema ng celestial coordinates ay pinili, na tinutukoy ng mga pangunahing punto at linya. Ang huli ay karaniwang malalaking bilog ng celestial sphere. Ang bawat malaking bilog ng isang globo ay may dalawang pole, na tinukoy dito sa pamamagitan ng mga dulo ng isang diameter na patayo sa eroplano ng bilog na ito.

2. Mga pangalan ng pinakamahalagang punto at arko sa celestial sphere

2.1. linya ng tubo

Ang plumb line (o vertical line) ay isang tuwid na linya na dumadaan sa gitna ng celestial sphere at tumutugma sa direksyon ng plumb (vertical) thread sa observation point. Para sa isang tagamasid sa ibabaw ng Earth, ang isang plumb line ay dumadaan sa gitna ng Earth at sa punto ng pagmamasid.

2.2. Zenith at nadir

Ang plumb line ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - ang zenith, sa itaas ng ulo ng tagamasid, at ang nadir - ang diametrically opposite point.

2.3. abot-tanaw sa matematika

Ang mathematical horizon ay isang malaking bilog ng celestial sphere, na ang eroplano ay patayo sa plumb line. Hinahati ng mathematical horizon ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang halves: nakikita ng nagmamasid, na may tuktok sa zenith, at hindi nakikita, na may tuktok sa nadir. Ang mathematical horizon, sa pangkalahatan, ay hindi tumutugma sa nakikitang abot-tanaw dahil sa hindi pagkakapantay-pantay ng ibabaw ng Earth at ang iba't ibang taas ng mga observation point, pati na rin ang curvature ng light rays sa atmospera.

2.4. axis ng mundo

Ang axis ng mundo ay ang diameter kung saan umiikot ang celestial sphere.

2.5. Mga pole ng mundo

Ang axis ng mundo ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - ang north celestial pole at ang south celestial pole. Ang North Pole ay ang isa kung saan ang pag-ikot ng celestial sphere ay nangyayari sa clockwise, kung titingnan mo ang globo mula sa labas. Kung titingnan mo ang celestial sphere mula sa loob (na karaniwan nating ginagawa kapag pinagmamasdan ang mabituing kalangitan), pagkatapos ay sa paligid ng north pole ng mundo ito ay umiikot nang pakaliwa, at sa paligid ng south pole ng mundo - clockwise .

2.6. Celestial equator

Ang celestial equator ay isang malaking bilog ng celestial sphere, na ang eroplano ay patayo sa axis ng mundo. Mayroong projection ng ekwador ng daigdig papunta sa celestial sphere. Hinahati ng celestial equator ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere: ang northern hemisphere, na may tuktok nito sa north celestial pole, at ang southern hemisphere, na may apex nito sa south celestial pole.

2.7. Mga punto ng pagsikat at paglubog ng araw

Ang celestial equator ay nag-intersect sa mathematical horizon sa dalawang punto: ang silangan at ang kanlurang punto. Ang nawawalang punto ay ang isa kung saan ang punto ng celestial sphere, dahil sa pag-ikot nito, sila ay tumatawid sa mathematical horizon, na dumadaan mula sa invisible hemisphere hanggang sa nakikita.

2.8. meridian ng langit

Ang celestial meridian ay isang malaking bilog ng celestial sphere, na ang eroplano ay dumadaan sa plumb line at axis ng mundo. Hinahati ng celestial meridian ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere - ang eastern hemisphere, na may tuktok sa silangang punto, at ang western hemisphere, na may tuktok sa kanlurang punto.

2.9. linya ng tanghali

Linya ng tanghali - ang linya ng intersection ng eroplano ng celestial meridian at ang eroplano ng mathematical horizon.

2.10. Mga punto sa hilaga at timog

Ang celestial meridian ay nag-intersect sa mathematical horizon sa dalawang punto: ang north point at ang south point. Ang hilagang punto ay ang isa na mas malapit sa north pole ng mundo.

2.11. Ecliptic

Ang ecliptic ay isang malaking bilog ng celestial sphere, ang intersection ng celestial sphere at ang eroplano ng orbit ng earth. Ang ecliptic ay ang nakikitang taunang paggalaw ng Araw sa celestial sphere. Ang eroplano ng ecliptic ay bumalandra sa eroplano ng celestial equator sa isang anggulo ε = 23? 26".

2.12. mga equinox

Ang ecliptic ay bumalandra sa celestial equator sa dalawang punto - ang vernal equinox at ang autumn equinox. Ang punto ng vernal equinox ay ang punto kung saan ang Araw, sa taunang paggalaw nito, ay dumadaan mula sa southern hemisphere ng celestial sphere patungo sa hilagang bahagi. Sa taglagas na equinox, ang Araw ay gumagalaw mula sa hilagang hemisphere ng celestial sphere patungo sa timog.

2.13. Mga punto ng solstice

Ang mga punto ng ecliptic, na 90? mula sa mga equinox? ay tinatawag na summer solstice (sa hilagang hemisphere) at ang winter solstice (sa southern hemisphere).

2.14. Axis ng ecliptic

Ang axis ng ecliptic ay ang diameter ng celestial sphere, patayo sa eroplano ng ecliptic.

2.15. ecliptic pole

Ang axis ng ecliptic ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - ang north pole ng ecliptic ay nasa hilagang hemisphere, at ang south pole ng ecliptic ay nasa southern hemisphere.

2.16. Galactic pole at galactic equator

Punto ng celestial sphere na may equatorial coordinates α = 192.85948 ? β = 27.12825? ay tinatawag na north galactic pole, at ang puntong nasa tapat nito ay tinatawag na south galactic pole. Ang malaking bilog ng celestial sphere, na ang eroplano ay patayo sa linya na nag-uugnay sa mga galactic pole, ay tinatawag na galactic equator.

3. Ang mga pangalan ng mga arko sa celestial sphere, na nauugnay sa posisyon ng mga luminaries

3.1. Almukantarat

Si Almuqantarat ay isang Arabo. bilog na magkapantay ang taas. Almukantar ng luminary - isang maliit na bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa luminary, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng mathematical horizon.

3.2. patayong bilog

Circle of height o vertical circle o vertical ng luminary - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa zenith, luminary at nadir.

3.3. Araw-araw na parallel

Ang pang-araw-araw na parallel ng luminary ay isang maliit na bilog ng celestial sphere na dumadaan sa luminary, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng celestial equator. Ang nakikitang pang-araw-araw na paggalaw ng mga luminaries ay nangyayari kasama ang mga pang-araw-araw na parallel.

3.4. ikiling bilog

Ang bilog ng inclination ng luminary ay isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga pole ng mundo at ng luminary.

3.5. Circle Ecliptic Latitude

Ang bilog ng ecliptic latitude, o simpleng bilog ng latitude ng luminary, ay isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga pole ng ecliptic at luminary.

3.6. Circle ng galactic latitude

Ang bilog ng galactic latitude ng luminary ay isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga galactic pole at luminary.

Isang di-makatwirang radius kung saan naka-project ang mga celestial body: nagsisilbing solusyon sa iba't ibang problema sa astrometric. Ang mata ng nagmamasid ay kinuha bilang sentro ng celestial sphere; sa kasong ito, ang tagamasid ay maaaring nasa ibabaw ng Earth at sa iba pang mga punto sa kalawakan (halimbawa, maaari siyang i-refer sa gitna ng Earth). Para sa isang terrestrial observer, ang pag-ikot ng celestial sphere ay nagpaparami ng araw-araw na paggalaw ng mga luminaries sa kalangitan.

Ang bawat celestial body ay tumutugma sa isang punto sa celestial sphere kung saan ito ay tumatawid sa pamamagitan ng isang tuwid na linya na nagkokonekta sa gitna ng globo sa gitna ng luminary. Kapag pinag-aaralan ang mga posisyon at maliwanag na paggalaw ng mga luminaries sa celestial sphere, ang isa o isa pang sistema ng spherical coordinates ay pinili. Ang mga pagkalkula ng mga posisyon ng mga katawan sa celestial sphere ay ginagawa gamit ang celestial mechanics at spherical trigonometry at ang paksa ng spherical astronomy.

Kwento

Ang konsepto ng celestial sphere ay lumitaw noong sinaunang panahon; ito ay batay sa biswal na impresyon ng pagkakaroon ng isang may domed na kalangitan. Ang impresyon na ito ay dahil sa ang katunayan na, bilang isang resulta ng napakalaking kalayuan ng mga celestial na katawan, ang mata ng tao ay hindi kayang pahalagahan ang mga pagkakaiba sa mga distansya sa kanila, at lumilitaw na sila ay pantay na malayo. Sa mga sinaunang tao, ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng isang tunay na globo na nagbubuklod sa buong mundo at nagdadala ng maraming bituin sa ibabaw nito. Kaya, sa kanilang pananaw, ang celestial sphere ang pinakamahalagang elemento ng uniberso. Sa pag-unlad ng kaalamang pang-agham, ang gayong pananaw sa celestial sphere ay nawala. Gayunpaman, ang geometry ng celestial sphere na inilatag noong unang panahon, bilang isang resulta ng pag-unlad at pagpapabuti, ay nakatanggap ng isang modernong anyo, kung saan ito ay ginagamit sa astrometry.

Mga elemento ng celestial sphere

Plumb line at mga kaugnay na konsepto

linya ng tubo(o patayong linya) - isang tuwid na linya na dumadaan sa gitna ng celestial sphere at tumutugma sa direksyon ng plumb line sa observation point. Ang plumb line ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - zenith sa ibabaw ng ulo ng nagmamasid at nadir sa ilalim ng mga paa ng nagmamasid.

True (matematika, o astronomical) na abot-tanaw- isang mahusay na bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay patayo sa linya ng tubo. Hinahati ng tunay na abot-tanaw ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere: nakikitang hemisphere na may tuktok sa zenith at hindi nakikitang hemisphere na may tuktok sa nadir. Ang tunay na abot-tanaw ay hindi tumutugma sa nakikitang abot-tanaw dahil sa elevation ng observation point sa ibabaw ng mundo, gayundin dahil sa curvature ng light rays sa atmospera.

bilog na taas, o patayo, luminaries - isang malaking kalahating bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa luminary, zenith at nadir. Almuqantarat(arab. " bilog ng pantay na taas") - isang maliit na bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng mathematical horizon. Ang mga altitude circle at almucantarata ay bumubuo ng coordinate grid na nagtatakda ng mga pahalang na coordinate ng luminary.

Araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere at mga kaugnay na konsepto

axis ng mundo- isang haka-haka na linya na dumadaan sa gitna ng mundo, kung saan umiikot ang celestial sphere. Ang axis ng mundo ay bumalandra sa ibabaw ng celestial sphere sa dalawang punto - north pole ng mundo at timog pole ng mundo. Ang pag-ikot ng celestial sphere ay nangyayari nang counterclockwise sa paligid ng north pole, kapag tiningnan mula sa loob ng celestial sphere.

Celestial equator- isang malaking bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay patayo sa axis ng mundo at dumadaan sa gitna ng celestial sphere. Hinahati ng celestial equator ang celestial sphere sa dalawang hemisphere: hilaga at timog.

Luminary declination circle- isang malaking bilog ng celestial sphere, na dumadaan sa mga pole ng mundo at ang luminary na ito.

Araw-araw na parallel- isang maliit na bilog ng celestial sphere, ang eroplano na kung saan ay parallel sa eroplano ng celestial equator. Ang nakikitang pang-araw-araw na paggalaw ng mga luminaries ay nangyayari kasama ang mga pang-araw-araw na parallel. Ang mga bilog ng declination at pang-araw-araw na parallel ay bumubuo ng coordinate grid sa celestial sphere na nagtatakda ng equatorial coordinates ng bituin.

Mga terminong ipinanganak sa intersection ng mga konseptong "Plumb line" at "Rotation of the celestial sphere"

Nag-intersect ang celestial equator sa mathematical horizon sa silangang punto at Kanlurang pook. Ang punto ng silangan ay ang punto kung saan ang mga punto ng umiikot na celestial sphere ay tumaas mula sa abot-tanaw. Ang taas na kalahating bilog na dumadaan sa silangang punto ay tinatawag unang patayo.

meridian ng langit- isang malaking bilog ng celestial sphere, ang eroplano kung saan dumadaan sa plumb line at axis ng mundo. Hinahati ng celestial meridian ang ibabaw ng celestial sphere sa dalawang hemisphere: silangang hemisphere at western hemisphere.

linya ng tanghali- ang linya ng intersection ng eroplano ng celestial meridian at ang eroplano ng mathematical horizon. Ang linya ng tanghali at ang celestial meridian ay tumatawid sa mathematical horizon sa dalawang punto: Hilagang parte at timog na punto. Ang hilagang punto ay ang isa na mas malapit sa north pole ng mundo.

Taunang paggalaw ng Araw sa celestial sphere at mga kaugnay na konsepto

Ecliptic- isang malaking bilog ng celestial sphere, kung saan nangyayari ang maliwanag na taunang paggalaw ng Araw. Ang eroplano ng ecliptic ay bumalandra sa eroplano ng celestial equator sa isang anggulo ε = 23°26".

Ang dalawang punto kung saan ang ecliptic ay nagsalubong sa celestial equator ay tinatawag na mga equinox. AT vernal equinox point Ang araw sa taunang paggalaw nito ay dumadaan mula sa southern hemisphere ng celestial sphere hanggang sa hilaga; sa punto ng taglagas na equinox mula sa hilagang hemisphere hanggang sa timog. Ang linyang dumadaan sa dalawang puntong ito ay tinatawag mga equinox. Dalawang punto sa ecliptic na 90 ° ang layo mula sa mga equinox at sa gayon hangga't maaari mula sa celestial equator ay tinatawag na solstice point. Summer solstice point matatagpuan sa hilagang hemisphere punto ng winter solstice- sa southern hemisphere. Ang apat na puntos na ito ay tinutukoy ng mga simbolo ng zodiac, na naaayon sa

Mga pangunahing elemento ng celestial sphere

Lumilitaw ang langit sa nagmamasid bilang isang spherical dome na nakapalibot sa kanya mula sa lahat ng panig. Kaugnay nito, kahit noong sinaunang panahon, ang konsepto ng celestial sphere (vault of heaven) ay lumitaw at ang mga pangunahing elemento nito ay natukoy.

celestial sphere Ang isang haka-haka na globo ng di-makatwirang radius ay tinatawag, sa panloob na ibabaw kung saan, na tila sa tagamasid, matatagpuan ang mga celestial na katawan. Laging tila sa nagmamasid na siya ay nasa gitna ng celestial sphere (i.e. sa Fig. 1.1).

kanin. 1.1. Mga pangunahing elemento ng celestial sphere

Hayaan ang tagamasid na humawak ng isang plumb line sa kanyang mga kamay - isang maliit na napakalaking bigat sa isang thread. Ang direksyon ng thread na ito ay tinatawag linya ng tubo. Gumuhit ng plumb line sa gitna ng celestial sphere. Ito ay mag-intersect sa sphere na ito sa dalawang diametrically opposite points, na tinatawag zenith at nadir. Ang zenith ay eksaktong nasa itaas ng ulo ng nagmamasid, at ang nadir ay nakatago sa ibabaw ng lupa.

Gumuhit tayo ng isang eroplanong patayo sa linya ng tubo sa gitna ng celestial sphere. Ito ay tatawid sa globo sa isang malaking bilog na tinatawag mathematical o tunay na abot-tanaw. (Alalahanin na ang isang bilog na nabuo ng isang seksyon ng isang globo ng isang eroplano na dumadaan sa gitna ay tinatawag na malaki; kung pinutol ng eroplano ang globo nang hindi dumadaan sa gitna nito, ang seksyon ay bumubuo maliit na bilog). Ang mathematical horizon ay parallel sa nakikitang horizon ng observer, ngunit hindi nag-tutugma dito.

Sa gitna ng celestial sphere ay gumuhit tayo ng axis na parallel sa axis ng pag-ikot ng Earth, at tumatawag axis ng mundo(sa Latin - Axis Mundi). Ang axis ng mundo ay tumatawid sa celestial sphere sa dalawang diametrically opposite points, na tinatawag ang mga poste ng mundo. Mayroong dalawang pole ng mundo - hilaga at timog. Ang north pole ng mundo ay itinuturing na may kaugnayan kung saan ang pang-araw-araw na pag-ikot ng celestial sphere, na nagmumula sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito, ay nangyayari sa counterclockwise, kung titingnan mo ang kalangitan mula sa loob ng celestial sphere ( habang tinitingnan natin ito). Malapit sa north pole ng mundo ay ang North Star - Ursa Minor - ang pinakamaliwanag na bituin sa konstelasyon na ito.

Taliwas sa popular na paniniwala, si Polaris ay hindi ang pinakamaliwanag na bituin sa kalangitan. Ito ay may pangalawang magnitude at hindi kabilang sa pinakamaliwanag na bituin. Ang isang walang karanasan na tagamasid ay malamang na hindi mabilis na mahanap ito sa kalangitan. Hindi madaling hanapin ang North Star sa pamamagitan ng katangian na pigura ng Ursa Minor bucket - ang natitirang mga bituin ng konstelasyon na ito ay mas mahina pa kaysa sa North Star, at hindi maaaring maging maaasahang mga palatandaan. Pinakamadali para sa isang baguhan na tagamasid na mahanap ang North Star sa kalangitan, na ginagabayan ng mga bituin sa malapit na maliwanag na konstelasyon na Ursa Major (Larawan 1.2). Kung ikinonekta mo sa isip ang dalawang matinding bituin ng Ursa Major bucket, at, at magpapatuloy sa isang tuwid na linya hanggang sa mag-intersect ito sa unang higit pa o hindi gaanong kapansin-pansing bituin, kung gayon ito ang magiging North Star. Ang distansya sa kalangitan mula sa bituin ng Big Dipper hanggang sa Polar ay halos limang beses ang distansya sa pagitan ng mga bituin at ng Big Dipper.

kanin. 1.2. Circumpolar constellations Ursa Major
at Ursa Minor

Ang south pole ng mundo ay minarkahan sa kalangitan ng halos hindi nakikitang bituin na Sigma Octanta.

Ang punto sa mathematical horizon na pinakamalapit sa north celestial pole ay tinatawag Hilagang parte. Ang pinakamalayong punto sa totoong abot-tanaw mula sa north celestial pole ay timog na punto. Matatagpuan din ito na pinakamalapit sa south pole ng mundo. Ang isang linya sa eroplano ng mathematical horizon na dumadaan sa gitna ng celestial sphere at mga punto sa hilaga at timog ay tinatawag linya ng tanghali.

Gumuhit tayo ng eroplano sa gitna ng celestial sphere na patayo sa axis ng mundo. Ito ay tatawid sa globo sa isang malaking bilog na tinatawag celestial equator. Ang celestial equator ay nag-intersect sa totoong horizon sa dalawang magkatapat na punto silangan at kanluran. Hinahati ng celestial equator ang celestial sphere sa dalawang hati - North hemisphere na may tuktok sa north celestial pole at Southern Hemisphere na may summit sa south celestial pole. Ang eroplano ng celestial equator ay parallel sa eroplano ng equator ng earth.

Tinatawag ang mga punto sa hilaga, timog, kanluran at silangan mga gilid ng abot-tanaw.

Malaking bilog ng celestial sphere na dumadaan sa celestial pole at , zenith at nadir Na, ay tinatawag na celestial meridian. Ang eroplano ng celestial meridian ay tumutugma sa eroplano ng earth meridian ng observer at patayo sa mga eroplano ng mathematical horizon at ang celestial equator. Hinahati ng celestial meridian ang celestial sphere sa dalawang hemisphere - silangan, na may tugatog sa silangang punto , at kanluran, na may tuktok sa kanlurang punto . Ang celestial meridian ay tumatawid sa mathematical horizon sa mga punto sa hilaga at timog. Ang paraan ng oryentasyon ng mga bituin sa ibabaw ng mundo ay nakabatay dito. Kung ikinonekta mo sa isip ang zenith point, na nakahiga sa itaas ng ulo ng tagamasid, kasama ang North Star at ipagpatuloy pa ang linyang ito, kung gayon ang punto ng intersection nito sa abot-tanaw ay ang hilagang punto. Ang celestial meridian ay tumatawid sa mathematical horizon sa linya ng tanghali.

Ang isang maliit na bilog na kahanay sa totoong abot-tanaw ay tinatawag almucantarat(sa Arabic - isang bilog ng pantay na taas). Sa celestial sphere, maaari kang gumastos ng maraming almucantarats hangga't gusto mo.

Ang mga maliliit na bilog na kahanay ng celestial equator ay tinatawag celestial parallel, mayroon ding walang katapusang marami sa kanila. Ang pang-araw-araw na paggalaw ng mga bituin ay nangyayari sa mga celestial na parallel.

Ang mga dakilang bilog ng celestial sphere na dumadaan sa zenith at nadir ay tinatawag mga bilog sa altitude o patayong bilog (mga patayo). Vertical na bilog na dumadaan sa mga punto ng silangan at kanluran W, ay tinatawag na unang patayo. Ang mga eroplano ng mga patayo ay patayo sa mathematical horizon at almucantarates.

Ang nilalaman ng artikulo

CELESTIAL SPHERE. Kapag pinagmamasdan natin ang kalangitan, ang lahat ng astronomical na bagay ay lumilitaw na matatagpuan sa isang hugis-simboryo na ibabaw, sa gitna kung saan matatagpuan ang nagmamasid. Ang haka-haka na simboryo na ito ay bumubuo sa itaas na kalahati ng isang haka-haka na globo, na tinatawag na "celestial sphere". Ito ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa pagpahiwatig ng posisyon ng mga bagay na pang-astronomiya.

Bagama't ang Buwan, mga planeta, Araw, at mga bituin ay nasa iba't ibang distansya mula sa atin, kahit na ang pinakamalapit sa kanila ay napakalayo na hindi natin matantya ang kanilang distansya sa pamamagitan ng mata. Ang direksyon patungo sa bituin ay hindi nagbabago habang lumilipat tayo sa ibabaw ng Earth. (Totoo, bahagyang nagbabago ito habang gumagalaw ang Earth sa orbit nito, ngunit ang parallactic shift na ito ay mapapansin lamang sa tulong ng mga pinakatumpak na instrumento.)

Tila sa amin na ang celestial sphere ay umiikot, dahil ang mga luminaries ay tumataas sa silangan at nakatakda sa kanluran. Ang dahilan nito ay ang pag-ikot ng Earth mula kanluran hanggang silangan. Ang maliwanag na pag-ikot ng celestial sphere ay nangyayari sa paligid ng isang haka-haka na axis na nagpapatuloy sa axis ng pag-ikot ng mundo. Ang axis na ito ay nag-intersect sa celestial sphere sa dalawang punto, na tinatawag na hilaga at timog na "mga pole ng mundo." Ang north celestial pole ay nasa isang degree mula sa North Star, at walang maliwanag na bituin malapit sa south pole.

Ang axis ng pag-ikot ng Earth ay nakakiling ng humigit-kumulang 23.5 ° na may kaugnayan sa patayo na iginuhit sa eroplano ng orbit ng mundo (sa eroplano ng ecliptic). Ang intersection ng eroplanong ito sa celestial sphere ay nagbibigay ng bilog - ang ecliptic, ang maliwanag na landas ng Araw sa isang taon. Ang oryentasyon ng axis ng mundo sa kalawakan ay halos hindi nagbabago. Kaya bawat taon sa Hunyo, kapag ang hilagang dulo ng axis ay nakatagilid patungo sa Araw, ito ay tumataas nang mataas sa kalangitan sa Northern Hemisphere, kung saan ang mga araw ay nagiging mahaba at ang mga gabi ay maikli. Ang paglipat sa kabaligtaran ng orbit noong Disyembre, ang Earth ay lumiliko sa Araw kasama ang Southern Hemisphere, at sa aming hilaga ang mga araw ay nagiging maikli at ang mga gabi ay mahaba.

Gayunpaman, sa ilalim ng impluwensya ng solar at lunar attraction, ang oryentasyon ng axis ng mundo ay unti-unting nagbabago. Ang pangunahing paggalaw ng axis, na sanhi ng impluwensya ng Araw at Buwan sa equatorial bulge ng Earth, ay tinatawag na precession. Bilang resulta ng precession, ang axis ng earth ay dahan-dahang umiikot sa paligid ng patayo sa orbital plane, na naglalarawan ng isang kono na may radius na 23.5° sa loob ng 26 libong taon. Para sa kadahilanang ito, sa loob ng ilang siglo ang poste ay hindi na malapit sa North Star. Bilang karagdagan, ang axis ng Earth ay gumagawa ng maliliit na pagbabago-bago, na tinatawag na nutation at nauugnay sa ellipticity ng mga orbit ng Earth at ng Buwan, pati na rin ang katotohanan na ang eroplano ng lunar orbit ay bahagyang nakahilig sa eroplano ng orbit ng Earth.

Tulad ng alam na natin, ang hitsura ng celestial sphere sa gabi ay nagbabago dahil sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito. Ngunit kahit na pagmasdan mo ang kalangitan sa parehong oras sa taon, ang hitsura nito ay magbabago dahil sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng Araw. Ito ay tumatagal ng approx. 365 1/4 na araw - halos isang degree bawat araw. Sa pamamagitan ng paraan, ang isang araw, o sa halip ay isang araw ng araw, ay ang oras kung saan ang Earth ay umiikot nang isang beses sa paligid ng axis nito na may paggalang sa Araw. Binubuo ito ng tagal ng pag-ikot ng Earth sa paligid ng mga bituin ("sidereal day"), kasama ang kaunting oras—mga apat na minuto—upang mabayaran ang orbital na paggalaw ng Earth nang isang degree bawat araw. Kaya, sa isang taon approx. 365 1/4 solar na araw at tinatayang. 366 1/4 star.

Kung titingnan mula sa isang tiyak na punto sa Earth, ang mga bituin na matatagpuan malapit sa mga poste ay palaging nasa itaas ng abot-tanaw o hindi kailanman tumataas sa itaas nito. Ang lahat ng iba pang mga bituin ay tumataas at lumulubog, at bawat araw ang pagsikat at paglubog ng bawat bituin ay nangyayari nang mas maaga nang 4 minuto kaysa sa nakaraang araw. Ang ilang mga bituin at konstelasyon ay tumataas sa kalangitan sa gabi sa panahon ng taglamig - tinatawag namin silang "taglamig" at iba pa - "tag-init".

Kaya, ang view ng celestial sphere ay tinutukoy ng tatlong beses: ang oras ng araw na nauugnay sa pag-ikot ng Earth; oras ng taon na nauugnay sa sirkulasyon sa paligid ng araw; isang panahon na nauugnay sa precession (bagaman ang huling epekto ay halos hindi napapansin "sa pamamagitan ng mata" kahit na sa loob ng 100 taon).

Mga sistema ng coordinate.

Mayroong iba't ibang mga paraan upang ipahiwatig ang posisyon ng mga bagay sa celestial sphere. Ang bawat isa sa kanila ay angkop para sa mga gawain ng isang tiyak na uri.

Alt-azimuth system.

Upang ipahiwatig ang posisyon ng isang bagay sa kalangitan na may kaugnayan sa mga makalupang bagay na nakapalibot sa nagmamasid, isang "alt-azimuth", o "horizontal" na coordinate system ang ginagamit. Ito ay nagpapahiwatig ng angular na distansya ng bagay sa itaas ng abot-tanaw, na tinatawag na "altitude", pati na rin ang "azimuth" nito - ang angular na distansya sa kahabaan ng abot-tanaw mula sa isang kondisyong punto hanggang sa isang puntong direkta sa ibaba ng bagay. Sa astronomiya, ang azimuth ay sinusukat mula sa isang punto sa timog hanggang sa kanluran, at sa geodesy at nabigasyon, mula sa isang punto sa hilaga hanggang sa silangan. Samakatuwid, bago gamitin ang azimuth, kailangan mong malaman kung aling sistema ito ay ipinahiwatig. Ang punto sa kalangitan nang direkta sa itaas ng ulo ay may taas na 90 ° at tinatawag na "zenith", at ang puntong nasa tapat nito (sa ilalim ng mga paa) ay tinatawag na "nadir". Para sa maraming mga gawain, isang malaking bilog ng celestial sphere, na tinatawag na "celestial meridian" ay mahalaga; ito ay dumadaan sa zenith, nadir at celestial pole, at tumatawid sa abot-tanaw sa mga punto sa hilaga at timog.

sistema ng ekwador.

Dahil sa pag-ikot ng Earth, ang mga bituin ay patuloy na gumagalaw na may kaugnayan sa abot-tanaw at mga kardinal na punto, at ang kanilang mga coordinate sa pahalang na sistema ay nagbabago. Ngunit para sa ilang mga gawain ng astronomiya, ang sistema ng coordinate ay dapat na independyente sa posisyon ng tagamasid at oras ng araw. Ang ganitong sistema ay tinatawag na "equatorial"; ang mga coordinate nito ay kahawig ng mga heyograpikong latitude at longitude. Sa loob nito, ang eroplano ng ekwador ng lupa, na pinalawak hanggang sa intersection ng celestial sphere, ay nagtatakda ng pangunahing bilog - ang "celestial equator". Ang "declination" ng isang bituin ay kahawig ng latitude at sinusukat sa pamamagitan ng angular na distansya nito sa hilaga o timog ng celestial equator. Kung ang bituin ay nakikita nang eksakto sa zenith, kung gayon ang latitude ng lugar ng pagmamasid ay katumbas ng declination ng bituin. Ang geographic longitude ay tumutugma sa "kanang pag-akyat" ng bituin. Sinusukat ito sa silangan ng intersection point ng ecliptic na may celestial equator, na dinaraanan ng Araw noong Marso, sa araw ng simula ng tagsibol sa Northern Hemisphere at taglagas sa Southern. Ang puntong ito, mahalaga para sa astronomiya, ay tinatawag na "unang punto ng Aries", o ang "punto ng vernal equinox", at tinutukoy ng tanda. Ang mga tamang halaga ng pag-akyat ay karaniwang ibinibigay sa mga oras at minuto, isinasaalang-alang ang 24 na oras bilang 360°.

Ang sistemang ekwador ay ginagamit kapag nagmamasid gamit ang mga teleskopyo. Ang teleskopyo ay naka-install upang maaari itong paikutin mula silangan hanggang kanluran sa paligid ng axis na nakadirekta sa celestial pole, sa gayon ay nagbabayad para sa pag-ikot ng Earth.

iba pang mga sistema.

Para sa ilang layunin, ginagamit din ang ibang mga coordinate system sa celestial sphere. Halimbawa, kapag pinag-aaralan ang paggalaw ng mga katawan sa solar system, gumagamit sila ng coordinate system na ang pangunahing eroplano ay ang eroplano ng orbit ng mundo. Ang istraktura ng Galaxy ay pinag-aralan sa isang sistema ng coordinate, ang pangunahing eroplano kung saan ay ang equatorial plane ng Galaxy, na kinakatawan sa kalangitan ng isang bilog na dumadaan sa Milky Way.

Paghahambing ng mga sistema ng coordinate.

Ang pinakamahalagang detalye ng pahalang at ekwador na sistema ay ipinapakita sa mga figure. Sa talahanayan, ang mga sistemang ito ay inihambing sa geographic coordinate system.

Paglipat mula sa isang sistema patungo sa isa pa.

Kadalasan mayroong pangangailangan na kalkulahin ang mga coordinate ng ekwador nito mula sa mga coordinate ng alt-azimuth ng isang bituin, at kabaliktaran. Upang gawin ito, kinakailangang malaman ang sandali ng pagmamasid at ang posisyon ng tagamasid sa Earth. Sa matematika, ang problema ay nalutas gamit ang isang spherical triangle na may mga vertices sa zenith, ang north celestial pole at ang star X; ito ay tinatawag na "astronomical triangle".

Ang anggulo na may vertex sa north pole ng mundo sa pagitan ng meridian ng observer at ang direksyon sa anumang punto ng celestial sphere ay tinatawag na "hour angle" ng puntong ito; ito ay sinusukat sa kanluran ng meridian. Ang anggulo ng oras ng vernal equinox, na ipinahayag sa mga oras, minuto at segundo, ay tinatawag na "sidereal time" (Si. T. - sidereal time) sa punto ng pagmamasid. At dahil ang tamang pag-akyat ng isang bituin ay ang polar na anggulo din sa pagitan ng direksyon dito at sa vernal equinox, kung gayon ang sidereal time ay katumbas ng tamang pag-akyat ng lahat ng mga punto na nakahiga sa meridian ng nagmamasid.

Kaya, ang anggulo ng oras ng anumang punto sa celestial sphere ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng sidereal time at tamang pag-akyat nito:

Hayaan ang latitude ng nagmamasid j. Dahil sa equatorial coordinates ng isang bituin a at d, pagkatapos ay ang mga pahalang na coordinate nito a at maaaring kalkulahin gamit ang mga sumusunod na formula:

Maaari mo ring lutasin ang kabaligtaran na problema: ayon sa mga sinusukat na halaga a at h, alam ang oras, kalkulahin a at d. deklinasyon d ay direktang kinakalkula mula sa huling formula, pagkatapos ay mula sa penultimate isa ay kinakalkula H, at mula sa una, kung ang sidereal time ay kilala, kung gayon a.

Representasyon ng celestial sphere.

Sa loob ng maraming siglo, hinanap ng mga siyentipiko ang pinakamahusay na paraan upang kumatawan sa celestial sphere para sa pag-aaral o pagpapakita. Dalawang uri ng mga modelo ang iminungkahi: two-dimensional at three-dimensional.

Ang celestial sphere ay maaaring ilarawan sa isang eroplano sa parehong paraan tulad ng spherical Earth ay inilalarawan sa mga mapa. Sa parehong mga kaso, dapat pumili ng isang geometric projection system. Ang unang pagtatangka na kumatawan sa mga seksyon ng celestial sphere sa isang eroplano ay ang mga batong inukit ng mga stellar configuration sa mga kuweba ng mga sinaunang tao. Sa ngayon, may iba't ibang star chart na nai-publish sa anyo ng hand-drawn o photographic star atlases na sumasakop sa buong kalangitan.

Kinakatawan ng mga sinaunang Chinese at Greek na astronomo ang celestial sphere sa isang modelo na kilala bilang "armillary sphere". Binubuo ito ng mga metal na bilog o singsing na konektado nang magkasama upang ipakita ang pinakamahalagang bilog ng celestial sphere. Ngayon ay madalas na ginagamit ang mga stellar globe, kung saan minarkahan ang mga posisyon ng mga bituin at ang mga pangunahing bilog ng celestial sphere. Ang mga armillary sphere at globe ay may isang karaniwang disbentaha: ang posisyon ng mga bituin at ang mga marka ng mga bilog ay minarkahan sa kanilang panlabas, matambok na gilid, na tinitingnan natin mula sa labas, habang tinitingnan natin ang kalangitan "mula sa loob", at ang ang mga bituin ay tila sa amin inilagay sa malukong bahagi ng celestial sphere. Minsan ito ay humahantong sa pagkalito sa mga direksyon ng paggalaw ng mga bituin at mga konstelasyon na numero.

Ang planetarium ay nagbibigay ng pinaka-makatotohanang representasyon ng celestial sphere. Ang optical projection ng mga bituin sa isang hemispherical screen mula sa loob ay ginagawang posible na napakatumpak na kopyahin ang hitsura ng kalangitan at lahat ng uri ng paggalaw ng mga luminaries dito.