Poljubni radij, na katerega so projicirana nebesna telesa: služi za reševanje različnih astrometričnih problemov. Za središče nebesne sfere se praviloma vzame oko opazovalca. Za opazovalca na površju Zemlje vrtenje nebesne sfere reproducira dnevno gibanje svetil na nebu. Območje nebesne krogle, ob upoštevanju variabilnosti velikosti loka enakih deklinacij, je 41252,96 kvadratnih metrov. stopnje.
Polmer nebesne sfere lahko vzamemo karkoli: zaradi poenostavitve geometrijskih odnosov se predpostavlja, da je enak ena. Glede na problem, ki ga rešujemo, lahko središče nebesne sfere postavimo na mesto:
- kje se nahaja opazovalec (topocentrična nebesna krogla),
- v središče Zemlje (geocentrična nebesna krogla),
- v središče določenega planeta (planetocentrična nebesna sfera),
- v središče Sonca (heliocentrična nebesna krogla) ali v katero koli drugo točko vesolja.
Vsako svetilo na nebesni sferi ustreza točki, v kateri jo prečka ravna črta, ki povezuje središče nebesne sfere s svetilom (z njegovim središčem). Pri preučevanju relativnega položaja in vidnih gibanj svetilk na nebesni sferi se izbere en ali drug koordinatni sistem), določen z glavnimi točkami in črtami. Slednji so običajno veliki krogi nebesne krogle. Vsak veliki krog krogle ima dva pola, ki ju določata konca premera, pravokotnega na ravnino danega kroga.
Zgodba
Koncept nebesne sfere je nastal v starih časih; temeljila je na vizualnem vtisu obstoja kupolastega neba. Ta vtis je posledica dejstva, da zaradi ogromne oddaljenosti nebesnih teles človeško oko ne more oceniti razlik v razdaljah do njih in se zdi, da so enako oddaljena. Med starimi ljudstvi je bilo to povezano s prisotnostjo resnične krogle, ki omejuje ves svet in na svoji površini nosi številne zvezde. Tako je bila po njihovem mnenju nebesna sfera najpomembnejši element vesolja. Z razvojem znanstvenih spoznanj je tak pogled na nebesno sfero odpadel. Vendar pa je geometrija nebesne sfere, postavljena v antiki, zaradi razvoja in izboljšav dobila sodobno obliko, v kateri se uporablja v astrometriji.
Imena najpomembnejših točk in lokov na nebesni krogli
Vodnik in sorodni (izpeljani) pojmi
navpičnica
navpičnica(oz navpična črta) - ravna črta, ki poteka skozi središče nebesne sfere in sovpada s smerjo navpične črte na točki opazovanja. Za opazovalca na površju Zemlje vodi navpična črta skozi središče Zemlje in točko opazovanja.
Zenit in nadir
Vodna črta seka površino nebesne krogle v dveh točkah - zenit, nad glavo opazovalca, in najnižja točka- diametralno nasprotna točka.
matematično obzorje
Matematično obzorje- veliki krog nebesne krogle, katerega ravnina je pravokotna na navpično črto. Matematični horizont deli površino nebesne krogle na dve polovici: viden za opazovalca, z vrhom v zenitu, in neviden, z najnižjim vrhom. Matematični horizont na splošno ne sovpada z vidno obzorje zaradi neravnin zemeljskega površja in različnih višin opazovalnih točk ter ukrivljenosti svetlobnih žarkov v ozračju.
Vrtenje nebesne sfere in sorodni (izpeljani) pojmi
svetovna os
P, P" - nebesni poli, T, T" - točke enakonočja, E, C - točke solsticija, P, P" - poli ekliptike, PP" - svetovna os, PP" - os ekliptike, ATQT" - nebesni ekvator, ETCT "- ekliptika
Os sveta- namišljena črta, ki seka nebesno sfero na severnem in južnem polu (nebesna sfera se vrti okoli nje).
Poljaki sveta
Svetovna os seka površino nebesne krogle v dveh točkah - severni pol sveta in južni pol sveta. Severni pol je tisti, od katerega poteka vrtenje nebesne sfere v smeri urinega kazalca, če gledate na sfero od zunaj.
Pogled na nebesno sfero od znotraj, (kar običajno počnemo pri opazovanju zvezdnega neba), potem se v bližini severnega pola sveta vrti v nasprotni smeri urinega kazalca, v bližini južnega pola sveta pa - v smeri urinega kazalca.
Nebesni ekvator
Nebesni ekvator- velik krog nebesne krogle, katerega ravnina je pravokotna na os sveta. Nebesni ekvator deli površino nebesne krogle na dve polobli: Severna polobla, z vrhom na severnem nebesnem polu in Južna polobla, z vrhom na južnem nebesnem polu.
Izrazi, rojeni na presečišču konceptov "Plumb line" in "Rotacija nebesne sfere"
East in West Points
Nebesni ekvator seka matematični horizont v dveh točkah: točka vzhoda in zahodna točka. Vzhodna točka je točka, v kateri točke vrteče se nebesne krogle prečkajo matematični horizont in prehajajo iz nevidne poloble v vidno.
nebesni meridian
Nebesni poldnevnik- velik krog nebesne krogle, katerega ravnina poteka skozi navpično črto in os sveta. Nebesni poldnevnik deli površino nebesne krogle na dve polobli – vzhodna polobla, z vrhom na vzhodni točki in zahodna polobla, z vrhom na zahodni točki.
opoldanska linija
Opoldanska linija- črta presečišča ravnine nebesnega poldnevnika in ravnine matematičnega obzorja.
Točke proti severu in jugu
Nebesni poldnevnik seka matematični horizont v dveh točkah: severna točka in točka jug. Severna točka je tista, ki je bližje severnemu tečaju sveta.
Ekliptika
Ekliptika- veliki krog nebesne sfere, presečišče nebesne sfere in ravnine orbite središča mase sistema Zemlja-Luna. Z veliko natančnostjo vzdolž ekliptike poteka navidezno letno gibanje Sonca v nebesni krogli. Ravnina ekliptike seka ravnino nebesnega ekvatorja pod kotom ε = 23°26". Omeniti velja, da se planetarna meglica Mačje oko (NGC6543) nahaja blizu severnega pola ekliptike.
α = 192,85948° β = 27,12825°
klical severni galaktični pol, in njegova diametralno nasprotna točka - južni galaktični pol.
Veliki krog nebesne krogle, katerega ravnina je pravokotna na premico, ki povezuje galaktična pola, se imenuje galaktični ekvator.
Imena lokov na nebesni krogli so povezana s položajem svetil
Almukantarat
Almuqantarat- Arabec. krog enakih višin
Almukantarat svetila - majhen krog nebesne krogle, ki poteka skozi svetilo, katerega ravnina je vzporedna z ravnino matematičnega obzorja.
navpični krog
Višinski krog oz navpični krog oz navpično svetila - velik polkrog nebesne sfere, ki poteka skozi zenit, svetilo in nadir.
Nebesna krogla- abstraktni pojem, namišljena krogla neskončno velikega polmera, katere središče je opazovalec. Hkrati je središče nebesne sfere tako rekoč na ravni oči opazovalca (z drugimi besedami, vse, kar vidite nad svojo glavo od obzorja do obzorja, je prav ta sfera). Lahko pa za lažjo predstavo štejemo središče nebesne sfere in središče Zemlje, v tem ni nobene napake. Položaji zvezd, planetov, Sonca in Lune se nanesejo na kroglo v položaju, v katerem so vidni na nebu v določenem trenutku iz dane točke lokacije opazovalca.
Z drugimi besedami, čeprav opazujemo položaj svetil v nebesni sferi, bomo, ko smo na različnih mestih na planetu, nenehno videli nekoliko drugačno sliko, poznamo načela "dela" nebesne sfere, gledamo na nočnega neba, se na podlagi preproste tehnike enostavno orientiramo na tleh. Ob poznavanju pogleda nad glavo na točki A ga primerjamo s pogledom na nebo na točki B in po odstopanjih znanih orientacijskih točk lahko natančno razberemo, kje smo zdaj.
Ljudje so si že dolgo izmislili številna orodja za olajšanje naše naloge. Če se premikate po "zemeljskem" globusu preprosto s pomočjo zemljepisne širine in dolžine, potem je za "nebeški" globus - nebesno sfero na voljo tudi vrsta podobnih elementov - točk in črt.
Nebesna sfera in položaj opazovalca. Če se opazovalec premakne, se bo premaknila celotna krogla, ki jo vidi.
Elementi nebesne krogle
Nebesna sfera ima številne značilne točke, črte in kroge, razmislimo o glavnih elementih nebesne sfere.
Opazovalec navpično
Opazovalec navpično- ravna črta, ki poteka skozi središče nebesne sfere in sovpada s smerjo navpične črte v točki opazovalca. Zenit- točka presečišča navpičnice opazovalca z nebesno sfero, ki se nahaja nad glavo opazovalca. Nadir- točka presečišča navpičnice opazovalca z nebesno sfero, nasproti zenitu.
Resnično obzorje- velik krog na nebesni krogli, katerega ravnina je pravokotna na navpičnico opazovalca. Pravi horizont deli nebesno kroglo na dva dela: suprahorizontalna polobla kjer se nahaja zenit, in subhorizontalna polobla, v katerem se nahaja nadir.
Svetovna os (zemeljska os)- ravna črta, okoli katere poteka vidna dnevna rotacija nebesne krogle. Os sveta je vzporedna z osjo vrtenja Zemlje, za opazovalca, ki se nahaja na enem od polov Zemlje, pa sovpada z osjo vrtenja Zemlje. Navidezna dnevna rotacija nebesne krogle je odraz dejanskega dnevnega vrtenja Zemlje okoli svoje osi. Pola sveta so točke presečišča osi sveta z nebesno sfero. Pol sveta, ki se nahaja v ozvezdju Ursa Minor, se imenuje Severni pol svet, nasprotni pol pa imenujemo Južni pol.
Velik krog na nebesni krogli, katerega ravnina je pravokotna na os sveta. Ravnina nebesnega ekvatorja deli nebesno kroglo na Severna polobla, v katerem se nahaja severni pol sveta, in Južna polobla kjer se nahaja južni pol sveta.
Ali meridian opazovalca - velik krog na nebesni krogli, ki poteka skozi pola sveta, zenit in nadir. Sovpada z ravnino zemeljskega meridiana opazovalca in deli nebesno kroglo na vzhodni in zahodna polobla.
Točke proti severu in jugu- točke presečišča nebesnega poldnevnika s pravim obzorjem. Točka, ki je najbližje severnemu polu sveta, se imenuje severna točka pravega horizonta C, točka, ki je najbližja južnemu polu sveta, pa se imenuje južna točka Yu. Točki vzhoda in zahoda sta točki presečišča nebesnega ekvatorja s pravim obzorjem.
opoldanska linija- ravna črta v ravnini pravega obzorja, ki povezuje točki severa in juga. Ta črta se imenuje poldne, ker opoldne, po lokalnem pravem sončnem času, senca navpičnega pola sovpada s to črto, to je s pravim poldnevnikom te točke.
Točke presečišča nebesnega poldnevnika z nebesnim ekvatorjem. Imenuje se točka, ki je najbližja južni točki obzorja točka južno od nebesnega ekvatorja, točka, ki je najbližja severni točki obzorja, pa je točka severno od nebesnega ekvatorja.
Navpične svetilke
Navpične svetilke, oz višinski krog, - velik krog na nebesni krogli, ki poteka skozi zenit, nadir in svetilo. Prva vertikala je vertikala, ki poteka skozi vzhodno in zahodno točko.
Sklanjatveni krog, ali , - velik krog na nebesni sferi, ki poteka skozi pole sveta in svetilke.
Majhen krog na nebesni sferi, narisan skozi svetilo vzporedno z ravnino nebesnega ekvatorja. Vidno dnevno gibanje svetil se dogaja vzdolž dnevnih vzporednikov.
Svetila Almukantarat
Svetila Almukantarat- majhen krog na nebesni sferi, narisan skozi svetilo vzporedno z ravnino pravega obzorja.
Vsi zgoraj navedeni elementi nebesne sfere se aktivno uporabljajo za reševanje praktičnih problemov orientacije v prostoru in določanja položaja zvezd. Glede na namene in pogoje merjenja se uporabljata dva različna sistema. sferične nebesne koordinate.
V enem sistemu je svetilka usmerjena glede na pravi horizont in se imenuje ta sistem, v drugem pa glede na nebesni ekvator in se imenuje.
V vsakem od teh sistemov je položaj svetila na nebesni sferi določen z dvema kotnima vrednostma, tako kot je položaj točk na površju Zemlje določen z zemljepisno širino in dolžino.
Ljudje v starih časih so verjeli, da se vse zvezde nahajajo na nebesni krogli, ki se kot celota vrti okoli Zemlje. Že pred več kot 2000 leti so astronomi začeli uporabljati metode, ki so omogočale označevanje lokacije katere koli zvezde na nebesni sferi glede na druge vesoljske objekte ali zemeljske mejnike. Pojem nebesne sfere je primeren za uporabo tudi zdaj, čeprav vemo, da ta sfera v resnici ne obstaja.
nebesna krogla -namišljena sferična ploskev poljubnega radija, v središču katere je opazovalčevo oko in na katero projiciramo lego nebesnih teles.Koncept nebesne sfere se uporablja za kotne meritve na nebu, za udobje sklepanja o najpreprostejših vidnih nebesnih pojavih, za različne izračune, na primer za izračun časa sončnega vzhoda in sončnega zahoda svetilk.
Zgradimo nebesno kroglo in iz njenega središča potegnemo žarek proti zvezdi A.
Tam, kjer ta žarek seka površino krogle, postavite točko A 1 ki prikazuje to zvezdo. zvezda IN bo predstavljen s piko V 1. S ponovitvijo podobne operacije za vse opazovane zvezde bomo na površini krogle dobili podobo zvezdnega neba – zvezdni globus. Jasno je, da če je opazovalec v središču te namišljene krogle, bo zanj smer do samih zvezd in njihovih podob na krogli sovpadala.
- Kaj je središče nebesne krogle? (Oko opazovalca)
- Kolikšen je polmer nebesne krogle? (Arbitrarna)
- Kakšna je razlika med nebesnima sferama dveh sosedov na mizi? (Osrednji položaj).
Za reševanje številnih praktičnih problemov razdalje do nebesnih teles ne igrajo vloge, pomembna je le njihova navidezna lokacija na nebu. Kotne meritve so neodvisne od polmera krogle. Čeprav torej nebesna sfera v naravi ne obstaja, astronomi uporabljajo koncept nebesne sfere za preučevanje vidne lokacije zvezd in pojavov, ki jih lahko opazujemo na nebu podnevi ali več mesecev. Na takšno kroglo se projicirajo zvezde, Sonce, Luna, planeti itd., pri čemer se abstrahirajo od dejanskih razdalj do svetil in upoštevajo le kotne razdalje med njimi. Razdalje med zvezdami na nebesni sferi lahko izrazimo le v kotnih merah. Te kotne razdalje se merijo z vrednostjo središčnega kota med žarki, usmerjenimi na eno in drugo zvezdo, ali z njim ustreznimi loki na površini krogle.
Za približno oceno kotnih razdalj na nebu si je koristno zapomniti naslednje podatke: kotna razdalja med dvema skrajnima zvezdama velikega medveda (α in β) je približno 5 °, od α velikega medveda do α Mali medved (Polarna zvezda) - 5-krat več - približno 25°.
Najenostavnejše vizualne ocene kotnih razdalj lahko naredimo tudi s prsti iztegnjene roke.
Samo dve svetili - Sonce in Luna - vidimo kot diska. Kotni premeri teh diskov so skoraj enaki - približno 30 "ali 0,5 °. Kotne dimenzije planetov in zvezd so veliko manjše, zato jih vidimo preprosto kot svetleče točke. S prostim očesom predmet ni videti kot točka, če njene kotne dimenzije presegajo 2 -3". To pomeni predvsem, da naše oko razloči vsako posebej svetlečo točko (zvezdo) v primeru, da je kotna razdalja med njima večja od te vrednosti. Z drugimi besedami, predmet ne vidimo kot točko le, če razdalja do njega presega njegovo velikost za največ 1700-krat.
navpičnica Z, Z' , ki poteka skozi oko opazovalca (točka C), ki se nahaja v središču nebesne sfere, seka nebesno sfero v točkah Z - zenit,Z' - najnižja vrednost.
Zenit- to je najvišja točka nad glavo opazovalca.
Nadir -točka nebesne sfere nasproti zenitu.
Ravnina, pravokotna na navpično črto, se imenujevodoravna ravnina (ali ravnina obzorja).
matematično obzorjeimenujemo presečišče nebesne sfere z vodoravno ravnino, ki poteka skozi središče nebesne sfere.
S prostim očesom lahko na celotnem nebu vidimo okoli 6000 zvezd, mi pa jih vidimo le polovico, saj nam Zemlja zapira drugo polovico zvezdnega neba. Ali se zvezde premikajo po nebu? Izkazalo se je, da se vsi premikajo hkrati. To je enostavno preveriti z opazovanjem zvezdnega neba (fokusiranje na določene predmete).
Zaradi njegove rotacije se spreminja videz zvezdnega neba. Nekatere zvezde šele vzhajajo iz obzorja (vzhajajo) na njegovem vzhodnem delu, druge so v tem času visoko nad vašo glavo, tretje se že skrivajo za obzorjem na zahodnem delu (zahajajo). Ob tem se nam zdi, da se zvezdnato nebo kot celota vrti. Zdaj se vsi dobro zavedajo Vrtenje nebesnega svoda je navidezen pojav, ki ga povzroča vrtenje Zemlje.
Slika tega, kar se zgodi z zvezdnim nebom kot posledica dnevne rotacije Zemlje, vam omogoča, da zajamete kamero.
Na dobljeni sliki je vsaka zvezda pustila svoj pečat v obliki loka kroga. Toda obstaja tudi takšna zvezda, katere gibanje skozi noč je skoraj neopazno. To zvezdo so poimenovali Polaris. Podnevi opisuje krog majhnega polmera in je vedno viden na skoraj enaki višini nad obzorjem na severni strani neba. Skupno središče vseh koncentričnih sledi zvezd je na nebu blizu Severnice. Ta točka, na katero je usmerjena os vrtenja Zemlje, se imenuje severni pol sveta. Najmanjši radij ima lok, ki ga opisuje Severnica. Toda ta lok in vsi ostali - ne glede na njihov polmer in ukrivljenost - tvorijo isti del kroga. Če bi bilo mogoče cel dan fotografirati poti zvezd na nebu, bi se fotografija izkazala za polne kroge - 360 °. Navsezadnje je dan obdobje popolnega obrata Zemlje okoli svoje osi. V eni uri se bo Zemlja obrnila za 1/24 kroga, to je 15°. Posledično bo dolžina loka, ki ga bo zvezda opisala v tem času, 15 °, čez pol ure pa 7,5 °.
Čez dan zvezde opisujejo tem večje kroge, čim dlje od Severnice so.
Imenuje se os dnevnega vrtenja nebesne krogleosi sveta (RR").
Točke presečišča nebesne krogle z osjo sveta se imenujejopoli sveta(pika R - točka severnega nebesnega pola R" - južni pol sveta).
Polarna zvezda se nahaja blizu severnega nebesnega pola. Ko gledamo v Severnico, natančneje v fiksno točko ob njej - severni pol sveta, smer našega pogleda sovpada s svetovno osjo. Južni pol sveta se nahaja na južni polobli nebesne sfere.
Letalo EAWQ, pravokotna na os sveta PP" in poteka skozi središče nebesne krogle se imenujeravnina nebesnega ekvatorja, in črta njenega presečišča z nebesno sfero -nebesni ekvator.
Nebesni ekvator - krožnica, dobljena iz presečišča nebesne sfere z ravnino, ki poteka skozi središče nebesne sfere pravokotno na os sveta.
Nebesni ekvator deli nebesno kroglo na dve polobli: severno in južno.
Os sveta, poli sveta in nebesni ekvator so podobni osi, poli in ekvatorju Zemlje, saj našteta imena povezujejo z navideznim vrtenjem nebesne sfere in je posledica dejansko vrtenje globusa.
Letalo skozi zenitZ , center Z nebesna sfera in pol R mir, kličejoravnino nebesnega poldnevnika, in črta njegovega presečišča z nebesno sfero tvorilinija nebesnega poldnevnika.
nebesni meridian - veliki krog nebesne sfere, ki poteka skozi zenit Z, nebesni pol P, južni nebesni pol R", nadir Z"
V katerem koli kraju na Zemlji ravnina nebesnega poldnevnika sovpada z ravnino geografskega poldnevnika tega kraja.
opoldanska linija NS - to je linija presečišča ravnin poldnevnika in obzorja. N - severna točka, S - južna točka
Tako se imenuje, ker opoldne sence navpičnih predmetov padajo v to smer.
- Kakšna je rotacijska doba nebesne krogle? (Enako obdobju vrtenja Zemlje - 1 dan).
- V katero smer poteka navidezno (navidezno) vrtenje nebesne krogle? (Nasprotno od smeri vrtenja Zemlje).
- Kaj lahko rečemo o relativni legi vrtilne osi nebesne sfere in zemeljske osi? (Os nebesne sfere in zemeljska os bosta sovpadali).
- Ali so vse točke nebesne sfere vključene v navidezno rotacijo nebesne sfere? (Točke, ki ležijo na osi, mirujejo).
Zemlja se giblje po orbiti okoli sonca. Os rotacije Zemlje je nagnjena proti ravnini orbite pod kotom 66,5°. Zaradi delovanja gravitacijskih sil s strani Lune in Sonca se vrtilna os Zemlje premakne, medtem ko naklon osi na ravnino Zemljine orbite ostane nespremenjen. Os Zemlje tako rekoč drsi po površini stožca. (enako se zgodi z osjo y navadnega vrha na koncu rotacije).
Ta pojav so odkrili že leta 125 pr. e. Grški astronom Hiparh in imenovan precesija.
En obrat zemeljske osi traja 25.776 let – to obdobje imenujemo platonsko leto. Zdaj blizu P - severnega pola sveta je Severnica - α Malega medveda. Polarna zvezda je tista, ki se trenutno nahaja blizu severnega tečaja sveta. V našem času, približno od leta 1100, je taka zvezda alfa Ursa Minor - Kinosura. Prej je bil naziv Polar izmenično dodeljen π, η in τ Herkulu, zvezdama Tuban in Kochab. Rimljani zvezde Severnice sploh niso imeli, Kokhab in Kinosuru (α Mali medved) pa so imenovali Varuha.
Na začetku našega štetja - pol sveta je bil blizu α Draco - pred 2000 leti. Leta 2100 bo nebesni pol le 28" od zvezde Severnice - zdaj 44". Leta 3200 bo ozvezdje Kefej postalo polarno. Leta 14000 bo Vega (α Lyrae) polarna.
Kako najti Severnico na nebu?
Če želite najti Severnico, morate miselno narisati ravno črto skozi zvezde Velikega voza (prvi 2 zvezdi "vedra") in prešteti 5 razdalj med tema zvezdama vzdolž nje. Na tem mestu, poleg ravne črte, bomo videli zvezdo, ki je po svetlosti skoraj enaka zvezdam "dipperja" - to je Polarna zvezda.
V ozvezdju, ki se pogosto imenuje Mali voz, je Severnica najsvetlejša. Toda tako kot večina zvezd velikega voza je tudi Polaris zvezda druge velikosti.
Poletni (poletno-jesenski) trikotnik = zvezda Vega (α Lyra, 25,3 svetlobnih let), zvezda Deneb (α Cygnus, 3230 svetlobnih let), zvezda Altair (α Orel, 16,8 svetlobnih let)
Nebesne koordinate
Če želite najti svetilo na nebu, morate navesti, na kateri strani obzorja in kako visoko nad njim je. V ta namen se uporablja horizontalni koordinatni sistem – azimut in višina. Za opazovalca, ki se nahaja kjerkoli na Zemlji, ni težko določiti navpične in vodoravne smeri.
Prvi od njih je določen z navpično črto in je na risbi prikazan z navpično črto ZZ", ki poteka skozi središče krogle (točka O).
Imenuje se točka Z neposredno nad glavo opazovalca zenit.
Ravnina, ki poteka skozi središče krogle pravokotno na navpično črto, tvori krog, ko se seka s kroglo - prav, oz mathematical, obzorje.
Višina svetilo se šteje po krogu, ki poteka skozi zenit in svetilo , in je izražena z dolžino loka tega kroga od obzorja do svetila. Ta lok in kot, ki mu ustreza, sta običajno označena s črko h.
Višina svetilke, ki se nahaja v zenitu, je 90 °, na obzorju - 0 °.
Položaj svetilke glede na strani obzorja je označen z drugo koordinato - azimut, označen s črko A. Azimut se meri od južne točke v smeri urinega kazalca, tako da je azimut južne točke 0°, zahodne točke 90° in tako naprej.
Horizontalne koordinate svetil se skozi čas nenehno spreminjajo in so odvisne od položaja opazovalca na Zemlji, saj se glede na svetovni prostor ravnina obzorja na dani točki Zemlje vrti z njim.
Horizontalne koordinate svetil se merijo za določitev časovnih ali geografskih koordinat različnih točk na Zemlji. V praksi se na primer v geodeziji višina in azimut merita s posebnimi goniometričnimi optičnimi instrumenti - teodoliti.
Če želite ustvariti zvezdni zemljevid, ki prikazuje ozvezdja na ravnini, morate poznati koordinate zvezd. Če želite to narediti, morate izbrati koordinatni sistem, ki bi se vrtel z zvezdnatim nebom. Za označevanje položaja svetilk na nebu se uporablja koordinatni sistem, podoben tistemu v geografiji, tj. - ekvatorialni koordinatni sistem.
Ekvatorialni koordinatni sistem je podoben geografskemu koordinatnemu sistemu na globusu. Kot veste, je mogoče določiti položaj katere koli točke na globusu z z uporabo geografskih koordinat – zemljepisne širine in dolžine.
Geografska širina - je kotna oddaljenost točke od zemeljskega ekvatorja. Geografska širina (φ) se meri vzdolž poldnevnikov od ekvatorja do polov Zemlje.
Dolžina- kot med ravnino poldnevnika dane točke in ravnino začetnega poldnevnika. Geografska dolžina (λ) se meri vzdolž ekvatorja od začetnega (greenwiškega) poldnevnika.
Tako ima na primer Moskva naslednje koordinate: 37°30" vzhodne zemljepisne dolžine in 55°45" severne zemljepisne širine.
Predstavimo se ekvatorialni koordinatni sistem, ki označuje položaj svetil na nebesni krogli glede na drugo.
Narišimo črto skozi središče nebesne sfere vzporedno z osjo vrtenja Zemlje, - osi sveta. Prečkal bo nebesno sfero na dveh diametralno nasprotnih točkah, ki se imenujeta poli sveta - R in R. Severni pol sveta se imenuje tisti, v bližini katerega se nahaja Severnica. Ravnina, ki poteka skozi središče krogle vzporedno z ravnino Zemljinega ekvatorja, v prerezu s kroglo tvori krog, imenovan nebesni ekvator. Nebesni ekvator (tako kot zemeljski) deli nebesno kroglo na dve polobli: severno in južno. Imenuje se kotna oddaljenost zvezde od nebesnega ekvatorja sklanjatev. Deklinacija se meri v krogu, narisanem skozi svetilo in pole sveta, podobna je geografski širini.
sklanjatev- kotna oddaljenost svetil od nebesnega ekvatorja. Sklanjatev označujemo s črko δ. Na severni polobli se deklinacije štejejo za pozitivne, na južni - za negativne.
Druga koordinata, ki označuje položaj zvezde na nebu, je podobna geografski dolžini. Ta koordinata se imenuje rektascenzija . Rektascenzija se meri vzdolž nebesnega ekvatorja od točke pomladnega enakonočja γ, v kateri se Sonce vsako leto pojavi 21. marca (na dan pomladnega enakonočja). Šteje se od točke spomladanskega enakonočja γ v nasprotni smeri urinega kazalca, torej proti dnevni rotaciji neba. Zato se svetila vzpenjajo (in zahajajo) v naraščajočem vrstnem redu njihove rektascenzije.
rektascenzija - kot med ravnino polkroga, ki poteka iz nebesnega pola skozi svetilo(sklonitveni krog), in ravnina polkroga, ki poteka iz nebesnega pola skozi točko pomladnega enakonočja, ki leži na ekvatorju(začetni krog sklanjatev). Rektascenzijo označujemo s črko α
Sklanjanje in rektascend(δ, α) imenujemo ekvatorialne koordinate.
Deklinacija in rektascenzija nista priročno izražena v stopinjah, temveč v časovnih enotah. Če upoštevamo, da Zemlja naredi en obrat v 24 urah, dobimo:
360° - 24 h, 1° - 4 min;
15° - 1 h, 15" -1 min, 15" - 1 s.
Zato je rektascenzija, ki je na primer enaka 12 uram, 180°, 7 ur in 40 minut pa ustreza 115°.
Če posebna natančnost ni potrebna, se lahko nebesne koordinate za zvezde štejejo za nespremenjene. Z dnevnim vrtenjem zvezdnega neba se vrti tudi spomladansko enakonočje. Zato položaji zvezd glede na ekvator in spomladansko enakonočje niso odvisni niti od ure v dnevu niti od položaja opazovalca na Zemlji.
Ekvatorialni koordinatni sistem je upodobljen na premikajočem se zemljevidu zvezdnega neba.
Vsebina članka
NEBEŠKA KROGLA. Ko opazujemo nebo, se zdi, da se vsi astronomski objekti nahajajo na kupolasti površini, v središču katere se nahaja opazovalec. Ta namišljena kupola tvori zgornjo polovico namišljene sfere, ki se imenuje "nebesna sfera". Ima temeljno vlogo pri označevanju položaja astronomskih objektov.
Čeprav so Luna, planeti, Sonce in zvezde različno oddaljeni od nas, so tudi najbližji med njimi tako daleč, da njihove oddaljenosti ne moremo oceniti na oko. Smer zvezde se med premikanjem po površini Zemlje ne spremeni. (Res se nekoliko spreminja, ko se Zemlja premika po svoji orbiti, a ta paralaktični premik lahko opazimo le s pomočjo najbolj natančnih instrumentov.)
Zdi se nam, da se nebesna sfera vrti, saj svetila vzhajajo na vzhodu in zahajajo na zahodu. Razlog za to je vrtenje Zemlje od zahoda proti vzhodu. Navidezno vrtenje nebesne sfere poteka okoli namišljene osi, ki nadaljuje os vrtenja Zemlje. Ta os seka nebesno sfero na dveh točkah, ki ju imenujemo severni in južni »pol sveta«. Severni nebesni pol leži približno eno stopinjo od Severnice, blizu južnega pola pa ni svetlih zvezd.
Os vrtenja Zemlje je nagnjena za približno 23,5 ° glede na pravokotnico, narisano na ravnino Zemljine orbite (na ravnino ekliptike). Presek te ravnine z nebesno sfero da krog - ekliptiko, navidezno pot Sonca v enem letu. Orientacija zemeljske osi v vesolju se skoraj ne spremeni. Tako se vsako leto junija, ko je severni konec osi nagnjen proti Soncu, to dvigne visoko na nebo na severni polobli, kjer dnevi postanejo dolgi, noči pa kratke. Ko se decembra premakne na nasprotno stran orbite, se Zemlja z južno poloblo obrne proti Soncu, na našem severu pa postanejo dnevi kratki in noči dolge.
Vendar pa se pod vplivom sončne in lunine privlačnosti orientacija zemeljske osi še postopoma spreminja. Glavno gibanje osi, ki nastane zaradi vpliva Sonca in Lune na ekvatorialno izboklino Zemlje, imenujemo precesija. Zaradi precesije se zemeljska os počasi vrti okoli pravokotnice na orbitalno ravnino in v 26 tisoč letih opiše stožec s polmerom 23,5°. Zaradi tega pola čez nekaj stoletij ne bo več v bližini Severnice. Poleg tega Zemljina os povzroča majhna nihanja, imenovana nutacija in povezana z eliptičnostjo orbit Zemlje in Lune, pa tudi z dejstvom, da je ravnina lunine orbite rahlo nagnjena glede na ravnino Zemljine orbite.
Kot že vemo, se videz nebesne krogle ponoči spreminja zaradi vrtenja Zemlje okoli svoje osi. A tudi če med letom opazujete nebo ob istem času, se bo njegov videz spremenil zaradi vrtenja Zemlje okoli Sonca. Traja pribl. 365 1/4 dni - približno stopinja na dan. Mimogrede, dan ali bolje rečeno sončni dan je čas, v katerem se Zemlja enkrat zavrti okoli svoje osi glede na Sonce. Sestavljen je iz časa, ki je potreben, da Zemlja opravi en obrat glede na zvezde (»zvezdni dan«), plus majhen čas, približno štiri minute, ki je potreben, da rotacija kompenzira Zemljino orbitalno gibanje za eno stopinj na dan. Tako je v letu dni cca. 365 1/4 sončnih dni in pribl. 366 1/4 zvezda.
Če jih gledamo z določene točke na Zemlji, so zvezde, ki se nahajajo blizu polov, vedno nad obzorjem ali pa se nikoli ne dvignejo nad obzorjem. Vse druge zvezde vzhajajo in zahajajo in vsak dan vsaka zvezda vzhaja in zahaja 4 minute prej kot prejšnji dan. Nekatere zvezde in ozvezdja pozimi vzhajajo na nebu ponoči - imenujemo jih "zima", druga pa "poletje".
Tako pogled na nebesno sfero določajo trije časi: čas dneva, povezan z vrtenjem Zemlje; letni čas, povezan s kroženjem okoli sonca; epoha, povezana s precesijo (čeprav je slednji učinek komaj opazen »na oko« tudi čez 100 let).
Koordinatni sistemi.
Obstajajo različni načini za označevanje položaja predmetov na nebesni krogli. Vsak od njih je primeren za naloge določene vrste.
Alt-azimutni sistem.
Za označevanje položaja predmeta na nebu glede na zemeljske predmete, ki obkrožajo opazovalca, se uporablja "alt-azimut" ali "vodoravni" koordinatni sistem. Označuje kotno razdaljo predmeta nad obzorjem, imenovano "nadmorska višina", pa tudi njegov "azimut" - kotno razdaljo vzdolž obzorja od pogojne točke do točke neposredno pod objektom. V astronomiji se azimut meri od točke jug proti zahodu, v geodeziji in navigaciji pa od točke sever proti vzhodu. Zato morate pred uporabo azimuta ugotoviti, v katerem sistemu je naveden. Točka na nebu neposredno nad glavo ima višino 90 ° in se imenuje "zenit", točka, ki je diametralno nasprotna njej (pod nogami), pa se imenuje "nadir". Za številne naloge je pomemben velik krog nebesne sfere, imenovan »nebesni meridian«; poteka skozi zenit, nadir in nebesni pol ter prečka obzorje na severni in južni točki.
ekvatorialni sistem.
Zaradi rotacije Zemlje se zvezde nenehno gibljejo glede na obzorje in kardinalne točke, njihove koordinate v horizontalnem sistemu pa se spreminjajo. Toda za nekatere probleme astronomije mora biti koordinatni sistem neodvisen od položaja opazovalca in časa dneva. Tak sistem se imenuje "ekvatorialni"; njegove koordinate so podobne geografskim širinam in dolžinam. V njej ravnina zemeljskega ekvatorja, razširjena do presečišča z nebesno kroglo, postavlja glavni krog - "nebesni ekvator". "Deklinacija" zvezde je podobna zemljepisni širini in se meri z njeno kotno razdaljo severno ali južno od nebesnega ekvatorja. Če je zvezda vidna točno v zenitu, potem je zemljepisna širina kraja opazovanja enaka deklinaciji zvezde. Geografska dolžina ustreza "desnemu vzponu" zvezde. Merjeno je vzhodno od presečišča ekliptike z nebesnim ekvatorjem, ki ga Sonce prečka marca, na dan začetka pomladi na severni polobli in jeseni na južni. Ta točka, pomembna za astronomijo, se imenuje "prva točka Ovna" ali "točka pomladnega enakonočja" in je označena z znakom. Vrednosti rektascenzije so običajno podane v urah in minutah, pri čemer se 24 ur obravnava kot 360°.
Pri opazovanju s teleskopi se uporablja ekvatorialni sistem. Teleskop je nameščen tako, da se lahko vrti od vzhoda proti zahodu okoli osi, usmerjene na pol sveta, in s tem kompenzira vrtenje Zemlje.
drugih sistemov.
Za nekatere namene se uporabljajo tudi drugi koordinatni sistemi na nebesni sferi. Na primer, pri proučevanju gibanja teles v sončnem sistemu uporabljajo koordinatni sistem, katerega glavna ravnina je ravnina zemeljske orbite. Zgradbo galaksije preučujemo v koordinatnem sistemu, katerega glavna ravnina je ekvatorialna ravnina galaksije, ki jo na nebu predstavlja krog, ki poteka vzdolž Rimske ceste.
Primerjava koordinatnih sistemov.
Najpomembnejše podrobnosti horizontalnega in ekvatorialnega sistema so prikazane na slikah. V tabeli so ti sistemi primerjani z geografskim koordinatnim sistemom.
| PRIMERJAVA KOORDINATNIH SISTEMOV | |||
| Značilno | Alt-azimutni sistem | ekvatorialni sistem | Geografski sistem |
| Osnovni krog | Horizont | Nebesni ekvator | Ekvator |
| Poljaki | Zenit in nadir | Severni in južni pol sveta | Severni in južni pol |
| Kotna razdalja od glavnega kroga | Višina | sklanjatev | Zemljepisna širina |
| Kotna razdalja vzdolž osnovnega kroga | Azimut | rektascenzija | Dolžina |
| Sidrna točka na glavnem krogu | Pokažite proti jugu na obzorju (v geodeziji - točka severa) |
točka pomladnega enakonočja | Sečišče z Greenwiškim poldnevnikom |
Prehod iz enega sistema v drugega.
Pogosto je treba izračunati njene ekvatorialne koordinate iz višinskih azimutnih koordinat zvezde in obratno. Za to je potrebno poznati trenutek opazovanja in položaj opazovalca na Zemlji. Matematično je problem rešen s sferičnim trikotnikom z oglišči v zenitu, severnem nebesnem polu in zvezdi X; imenuje se "astronomski trikotnik".
Kot z vrhom na severnem polu sveta med meridianom opazovalca in smerjo do katere koli točke na nebesni sferi se imenuje "urni kot" te točke; meri se zahodno od poldnevnika. Urni kot pomladnega enakonočja, izražen v urah, minutah in sekundah, se na točki opazovanja imenuje "zvezdni čas" (si. T. - sidereal time). In ker je desni vzpon zvezde tudi polarni kot med smerjo do nje in spomladanskega enakonočja, je stranski čas enak desnemu vzponu vseh točk, ki ležijo na poldnevniku opazovalca.
Tako je urni kot katere koli točke na nebesni sferi enak razliki med zvezdnim časom in rektascenzijo:
Naj bo zemljepisna širina opazovalca j. Glede na ekvatorialne koordinate zvezde a in d, nato njegove vodoravne koordinate A in se lahko izračuna po naslednjih formulah:
Rešite lahko tudi inverzni problem: glede na izmerjene vrednosti A in h, poznajoč čas, izračunajo a in d. sklanjatev d se izračuna neposredno iz zadnje formule, nato se izračuna iz predzadnje H, in od prvega, če je znan zvezdni čas, potem a.
Upodobitev nebesne krogle.
Stoletja so znanstveniki iskali najboljši način za predstavitev nebesne sfere za študij ali predstavitev. Predlagani sta bili dve vrsti modelov: dvodimenzionalni in tridimenzionalni.
Nebesno sfero lahko na ravnini upodabljamo tako, kot na zemljevidih prikazujemo sferično Zemljo. V obeh primerih je treba izbrati sistem geometrijske projekcije. Prvi poskus predstavitve odsekov nebesne sfere na ravnini so bili skalni izrezi zvezdnih konfiguracij v jamah starih ljudi. Dandanes so objavljene različne zvezdne karte v obliki ročno narisanih ali fotografskih zvezdnih atlasov, ki pokrivajo celotno nebo.
Starodavni kitajski in grški astronomi so predstavili nebesno sfero v modelu, znanem kot "armilarna sfera". Sestavljen je iz kovinskih krogov ali obročev, ki so med seboj povezani tako, da prikazujejo najpomembnejše kroge nebesne krogle. Zdaj se pogosto uporabljajo zvezdni globusi, na katerih so označeni položaji zvezd in glavni krogi nebesne krogle. Armilarne krogle in globusi imajo skupno pomanjkljivost: položaj zvezd in oznake krogov so označeni na njihovi zunanji, izbočeni strani, ki jo gledamo od zunaj, medtem ko gledamo nebo »od znotraj«, in zvezde se nam zdijo postavljene na konkavni strani nebesne krogle. To včasih povzroči zmedo v smeri gibanja zvezd in figur ozvezdij.
Planetarij daje najbolj realističen prikaz nebesne sfere. Optična projekcija zvezd na hemisferični zaslon od znotraj omogoča zelo natančno reprodukcijo videza neba in vseh vrst gibanja svetilk na njem.
§ 48. Nebesna krogla. Osnovne točke, premice in krožnice na nebesni sferi
Nebesna krogla je krogla poljubnega radija s središčem v poljubni točki prostora. Za njegovo središče, odvisno od postavitve problema, vzamemo oko opazovalca, središče instrumenta, središče Zemlje itd.Razmislite o glavnih točkah in krogih nebesne sfere, za središče katerih je vzeto oko opazovalca (slika 72). Nariši navpično črto skozi središče nebesne sfere. Točki presečišča navpične črte s kroglo imenujemo zenit Z in nadir n.
riž. 72.
Imenuje se ravnina, ki poteka skozi središče nebesne krogle pravokotno na navpično črto ravnina pravega obzorja. Ta ravnina, ki seka z nebesno sfero, tvori krog velikega kroga, ki se imenuje pravi horizont. Slednji deli nebesno kroglo na dva dela: nadhorizont in podhorizont.
Ravna črta, ki poteka skozi središče nebesne sfere vzporedno z zemeljsko osjo, se imenuje svetovna os. Točke presečišča osi sveta z nebesno sfero imenujemo poli sveta. Eden od polov, ki ustreza poloma Zemlje, se imenuje severni nebesni pol in je označen s Pn, drugi pa se imenuje južni nebesni pol Ps.
Ravnina QQ", ki poteka skozi središče nebesne sfere pravokotno na os sveta, se imenuje ravnina nebesnega ekvatorja. Ta ravnina, ki seka z nebesno sfero, tvori krog velikega kroga - nebesni ekvator, ki deli nebesno kroglo na severni in južni del.
Veliki krog nebesne sfere, ki poteka skozi pola sveta, zenit in nadir, se imenuje meridian opazovalca PN nPsZ. Svetovna os deli meridian opazovalca na poldnevni PN ZP in polnočni PN nPs del.
Poldnevnik opazovalca seka s pravim obzorjem v dveh točkah: severni točki N in južni točki S. Ravna črta, ki povezuje severno in južno točko, se imenuje opoldanska linija.
Če pogledate iz središča krogle v točko N, bo vzhodna točka O st na desni, zahodna točka W pa na levi. Majhni krogi nebesne krogle aa "vzporedni z ravnino pravo obzorje imenujemo almukantarati; mali bb" vzporeden z ravnino nebesnega ekvatorja, - nebesne vzporednice.
Imenujejo se krogi nebesne sfere Zon, ki potekajo skozi zenit in nadir navpičnice. Vertikalo, ki poteka skozi točki vzhod in zahod, imenujemo prva vertikala.
Krogi nebesne sfere PNoP, ki potekajo skozi nebesne pole, se imenujejo sklanjatveni krogi.
Poldnevnik opazovalca je navpičnica in krog deklinacije. Nebesno sfero deli na dva dela - vzhodni in zahodni.
Pol sveta, ki se nahaja nad obzorjem (pod obzorjem), se imenuje dvignjen (spuščen) pol sveta. Ime vzvišenega pola sveta je vedno istoimensko z imenom zemljepisne širine kraja.
Svetovna os z ravnino pravega obzorja tvori kot, ki je enak zemljepisna širina kraja.
Položaj svetil na nebesni sferi se določi s pomočjo sferičnih koordinatnih sistemov. V navtični astronomiji se uporabljata horizontalni in ekvatorialni koordinatni sistem.
