Treść artykułu

NIEBIESKA KULA. Kiedy obserwujemy niebo, wszystkie obiekty astronomiczne wydają się znajdować na powierzchni w kształcie kopuły, w środku której znajduje się obserwator. Ta wyimaginowana kopuła tworzy górną połowę wyimaginowanej kuli zwanej „sferą niebieską”. Odgrywa zasadniczą rolę we wskazywaniu położenia obiektów astronomicznych.

Chociaż Księżyc, planety, Słońce i gwiazdy znajdują się w różnych odległościach od nas, nawet te najbliższe z nich są tak daleko, że nie jesteśmy w stanie oszacować ich odległości naocznie. Kierunek w stronę gwiazdy nie zmienia się w miarę poruszania się po powierzchni Ziemi. (To prawda, że ​​zmienia się ona nieznacznie, gdy Ziemia porusza się po swojej orbicie, ale to przesunięcie paralaksy można zauważyć jedynie przy pomocy najprecyzyjniejszych instrumentów.)

Wydaje nam się, że sfera niebieska się obraca, ponieważ źródła światła wschodzą na wschodzie i zachodzą na zachodzie. Powodem tego jest obrót Ziemi z zachodu na wschód. Pozorny obrót sfery niebieskiej następuje wokół wyimaginowanej osi, która stanowi kontynuację osi obrotu Ziemi. Oś ta przecina sferę niebieską w dwóch punktach zwanych „biegunem niebieskim” północnym i południowym. Niebiański biegun północny leży około stopnia od Gwiazdy Polarnej, a w pobliżu bieguna południowego nie ma jasnych gwiazd.

Oś obrotu Ziemi jest nachylona pod kątem około 23,5° w stosunku do prostopadłej do płaszczyzny orbity Ziemi (do płaszczyzny ekliptyki). Przecięcie tej płaszczyzny ze sferą niebieską daje okrąg - ekliptykę, pozorną drogę Słońca w ciągu roku. Orientacja osi Ziemi w przestrzeni pozostaje prawie niezmieniona. Dlatego co roku w czerwcu, kiedy północny koniec osi jest nachylony w stronę Słońca, wznosi się ona wysoko na niebie na półkuli północnej, gdzie dni stają się długie, a noce krótkie. Po przesunięciu się w grudniu na przeciwną stronę orbity, okazuje się, że Ziemia jest zwrócona w stronę Słońca przez półkulę południową, a na naszej północy dni stają się krótkie, a noce długie.

Jednak pod wpływem grawitacji słonecznej i księżycowej orientacja osi Ziemi stopniowo się zmienia. Główny ruch osi spowodowany wpływem Słońca i Księżyca na równikowe wybrzuszenie Ziemi nazywa się precesją. W wyniku precesji oś Ziemi powoli obraca się wokół prostopadłej do płaszczyzny orbity, opisując stożek o promieniu 23,5° na przestrzeni 26 tysięcy lat. Z tego powodu za kilka stuleci biegun nie będzie już blisko Gwiazdy Polarnej. Ponadto oś Ziemi podlega niewielkim oscylacjom zwanym nutacją, które są związane z eliptycznością orbit Ziemi i Księżyca, a także z faktem, że płaszczyzna orbity Księżyca jest lekko nachylona do płaszczyzny Ziemi orbita.

Jak już wiemy, wygląd sfery niebieskiej zmienia się w nocy w wyniku obrotu Ziemi wokół własnej osi. Ale nawet jeśli będziesz obserwować niebo o tej samej porze przez cały rok, jego wygląd zmieni się w wyniku obrotu Ziemi wokół Słońca. Do pełnego orbitowania 360° Ziemia potrzebuje ok. 365 1/4 dnia – około jednego stopnia dziennie. Nawiasem mówiąc, dzień, a dokładniej dzień słoneczny, to czas, w którym Ziemia obraca się jeden raz wokół własnej osi względem Słońca. Składa się z czasu potrzebnego Ziemi na obrót względem gwiazd („dzień gwiazdowy”) oraz krótkiego czasu – około czterech minut – wymaganego, aby obrót skompensował ruch orbitalny Ziemi o jeden stopień dziennie. Tym samym w ciągu roku ok. 365 1/4 dni słonecznych i ok. 366 1/4 gwiazdek.

Gwiazdy znajdujące się w pobliżu biegunów obserwowane z określonego punktu na Ziemi albo zawsze znajdują się nad horyzontem, albo nigdy się nad nim nie wznoszą. Wszystkie pozostałe gwiazdy wschodzą i zachodzą, a każdego dnia wschody i zachody każdej gwiazdy mają miejsce 4 minuty wcześniej niż poprzedniego dnia. Niektóre gwiazdy i konstelacje wschodzą na niebie nocą zimą - nazywamy je „zimą”, inne zaś „latem”.

Zatem o wyglądzie sfery niebieskiej decydują trzykrotnie: pora dnia związana z obrotem Ziemi; pora roku związana z rewolucją wokół Słońca; epoka kojarzona z precesją (choć ten ostatni efekt jest ledwo zauważalny „na oko” nawet za 100 lat).

Układy współrzędnych.

Istnieją różne sposoby wskazywania położenia obiektów na sferze niebieskiej. Każdy z nich nadaje się do określonego rodzaju zadania.

System azymutalny.

Aby wskazać położenie obiektu na niebie w stosunku do obiektów ziemskich otaczających obserwatora, stosuje się układ współrzędnych „alt-azymut” lub „poziomy”. Wskazuje odległość kątową obiektu nad horyzontem, zwaną „wysokością”, a także jego „azymut” - odległość kątową wzdłuż horyzontu od umownego punktu do punktu leżącego bezpośrednio pod obiektem. W astronomii azymut mierzy się od punktu południowego na zachód, a w geodezji i nawigacji - od punktu północnego na wschód. Dlatego przed użyciem azymutu należy dowiedzieć się, w jakim systemie jest on wskazany. Punkt na niebie bezpośrednio nad twoją głową ma wysokość 90° i nazywany jest „zenitem”, a punkt znajdujący się naprzeciwko niego (pod twoimi stopami) nazywany jest „nadirem”. Dla wielu problemów ważny jest wielki okrąg sfery niebieskiej, zwany „południkiem niebieskim”; przechodzi przez zenit, nadir i bieguny świata i przecina horyzont w punktach północy i południa.

Układ równikowy.

W wyniku obrotu Ziemi gwiazdy stale poruszają się względem horyzontu i punktów kardynalnych, a ich współrzędne w układzie poziomym ulegają zmianie. Jednak w przypadku niektórych problemów astronomicznych układ współrzędnych musi być niezależny od pozycji obserwatora i pory dnia. Taki układ nazywa się „równikowym”; jego współrzędne przypominają szerokości i długości geograficzne. W nim płaszczyzna równika ziemskiego, przedłużona do przecięcia ze sferą niebieską, określa główny okrąg - „równik niebieski”. „Deklinacja” gwiazdy przypomina szerokość geograficzną i jest mierzona na podstawie jej odległości kątowej na północ lub południe od równika niebieskiego. Jeśli gwiazda jest widoczna dokładnie w zenicie, wówczas szerokość geograficzna miejsca obserwacji jest równa deklinacji gwiazdy. Długość geograficzna odpowiada „rektascencji” gwiazdy. Mierzy się go na wschód od punktu przecięcia ekliptyki z równikiem niebieskim, przez który Słońce przechodzi w marcu, w dniu początku wiosny na półkuli północnej i jesieni na półkuli południowej. Ten ważny dla astronomii punkt nazywany jest „pierwszym punktem Barana” lub „punktem równonocy wiosennej” i jest oznaczony znakiem. Wartości rektascencji podawane są zwykle w godzinach i minutach, przy czym 24 godziny są równe 360°.

Podczas obserwacji za pomocą teleskopów używany jest układ równikowy. Teleskop jest zainstalowany w taki sposób, że może obracać się ze wschodu na zachód wokół osi skierowanej w stronę bieguna niebieskiego, kompensując w ten sposób obrót Ziemi.

Inne systemy.

Do niektórych celów wykorzystywane są również inne układy współrzędnych na sferze niebieskiej. Na przykład badając ruch ciał w Układzie Słonecznym, posługują się układem współrzędnych, którego główną płaszczyzną jest płaszczyzna orbity Ziemi. Strukturę Galaktyki bada się w układzie współrzędnych, którego główną płaszczyzną jest płaszczyzna równikowa Galaktyki, reprezentowana na niebie przez okrąg przechodzący wzdłuż Drogi Mlecznej.

Porównanie układów współrzędnych.

Najważniejsze szczegóły układu poziomego i równikowego pokazano na rysunkach. W tabeli systemy te porównano z układem współrzędnych geograficznych.

Tabela: Porównanie układów współrzędnych

PORÓWNANIE UKŁADÓW WSPÓŁRZĘDNYCH
Charakterystyka	System azymutalny	Układ równikowy	System geograficzny
Główne koło	Horyzont	Równik niebieski	Równik
Polacy	Zenit i nadir	Bieguny północne i południowe świata	Biegun północny i południowy
Odległość kątowa od głównego okręgu	Wysokość	Deklinacja	Szerokość
Odległość kątowa wzdłuż okręgu podstawowego	Azymut	Rektascensja	Długość geograficzna
Punkt odniesienia na okręgu głównym	Południowy punkt na horyzoncie (w geodezji – punkt północny)	Punkt równonocy wiosennej	Przecięcie z południkiem Greenwich

Przejście z jednego systemu do drugiego.

Często istnieje potrzeba obliczenia współrzędnych równikowych ze współrzędnych azymutalnych gwiazdy i odwrotnie. Aby to zrobić, konieczna jest znajomość momentu obserwacji i położenia obserwatora na Ziemi. Matematycznie problem rozwiązuje się za pomocą trójkąta sferycznego z wierzchołkami w zenicie, północnym biegunie niebieskim i gwieździe X; nazywa się go „trójkątem astronomicznym”.

Kąt z wierzchołkiem na północnym biegunie niebieskim pomiędzy południkiem obserwatora a kierunkiem do jakiegoś punktu na sferze niebieskiej nazywany jest „kątem godzinnym” tego punktu; mierzy się go na zachód od południka. Kąt godzinny równonocy wiosennej, wyrażony w godzinach, minutach i sekundach, w punkcie obserwacyjnym nazywany jest „czasem gwiazdowym” (Si. T. - czas gwiazdowy). A ponieważ rektascensja gwiazdy jest jednocześnie kątem polarnym pomiędzy kierunkiem w jej kierunku a punktem równonocy wiosennej, czas gwiazdowy jest równy rektascencji wszystkich punktów leżących na południku obserwatora.

Zatem kąt godzinny dowolnego punktu na sferze niebieskiej jest równy różnicy między czasem gwiezdnym a jego rektascensją:

Niech będzie szerokość geograficzna obserwatora J. Jeśli podane są współrzędne równikowe gwiazdy A I D, a następnie jego współrzędne poziome A I można obliczyć za pomocą następujących wzorów:

Można także rozwiązać problem odwrotny: wykorzystując zmierzone wartości A I H, znając czas, oblicz A I D. Deklinacja D obliczone bezpośrednio z ostatniego wzoru, następnie obliczone z przedostatniego N, i od pierwszego, jeśli znany jest czas gwiazdowy, jest on obliczany A.

Reprezentacja sfery niebieskiej.

Przez wiele stuleci naukowcy poszukiwali najlepszych sposobów przedstawienia sfery niebieskiej do celów badawczych lub demonstracyjnych. Zaproponowano dwa typy modeli: dwuwymiarowy i trójwymiarowy.

Sferę niebieską można przedstawić na płaszczyźnie w taki sam sposób, w jaki kulistą Ziemię przedstawia się na mapach. W obu przypadkach konieczne jest wybranie układu rzutowania geometrycznego. Pierwszą próbą przedstawienia części sfery niebieskiej na płaszczyźnie były malowidła naskalne przedstawiające konfiguracje gwiazd w jaskiniach starożytnych ludzi. Obecnie istnieją różne mapy gwiazd, publikowane w formie ręcznie rysowanych lub fotograficznych atlasów gwiazd obejmujących całe niebo.

Starożytni chińscy i greccy astronomowie stworzyli koncepcję sfery niebieskiej w modelu znanym jako „sfera armilarna”. Składa się z metalowych kół lub pierścieni połączonych ze sobą tak, aby ukazywać najważniejsze kręgi sfery niebieskiej. Obecnie często stosuje się globusy gwiazdowe, na których zaznaczone są położenia gwiazd i główne kręgi sfery niebieskiej. Sfery i globusy armilarne mają wspólną wadę: położenie gwiazd i oznaczenia okręgów zaznaczone są na ich zewnętrznej, wypukłej stronie, którą oglądamy z zewnątrz, natomiast patrzymy na niebo „od środka”, a wydaje nam się, że gwiazdy są umieszczone po wklęsłej stronie sfery niebieskiej. Czasami prowadzi to do zamieszania w kierunkach ruchu gwiazd i figur konstelacji.

Najbardziej realistyczną reprezentację sfery niebieskiej zapewnia planetarium. Optyczna projekcja gwiazd na półkulisty ekran od wewnątrz pozwala bardzo dokładnie odtworzyć wygląd nieba i wszelkiego rodzaju ruchy opraw na nim.

Sfera niebieska jest sferą wyimaginowaną, arbitralnie
duży promień, w środku którego znajduje się obserwator.
Do sfery niebieskiej
wyświetlane są gwiazdy
Słońce, Księżyc, planety.
Właściwości sfery niebieskiej:
środek sfery niebieskiej
jest wybierany losowo.
Dla każdego obserwatora -
twoje centrum i obserwatorzy
może dużo.
pomiary kątowe na
sfera nie zależy od tego
promień.

Na sferze niebieskiej uwzględniane są tylko odległości kątowe.
Odległość kątowa między dwoma punktami na kuli to kąt między promieniami,
emanujące w kierunku tych dwóch punktów z oka obserwatora.
Akceptowane są następujące jednostki kątowe
odległości:
radian - kąt środkowy,
odpowiadający łukowi, którego długość jest równa
jego promień. W 1 radianie jest 57°17'45".
stopień - kąt środkowy,
co odpowiada 1/360 koła.
Jeden stopień łuku 1° = 60', jeden łuk
minuta 1' = 60";
godzina jest kątem środkowym odpowiadającym
1/24 koła.
1h = 15°, 1h = 60m, 1m = 60s.
Jeden radian, dziesięć stopni i jedna godzina
1 minuta w wymiarze godzinowym równa się 15 łukom
minut, 1 sekunda w jednostkach godzinowych jest równa
15 sekund łukowych: 1m = 15', 1s = 15".

Samolot przechodzący przez środek sfery niebieskiej i
prostopadle do pionu nazywa się
horyzont matematyczny (prawdziwy).

Linia pionu przecina powierzchnię sfery niebieskiej w dwóch punktach:
w górnym Z - zenit i w dolnym Z" - nadir.

Obserwowany dobowy obrót sfery niebieskiej jest zjawiskiem pozornym,
odzwierciedlające rzeczywisty obrót globu wokół własnej osi.
Obrót Ziemi daje obserwatorowi złudzenie obrotu sfery niebieskiej.
Każdy obserwator widzi tylko połowę
sfera niebieska, jej druga połowa
zasłonięty przez globus.
Gwiazdy krążą przez cały dzień
skupione w pobliżu Gwiazdy Północnej.
Rotacja rozgwieżdżonego nieba w ciągu dnia.
Obserwatorium na Mauna Kea na Hawajach.

Oś pozornego obrotu sfery niebieskiej nazywana jest osią świata.
Oś świata przecina sferę niebieską w punktach P i P” – biegunach świata.

Przyciąganie Słońca i Księżyca powoduje precesję osi Ziemi
tak jak oś pochylonego szybko się precesuje
obracający się blat pod wpływem siły ciężkości.

Oś Ziemi obraca się względem odległych gwiazd, dokonując pełnego obrotu
za około 26 tysięcy lat (tzw. rok platoński). Jednocześnie opisuje
okrąg o promieniu 23,5° ze środkiem w gwiazdozbiorze Smoka.
13 tysięcy lat temu słup
świat wskazał na Vegę.
Następny jest tytuł Polar
przydzielane na przemian
π, η i τ Herkulesa, gwiazdy
Tuban i Kohab.
Stała się α Ursa Minor
gwiazda polarna w przybliżeniu
1100 i najbliżej
Biegun minie w 2100 roku.
Około 3200
gwiazdy staną się polarne
konstelacja Cefeusza, potem oni
odda mistrzostwo Denebowi i
Vega.

Blisko północy
bieguny niebieskie w
czas teraźniejszy
usytuowany
Mała Niedźwiedzica -
Gwiazda biegunowa.
Dystans
gwiazda Północna
z północy
bieguny niebieskie w
czas teraźniejszy
nieco mniej niż 1'.

Wielki okrąg sfery niebieskiej przechodzący przez zenit, biegun północny
świat, nadir i południowy biegun świata nazywany jest południkiem niebieskim
Płaszczyzna matematyczna
horyzont i niebiański
południki przecinają się
bezpośredni NS, tzw
linia południowa (w tym
kierunek odrzucony
obiekty oświetlone cieniem
niedziela, w południe).
Kropka
Kropka
NN
- kropka
- kropka
północ.
północ.
Punkt S to punkt południowy.

Równik niebieski nazywany jest kołem wielkim,
prostopadle do osi świata.
Równik niebieski
przecina
matematyczny
horyzont w punktach
wschód E i zachód W.

Przejście światła przez południk niebieski nazywa się kulminacją.
W górnej kulminacji wysokość oprawy h jest maksymalna,
w dolnym punkcie kulminacyjnym jest minimalne.
Przerwa między kulminacjami luminarzy wynosi 12 godzin (pół dnia).
Dla obserwatora
zlokalizowany na
Biegun północny, powyżej
są na horyzoncie
gwiazdy tylko na północy
półkule nieba. Oni
kręci się wokół
Gwiazda polarna i nie
wyjść poza horyzont.
Obserwator,
położony na południu
słup, widzi tylko
gwiazdy półkuli południowej.
Na równiku mogą
zobacz wszystkie gwiazdy,
położony w
północną i południową
półkule nieba.
Są gwiazdy
tych, którzy przychodzą i
rosnąco do
podana szerokość geograficzna
miejsca obserwacyjne,
I
nierosnąco i
nieustawiający.
Na przykład w Rosji
nie widać gwiazd
Konstelacja południowa
Krzyż jest
konstelacja, wł
nasze szerokości geograficzne
nierosnąco. A
konstelacja Draco,
Mała Niedźwiedzica
– nieustawiające
konstelacje.

Pozorny ruch gwiazd na różnych szerokościach geograficznych

Poziomy układ współrzędnych
Pion to duży półokrąg przechodzącej przez niego sfery niebieskiej
zenit, nadir i punkt, w którym aktualnie znajduje się oprawa.
Wysokość oprawy (h) to odległość kątowa oprawy od horyzontu
(mierzone w stopniach, minutach i sekundach w zakresie od 0 do 90o).
Azymut (A) to odległość kątowa pionu oprawy od punktu południowego
(mierzony w stopniach, minutach i sekundach w zakresie od 0 do 360°).

Ciała niebieskie- projekcje ciał kosmicznych na sferę niebieską.

Ze względu na ogromną odległość od Ziemi ciała niebieskie wydają się znajdować w tej samej odległości od obserwatora. Potrzeba wyjaśnienia pozornego ruchu i określenia położenia opraw doprowadziła do powstania koncepcji sfery niebieskiej.

Sfera niebiańska jest wyimaginowaną kulą pomocniczą o dowolnym promieniu, na którą Sfera niebiańska jest wyimaginowaną kulą pomocniczą o dowolnym promieniu, na którą rzutowane są wszystkie źródła światła tak, jak są one widziane przez obserwatora w określonym momencie z określonego punktu w przestrzeni.

Punkty przecięcia sfery niebieskiej z linia pionu przechodzące przez jego środek nazywane są: punktem górnym - zenit (z), dolny punkt - nadir (z¢). Nazywa się wielkie koło sfery niebieskiej, którego płaszczyzna jest prostopadła do linii pionu matematyczny, Lub prawdziwy horyzont(ryc. 1).

Dziesiątki tysięcy lat temu zauważono, że widzialny obrót kuli odbywa się wokół jakiejś niewidzialnej osi. W rzeczywistości pozorny obrót nieba ze wschodu na zachód jest konsekwencją obrotu Ziemi z zachodu na wschód.

Nazywa się średnicą sfery niebieskiej, wokół której się ona obraca oś świata. Oś świata pokrywa się z osią obrotu Ziemi. Punkty przecięcia osi świata ze sferą niebieską nazywane są bieguny świata(ryc. 2).

Ryc.2. Sfera niebieska: geometrycznie poprawna
obraz projekcji ortogonalnej

Kąt nachylenia osi świata do płaszczyzny horyzontu matematycznego (wysokości bieguna niebieskiego) jest równy kątowi szerokości geograficznej obszaru.

Nazywa się wielkie koło sfery niebieskiej, którego płaszczyzna jest prostopadła do osi świata równik niebieski (Pytanie).

Nazywa się wielkie koło przechodzące przez bieguny niebieskie i zenit południk niebieski (PNQ¢ Z¢ P¢ SQZ).

Płaszczyzna południka niebieskiego przecina się z płaszczyzną horyzontu matematycznego wzdłuż prostej linii południa, która przecina się ze sferą niebieską w dwóch punktach: północ (N) I południe (S).

Sfera niebieska jest podzielona na 88 konstelacji, różniących się obszarem, składem, strukturą (konfiguracją jasnych gwiazd, które tworzą główny wzór konstelacji) i innymi cechami.

Konstelacja- główna jednostka strukturalna podziału nieba gwiaździstego - wycinek sfery niebieskiej w ściśle określonych granicach. Konstelacja obejmuje wszystkie źródła światła - projekcje dowolnych obiektów kosmicznych (Słońce, Księżyc, planety, gwiazdy, galaktyki itp.) Obserwowane w danym momencie w danym obszarze sfery niebieskiej. Chociaż położenie poszczególnych ciał na sferze niebieskiej (Słońca, Księżyca, planet, a nawet gwiazd) zmienia się w czasie, względne położenie konstelacji na sferze niebieskiej pozostaje stałe.

Biegun północny świata znajduje się w konstelacji Małej Niedźwiedzicy, 0,51° od gwiazdy Małej Niedźwiedzicy, zwanej Gwiazdą Polarną. Biegun południowy świata znajduje się w niepozornym gwiazdozbiorze Oktanta. Bliskość Gwiazdy Polarnej do Bieguna Północnego świata pozwala na nawigację i określenie szerokości geograficznej obszaru na podstawie obserwacji Gwiazdy Polarnej.

Pozorny roczny ruch Słońca na tle gwiazd następuje wzdłuż wielkiego koła sfery niebieskiej - ekliptyka ( Ryż. 3). Kierunek tego powolnego ruchu (około 1° dziennie) jest przeciwny do kierunku dziennego obrotu Ziemi.

Oś obrotu Ziemi ma stały kąt nachylenia do płaszczyzny obrotu Ziemi wokół Słońca, równy 66° 33 ¢. W rezultacie kąt e między płaszczyzną ekliptyki a płaszczyzną równika niebieskiego dla ziemskiego obserwatora wynosi: mi= 23 ¢ 26 ¢ 25,5 ¢ ¢ .

Nazywa się punkty przecięcia ekliptyki z równikiem niebieskim punkty sprężynowe(^) i jesień(D) równonoce. Punkt równonocy wiosennej znajduje się w gwiazdozbiorze Ryb (do niedawna w gwiazdozbiorze Barana), data równonocy wiosennej to 20 marca (21). Równonoc jesienna znajduje się w gwiazdozbiorze Panny (do niedawna w konstelacji Wagi); data równonocy jesiennej to 22 września(23).

Nazywa się punkty oddalone o 90° od równonocy wiosennej przesilenia. Przesilenie letnie przypada na 22 czerwca, a przesilenie zimowe na 22 grudnia.

§ 48. Sfera niebieska. Podstawowe punkty, proste i okręgi na sferze niebieskiej

Sfera niebieska to kula o dowolnym promieniu, której środek znajduje się w dowolnym punkcie przestrzeni. W zależności od sformułowania problemu za jego środek przyjmuje się oko obserwatora, środek instrumentu, środek Ziemi itp.

Rozważmy główne punkty i okręgi sfery niebieskiej, których środek przyjmuje się za oko obserwatora (ryc. 72). Narysujmy pion przez środek sfery niebieskiej. Punkty przecięcia pionu z kulą nazywane są zenitem Z i nadirem n.

Ryż. 72.

Nazywa się płaszczyznę przechodzącą przez środek sfery niebieskiej prostopadle do linii pionu płaszczyzna prawdziwego horyzontu. Ta płaszczyzna, przecinając się ze sferą niebieską, tworzy wielki okrąg zwany prawdziwym horyzontem. Ten ostatni dzieli sferę niebieską na dwie części: nad horyzontem i pod horyzontem.

Linia prosta przechodząca przez środek sfery niebieskiej, równoległa do osi Ziemi, nazywana jest osią mundi. Punkty przecięcia osi świata ze sferą niebieską nazywane są bieguny świata. Jeden z biegunów, odpowiadający biegunom Ziemi, nazywany jest północnym biegunem niebieskim i jest oznaczony jako Pn, drugi to południowy biegun niebieski Ps.

Nazywa się płaszczyznę QQ przechodzącą przez środek sfery niebieskiej prostopadle do osi świata płaszczyzna równika niebieskiego. Ta płaszczyzna przecinająca się ze sferą niebieską tworzy okrąg wielki - równik niebieski, który dzieli sferę niebieską na część północną i południową.

Nazywa się wielki okrąg sfery niebieskiej przechodzący przez bieguny niebieskie, zenit i nadir południk obserwatora PN nPsz. Oś mundi dzieli południk obserwatora na część południową PN ZP i północną część PN nPs.

Południk obserwatora przecina się z prawdziwym horyzontem w dwóch punktach: północnym punkcie N i południowym punkcie S. Linię prostą łączącą punkty północne i południowe nazywamy linia południowa.

Jeżeli spojrzymy ze środka kuli na punkt N, to po prawej stronie będzie punkt wschodniego O st., a po lewej stronie zachodni W. Małe okręgi sfery niebieskiej aa", równoległe do nazywa się płaszczyznę prawdziwego horyzontu almukantarany; małe bb” równoległe do płaszczyzny równika niebieskiego, - niebiańskie paralele.

Nazywa się kręgi sfery niebieskiej Zon przechodzące przez punkty zenitu i nadiru piony. Linię pionową przechodzącą przez punkty wschodu i zachodu nazywa się pierwszą pionową.

Nazywa się kręgi sfery niebieskiej PNoP przechodzące przez bieguny świata kręgi deklinacyjne.

Południk obserwatora jest zarówno pionem, jak i kołem deklinacji. Dzieli sferę niebieską na dwie części - wschodnią i zachodnią.

Biegun niebieski znajdujący się nad horyzontem (poniżej horyzontu) nazywany jest podwyższonym (obniżonym) biegunem niebieskim. Nazwa wzniesionego bieguna niebieskiego jest zawsze taka sama, jak nazwa szerokości geograficznej tego miejsca.

Oś świata tworzy kąt z płaszczyzną prawdziwego horyzontu równy szerokość geograficzna miejsca.

Położenie opraw na sferze niebieskiej określa się za pomocą sferycznych układów współrzędnych. W astronomii morskiej stosuje się poziome i równikowe układy współrzędnych.

Materiał z Uncyklopedii

Sfera niebieska jest wyimaginowaną sferą o dowolnym promieniu, używaną w astronomii do opisu względnych pozycji źródeł światła na niebie. Dla uproszczenia obliczeń przyjmuje się, że jego promień jest równy jedności; Środek sfery niebieskiej, w zależności od rozwiązywanego problemu, łączy się ze źrenicą obserwatora, ze środkiem Ziemi, Księżyca, Słońca, a nawet z dowolnym punktem w przestrzeni.

Idea sfery niebieskiej zrodziła się w czasach starożytnych. Opierał się na wizualnym wrażeniu istnienia kryształowej kopuły nieba, na której zdawały się być unieruchomione gwiazdy. Sfera niebieska w umysłach starożytnych ludów była najważniejszym elementem Wszechświata. Wraz z rozwojem astronomii ten pogląd na sferę niebieską zniknął. Jednak geometria sfery niebieskiej, ustalona w czasach starożytnych, w wyniku rozwoju i ulepszeń, otrzymała nowoczesną formę, w której dla wygody różnych obliczeń jest wykorzystywana w astrometrii.

Rozważmy sferę niebieską, jaką widzi Obserwator na średnich szerokościach geograficznych z powierzchni Ziemi (ryc. 1).

Ważną rolę w definiowaniu pojęć związanych ze sferą niebieską odgrywają dwie linie proste, których położenie można ustalić eksperymentalnie za pomocą instrumentów fizycznych i astronomicznych. Pierwszy z nich to pion; Jest to linia prosta, która w danym punkcie pokrywa się z kierunkiem siły ciężkości. Linia ta, poprowadzona przez środek sfery niebieskiej, przecina ją w dwóch diametralnie przeciwnych punktach: górny nazywany jest zenitem, dolny nazywany jest nadirem. Płaszczyzna przechodząca przez środek sfery niebieskiej prostopadle do linii pionu nazywana jest płaszczyzną matematycznego (lub prawdziwego) horyzontu. Linia przecięcia tej płaszczyzny ze sferą niebieską nazywana jest horyzontem.

Druga prosta to oś świata - linia prosta przechodząca przez środek sfery niebieskiej, równoległa do osi obrotu Ziemi; Widoczny jest dzienny obrót całego nieba wokół osi świata. Punkty przecięcia osi świata ze sferą niebieską nazywane są biegunami północnym i południowym świata. Najbardziej zauważalną gwiazdą w pobliżu Bieguna Północnego jest Gwiazda Północna. W pobliżu bieguna południowego świata nie ma jasnych gwiazd.

Płaszczyzna przechodząca przez środek sfery niebieskiej prostopadle do osi świata nazywana jest płaszczyzną równika niebieskiego. Linię przecięcia tej płaszczyzny ze sferą niebieską nazywamy równikiem niebieskim.

Przypomnijmy, że okrąg powstały w wyniku przecięcia sfery niebieskiej płaszczyzną przechodzącą przez jej środek nazywa się w matematyce kołem wielkim, a jeśli płaszczyzna nie przechodzi przez środek, wówczas otrzymujemy mały okrąg. Horyzont i równik niebieski reprezentują wielkie koła sfery niebieskiej i dzielą ją na dwie równe półkule. Horyzont dzieli sferę niebieską na półkule widzialne i niewidzialne. Równik niebieski dzieli go odpowiednio na półkulę północną i południową.

Podczas codziennego obrotu nieba oprawy obracają się wokół osi świata, zapisując małe kręgi na sferze niebieskiej, zwane równoleżnikami dziennymi; oprawy oddalone o 90° od biegunów świata poruszają się po wielkim kole sfery niebieskiej - równiku niebieskim.

Po określeniu pionu i osi świata nie jest trudno zdefiniować wszystkie pozostałe płaszczyzny i okręgi sfery niebieskiej.

Płaszczyzna przechodząca przez środek sfery niebieskiej, w której leży jednocześnie pion i oś świata, nazywana jest płaszczyzną południka niebieskiego. Wielki okrąg wychodzący z przecięcia tej płaszczyzny ze sferą niebieską nazywany jest południkiem niebieskim. Punkt przecięcia południka niebieskiego z horyzontem, który jest bliżej bieguna północnego świata, nazywany jest punktem północnym; diametralnie naprzeciwko - punkt południa. Linia prosta przechodząca przez te punkty to linia południa.

Punkty na horyzoncie oddalone o 90° od punktów północnych i południowych nazywane są punktami wschodnimi i zachodnimi. Te cztery punkty nazywane są głównymi punktami horyzontu.

Płaszczyzny przechodzące przez pion przecinają sferę niebieską po wielkich kręgach i nazywane są pionami. Południk niebieski jest jednym z pionów. Pion prostopadły do ​​południka i przechodzący przez punkty wschodu i zachodu nazywany jest pierwszym pionem.

Z definicji trzy główne płaszczyzny – horyzont matematyczny, południk niebieski i pierwsza pionowa – są wzajemnie prostopadłe. Płaszczyzna równika niebieskiego jest prostopadła tylko do płaszczyzny południka niebieskiego, tworząc z płaszczyzną horyzontu kąt dwuścienny. Na biegunach geograficznych Ziemi płaszczyzna równika niebieskiego pokrywa się z płaszczyzną horyzontu, a na równiku Ziemi staje się do niej prostopadła. W pierwszym przypadku na biegunach geograficznych Ziemi oś świata pokrywa się z linią pionu, a za południk niebieski można przyjąć dowolną z pionów, w zależności od warunków wykonywanego zadania. W drugim przypadku na równiku oś świata leży w płaszczyźnie horyzontu i pokrywa się z linią południa; Biegun północny świata pokrywa się z punktem północnym, a biegun południowy świata pokrywa się z punktem południowym (patrz rysunek).

Korzystając ze sfery niebieskiej, której środek pokrywa się ze środkiem Ziemi lub innym punktem w przestrzeni, pojawia się również szereg cech, ale zasada wprowadzania podstawowych pojęć - horyzont, południk niebieski, pierwszy pion, równik niebieski, itd. - pozostaje bez zmian.

Główne płaszczyzny i okręgi sfery niebieskiej są wykorzystywane przy wprowadzaniu poziomych, równikowych i ekliptycznych współrzędnych nieba, a także przy opisywaniu cech pozornej codziennej rotacji opraw.

Wielki okrąg powstały w wyniku przecięcia sfery niebieskiej przez płaszczyznę przechodzącą przez jej środek i równoległą do płaszczyzny orbity Ziemi nazywa się ekliptyką. Widoczny roczny ruch Słońca odbywa się wzdłuż ekliptyki. Punkt przecięcia ekliptyki z równikiem niebieskim, w którym Słońce przechodzi z południowej półkuli sfery niebieskiej na północ, nazywany jest punktem równonocy wiosennej. Przeciwny punkt sfery niebieskiej nazywany jest równonocą jesienną. Linia prosta przechodząca przez środek sfery niebieskiej, prostopadła do płaszczyzny ekliptyki, przecina kulę na dwóch biegunach ekliptyki: biegunie północnym na półkuli północnej i biegunie południowym na półkuli południowej.