Усі небесні світила перебувають на надзвичайно великих і дуже різних відстанях від нас. Але нам вони видаються однаково віддаленими і начебто розташованими на деякій сфері. При вирішенні практичних завдань з авіаційної астрономії важливо знати не відстань до світил, а їх положення на небесній сфері в момент спостереження.
Небесною сферою називається уявна сфера нескінченно великого радіуса, центром якої є спостерігач. При розгляді небесної сфери її центр поєднують з оком спостерігача. Розмірами Землі нехтують, тому центр небесної сфери часто поєднують також з центром Землі. Світила на сферу наносять в такому положенні, в якому вони видно на небі в певний момент часу з даної точки знаходження спостерігача.
Небесна сфера має ряд характерних точок, ліній і кіл. На рис. 1.1 кругом довільного радіуса зображена небесна сфера, в центрі якої, позначеному точкою О, розташований спостерігач. Розглянемо основні елементи небесної сфери.
Вертикаль спостерігача - пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямком нитки схилу в точці спостерігача. Зеніт Z - точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, розташована над головою спостерігача. Надир Z "- точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, протилежна зеніту.
Істинний горизонт З У Ю З - велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до вертикалі спостерігача. Істинний горизонт ділить небесну сферу на дві частини: надгорізонтную півсферу, в якій розташований зеніт, і подгорізонтную півсферу, в якій розташований надир.
Ось світу РР "- пряма, навколо якої відбувається видиме добове обертання небесної сфери.
Мал. 1.1. Основні точки, лінії і кола на небесній сфері
Ось світу паралельна осі обертання Землі, а для спостерігача, що знаходиться на одному з полюсів Землі, вона збігається з віссю обертання Землі. Видиме добове обертання небесної сфери є відображенням дійсного добового обертання Землі навколо своєї осі.
Полюси світу - точки перетину осі світу з небесною сферою. Полюс світу, що знаходиться в області сузір'я Малої Ведмедиці, називається Північним полюсом світу Р, а протилежний полюс називається Південним Р.
Небесний екватор - велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до осі світу. Площина небесного екватора ділить небесну сферу на північну півсферу, в якій розташований Північний полюс світу, і південну півсферу, в якій розташований Південний полюс світу.
Небесний меридіан, або меридіан спостерігача, - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси світу, зеніт і надир. Він збігається з площиною земного меридіана спостерігача і ділить небесну сферу на східну і західну півсфери.
Точки півночі і півдня - точки перетину небесного меридіана з істинним горизонтом. Точка, найближча до Північного полюса світу, називається точкою півночі істинного горизонту С, а точка, найближча до Південного полюса світу, - точкою півдня Ю. Точки сходу і заходу - точки перетину небесного екватора з істинним горизонтом.
Полуденна лінія - пряма лінія в площині дійсного горизонту, що з'єднує точки півночі і півдня. Полуденної називається ця лінія тому, що в опівдні за місцевим істинному сонячного часу тінь від вертикального жердини збігається з цією лінією, т. Е. З істинним меридіаном даної точки.
Південна і північна точки небесного екватора - точки перетину небесного меридіана з небесним екватором. Точка, найближча до південної точки горизонту, називається точкою півдня небесного екватора, а точка, найближча до північній точці горизонту, - точкою півночі
Вертикалі органів світила, або коло висоти, - велике коло на небесній сфері, що проходить через зеніт, надир і світило. Перший вертикал - вертикалі органів, що проходить через точки сходу і заходу.
Коло відміни, або годинної коло світила, РМР - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси міоа і світило.
Добова паралель світила - мале коло на небесній сфері, проведений через світило паралельно площині небесного екватора. Видиме добовий рух світил відбувається за добовими паралелей.
Альмукантарати світила Амага - мале коло на небесній сфері, проведений через світило паралельно площині дійсного горизонту.
Розглянуті елементи небесної сфери широко використовуються в авіаційній астрономії.
Однією з найважливіших астрономічних завдань, без якої неможливе вирішення всіх інших завдань астрономії, є визначення положення небесного світила на небесній сфері.
небесна сфера - це уявна сфера довільного радіуса, описана з ока спостерігача, як з центру. На цю сферу ми проектуємо положення всіх небесних світил. Відстані на небесній сфері можна вимірювати тільки в кутових одиницях, в градусах, хвилинах, секундах або радіанах. Наприклад, кутові діаметри Місяця і Сонця рівні приблизно 0. o 5.
Одним з основних напрямків, щодо якого визначається положення спостережуваного небесного світила, є стрімка лінія. Стрімка лінія в будь-якому місці земної кулі спрямована до центру тяжіння Землі. Кут між прямовисною лінією і площиною земного екватора називається астрономічної широтою.
Площина, перпендикулярна прямовисній лінії, називається горизонтальною площиною.
У кожній точці Землі спостерігач бачить половину сфери, плавно обертається зі сходу на захід разом з ніби прикріпленими до неї зірками. Це видиме обертання небесної сфери пояснюється рівномірним обертанням Землі навколо своєї осі із заходу на схід.
Стрімка лінія перетинає небесну сферу в точці зеніту, Z і в точці надира, Z".
 |
| Мал. 2. Небесна сфера |
Велике коло небесної сфери, по якому горизонтальна площина, що проходить через око спостерігача (точка С на рис.2), перетинається з небесною сферою, називається істинним горизонтом. Нагадаємо, що великим колом небесної сфери є коло, що проходить через центр небесної сфери. Кола, утворені перетином небесної сфери з площинами, не проходять через її центр, називаються малими колами.
Лінія, паралельна земної осі і проходить через центр небесної сфери, називається віссю світу. Вона перетинає небесну сферу в північному полюсі світу, P, і в південному полюсі світу P ".
З рис. 1 видно, що вісь світу нахилена до площини істинного горизонту під кутом. Видиме обертання небесної сфери відбувається навколо осі світу зі сходу на захід, в напрямку, протилежному істинному обертання Землі, яка обертається з заходу на схід.
Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна осі світу, називається небесним екватором. Небесний екватор ділить небесну сферу на дві частини: північну і південну. Небесний екватор паралельний екватора Землі.
Площина, що проходить через прямовисну лінію і вісь світу, перетинає небесну сферу по лінії небесного меридіана. Небесний меридіан перетинається з істинним горизонтом в точках півночі, N, і півдня, S. А площині цих кіл перетинаються по полуденної лінії. Небесний меридіан є проекцією на небесну сферу земного меридіана, на якому знаходиться спостерігач. Тому на небесній сфері є тільки один меридіан, адже спостерігач не може перебувати на двох меридіанах одночасно!
Небесний екватор перетинається з істинним горизонтом в точках сходу, E, і заходу, W. Лінія EW перпендикулярна полуденної. Точка Q - верхня точка екватора, а Q "- нижня точка екватора.
Великі кола, площини яких проходять через прямовисну лінію, називаються вертикаль. Вертикалі органів, що проходить через точки W і E, називається першим вертікалом.
Великі кола, площини яких проходять через вісь світу, називаються колами відмінювання або часовими колами.
Малі кола небесної сфери, площини яких паралельні небесному екватору, називаються небесними або добовими паралелями. Добовими вони називаються тому, що по ним відбувається добове рух небесних світил. Екватор також є добової паралеллю.
Мале коло небесної сфери, площина якого паралельна площині горизонту, називається альмукантарати.
питання
1 . Чи є місце на Землі, де обертання небесної сфери відбувається навколо прямовисній лінії?
завдання
1. Зобразити на кресленні небесну сферу в проекції на площину горизонту.
Рішення: Як відомо, проекцією будь-якої точки А на будь-яку площину є точка перетину площини і перпендикуляра, опущеного з точки А до площини. Проекцією відрізка, перпендикулярного до площини, є точка. Проекцією кола, паралельного площині, є такий же коло на площині, проекцією кола, перпендикулярного до площини, є відрізок, а проекцією кола, нахиленого до площини, є еліпс, тим більше сплюснутий, чим ближче кут нахилу до 90 o . Таким чином, для того, щоб накреслити проекцію небесної сфери на яку-небудь площину, треба опустити на цю площину перпендикуляри з усіх точок небесної сфери. Послідовність дій така. Перш за все, необхідно накреслити коло, що лежить в площині проекції, в даному випадку це буде горизонт. Потім нанести всі точки і лінії, що лежать в площині горизонту. В даному випадку це буде центр небесної сфери C, і точки півдня S, півночі N, сходу E і заходу W, а також полуденна лінія NS. Далі опускаємо перпендикуляри на площину горизонту з інших точок небесної сфери і отримуємо, що проекцією зеніту Z, надира Z "і стрімкої лінії ZZ" на площину горизонту є точка, що збігається з центром небесної сфери C (див. Рис. 3). Проекцією першого вертикалі є відрізок EW, проекція небесного меридіана збігається з полуденної лінією NS. Точки, що лежать на небесному меридіані: полюса P і P ", а також верхня та нижня точки екватора Q і Q" проектуються тому на полуденну лінію теж. Екватор є великим колом небесної сфери, нахиленим до площини горизонту, тому його проекція - це еліпс, що проходить через точки сходу E, заходу W, і проекції точок Q і Q ".
2. Зобразити на кресленні небесну сферу в проекції на площину небесного меридіана.
Рішення: Представлено на рис.4
3. Зобразити на кресленні небесну сферу в проекції на площину небесного екватора.
4. Зобразити на кресленні небесну сферу в проекції на площину першого вертикалі.
Точки і лінії небесної сфери - як знайти альмукантарати, де проходить небесний екватор, що представляє собою небесний меридіан.
Що являє собою Небесна сфера
небесна сфера - абстрактне поняття, уявна сфера нескінченно великого радіуса, центром якої є спостерігач. При цьому центр небесної сфери як би знаходиться на рівні очей спостерігача (іншими словами, все що ви ви бачите над головою від горизонту до горизонту - і є ця сама сфера). Втім, для простоти сприйняття, можна вважати центром небесної сфери і центр Землі, ніякої помилки в цьому немає. Положення зірок, планет, Сонця і Місяця на сферу наносять в такому положенні, в якому вони видно на небі в певний момент часу з даної точки знаходження спостерігача.
Іншими словами, хоча спостерігаючи положення світил на небесній сфері, ми, перебуваючи в різних місцях планети, постійно будемо бачити кілька різну картину, знаючи принципи "роботи" небесної сфери, глянувши на нічне небо ми легко зможемо зорієнтуватися на місцевості користуючись простою технікою. Знаючи вид над головою в точці А, ми порівняємо його в с видом неба в точці Б, і за відхиленнями знайомих орієнтирів, зможемо зрозуміти де саме перебуваємо зараз.
Люди давно вже придумали цілий ряд інструментів полегшують нашу задачу. Якщо орієнтуватися по "земному" глобусу просто за допомогою широти і довготи, то цілий ряд подібних елементів - точок і ліній, передбачений і для "небесного" глобуса - небесної сфери.
Небесна сфера і положення спостерігача. Якщо спостерігач зрушиться, то зрушиться і вся видима їм сфера
Елементи небесної сфери
Небесна сфера має ряд характерних точок, ліній і кіл, розглянемо основні елементи небесної сфери.
вертикаль спостерігача
вертикаль спостерігача - пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямком нитки схилу в точці спостерігача. Зеніт - точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, розташована над головою спостерігача. Надир - точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, протилежна зеніту.
істинний горизонт - велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до вертикалі спостерігача. Істинний горизонт ділить небесну сферу на дві частини: надгорізонтную півсферу, В якій розташований зеніт, і подгорізонтную півсферу, В якій розташований надир.
Ось світу (Земна вісь) - пряма, навколо якої відбувається видиме добове обертання небесної сфери. Ось світу паралельна осі обертання Землі, а для спостерігача, що знаходиться на одному з полюсів Землі, вона збігається з віссю обертання Землі. Видиме добове обертання небесної сфери є відображенням дійсного добового обертання Землі навколо своєї осі. Полюси світу -точка перетину осі світу з небесною сферою. Полюс світу, що знаходиться в області сузір'я Малої Ведмедиці, називається північним полюсом світу, а протилежний полюс називається південним полюсом.
Велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до осі світу. Площина небесного екватора ділить небесну сферу на північну півсферу, В якій розташований Північний полюс світу, і південну півсферу, В якій розташований Південний полюс світу.
Або меридіан спостерігача - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси світу, зеніт і надир. Він збігається з площиною земного меридіана спостерігача і ділить небесну сферу на східну і західну півсфери.
Точки півночі і півдня - точки перетину небесного меридіана з істинним горизонтом. Точка, найближча до Північного полюса світу, називається точкою півночі істинного горизонту С, а точка, найближча до Південного полюса світу, - точкою півдня Ю. Точки сходу і заходу - точки перетину небесного екватора з істинним горизонтом.
полуденна лінія - пряма лінія в площині дійсного горизонту, що з'єднує точки півночі і півдня. Полуденної називається ця лінія тому, що в опівдні за місцевим істинному сонячного часу тінь від вертикального жердини збігається з цією лінією, т. Е. З істинним меридіаном даної точки.
Точки перетину небесного меридіана з небесним екватором. Точка, найближча до південної точки горизонту, називається точкою півдня небесного екватора, А точка, найближча до північній точці горизонту, - точкою півночі небесного екватора.
вертикалі органів світила
вертикалі органів світила, або коло висоти, - велике коло на небесній сфері, що проходить через зеніт, надир і світило. Перший вертикал - вертикалі органів, що проходить через точки сходу і заходу.
коло відміни, Або, - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси світу і світило.
Мале коло на небесній сфері, проведений через світило паралельно площині небесного екватора. Видиме добовий рух світил відбувається за добовими паралелей.
альмукантарати світила
альмукантарати світила - мале коло на небесній сфері, проведений через світило паралельно площині дійсного горизонту.
Всі зазначені вище елементи небесної сфери активно використовуються для вирішення практичних завдань орієнтування в просторі і визначення положення світил. Залежно від цілей і умов вимірювання застосовують дві відмінні системи сферичних небесних координат.
В одній системі світило орієнтують щодо дійсного горизонту і називають цю систему, а в іншій - відносно небесного екватора і називають.
У кожній з цих систем положення світила на небесній сфері визначається двома кутовими величинами подібно до того, як за допомогою широти і довготи визначається положення точок на поверхні Землі.
2.1.1. Основні площині, лінії і точки небесної сфери
Небесною сферою називається уявна сфера довільного радіуса з центром у вибраній точці спостереження, на поверхні якої розташовані світила так, як їх видно на небі в певний момент часу з даної точки простору. Щоб правильно уявляти собі астрономічне явище, необхідно вважати радіус небесної сфери набагато більший за радіус Землі (R сф \u003e\u003e R Землі), т. Е. Вважати, що спостерігач перебуває в центрі небесної сфери, причому одна і та ж точка небесної сфери (одна і та ж зірка) видно з різних місць земної поверхні по паралельних напрямах.
Під небесним склепінням або небом зазвичай розуміють внутрішню поверхню небесної сфери, на яку проектуються небесні тіла (світила). Для спостерігача на Землі днем \u200b\u200bна небі видно Сонце, іноді Місяць, ще рідше Венера. В безхмарну ніч видно зірки, Місяць, планети, іноді комети і інші тіла. Зірок, видимих \u200b\u200bнеозброєним оком, близько 6000. Взаємне розташування зірок майже не змінюється через великі відстаней до них. Небесні тіла, що відносяться до Сонячної системи, змінюють своє положення щодо зірок і один одного, що визначається їх помітним кутовим і лінійним добовим і річним зміщенням.
Небесний звід обертається як єдине ціле з усіма що знаходяться на ньому світилами близько уявної осі. Це обертання - добове. Якщо спостерігати добове обертання зірок в північній півкулі Землі і особою стояти до північного полюса, то обертання неба відбуватиметься проти годинникової стрілки.
Центр Про небесної сфери - точка спостереження. Пряма ZOZ ", що збігається з напрямком нитки схилу в місці спостереження, називається прямовисною або вертикальною лінією. Стрімка лінія перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках: в зеніті Z, над головою спостерігача, і в діаметрально протилежній точці Z" - надирі. Велике коло небесної сфери (SWNE), площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії, називається математичним або істинним горизонтом. Математичний горизонт - площину, дотична до поверхні Землі в точці спостереження. Мале коло небесної сфери (АМА "), що проходить через світило М, і площина якого паралельна площині математичного горизонту, називається альмукантарати світила. Великий півколо небесної сфери ZMZ" називається колом висоти, вертикальним кругом, або просто вертікалом світила.Діаметр РР ", навколо якого відбувається обертання небесної сфери, називається віссю світу. Ось світу перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках: в північному полюсі світу Р, з боку якого обертання небесної сфери відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сферу ззовні, і в південному полюсі світу Р ". Ось світу нахилена до площини математичного горизонту під кутом, рівним географічній широті точки спостереження φ. Велике коло небесної сфери QWQ "E, площина якого перпендикулярна до осі світу, називається небесним екватором. Мале коло небесної сфери (bМb"), площина якого паралельна площині небесного екватора, називається небесною або добової паралеллю світила М. Великий півколо небесної сфери РМР * називається вартовим довкруги або навкруги відмінювання світила.
Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом в двох точках: в точці сходу Е і в точці заходу W. Кола висот, що проходять через точки сходу і заходу, називаються першими вертикаль - східним і західним.
Велике коло небесної сфери PZQSP "Z" Q "N, площина якого проходить через прямовисну лінію і вісь світу, називається небесним меридіаном. Площина небесного меридіана і площину математичний горизонту перетинаються по прямій лінії NOS, яка називається полуденної лінією. Небесний меридіан перетинається з математичний горизонтом в точці півночі N і в точці півдня S. Небесний меридіан перетинається з небесним екватором також в двох точках: у верхній точці екватора Q, яка ближче до зеніту, і в нижній точці екватора Q ", яка ближче до Надіра.
2.1.2. Світила, їх класифікація, видимі руху.
Зірки, Сонце і Місяць, планети
Для того, щоб орієнтуватися по небу, яскраві зірки об'єднані в сузір'я. Всього сузір'їв на небі 88, з яких 56 видно для спостерігача, що знаходиться в середніх широтах північної півкулі Землі. Всі сузір'я мають власні імена, пов'язані з назвами тварин (Велика Ведмедиця, Лев, Дракон), іменами героїв грецької міфології (Кассіопея, Андромеда, Персей) або назвами предметів, обриси яких нагадують (Північна Корона, Трикутник, Терези). Окремі зірки в сузір'ях позначаються буквами грецького алфавіту, а найбільш яскраві з них (близько 200) отримали «власні» імена. Наприклад, α Великого Пса - «Сіріус», α Оріона - «Бетельгейзе», β Персея - «Алголь», α Малої Ведмедиці - «Полярна зірка», біля якої знаходиться точка північного полюса світу. Шляхи Сонця і Місяця на тлі зірок майже збігаються і приходять по дванадцяти сузір'їв, які отримали назви зодіакальних, оскільки більшість з них носить назву тварин (від грец. «Зоон» - тварина). До них відносяться сузір'я Овна, Тельця, Близнюків, Рака, Лева, Діви, Терезів, Скорпіона, Стрільця, Козерога, Водолія і Риб. Траєкторія руху Марса по небесній сфері в 2003 році |
Ще в давнину були помічені 5 світил, схожих на зірки, але «блукаючих» по сузір'ях. Вони були названі планетами - «блукаючими світилами». Пізніше були відкриті ще 2 планети і велика кількість дрібніших небесних тіл (карликових планет, астероїдів).
Планети більшу частину часу переміщаються по зодіакальним сузір'ям із заходу на схід (прямий рух), але частина часу - зі сходу на захід (зворотній рух).
| Your browser does not support the video tag. Рух зірок по небесній сфері |
