Pomocná nebeská sféra
Súradnicové systémy používané v geodetickej astronómii
Geografické zemepisné šírky a dĺžky bodov na zemskom povrchu a azimuty smerov sa určujú z pozorovaní nebeských telies - Slnka a hviezd. Na tento účel je potrebné poznať polohu svietidiel vzhľadom k Zemi aj voči sebe navzájom. Polohy svietidiel môžu byť špecifikované vo vhodne zvolených súradnicových systémoch. Ako je známe z analytickej geometrie, na určenie polohy svietidla s môžete použiť pravouhlý karteziánsky súradnicový systém XYZ alebo polárne a, b, R (obr. 1).
V pravouhlom súradnicovom systéme je poloha svietidla s určená tromi lineárnymi súradnicami X, Y, Z. V polárnom súradnicovom systéme je poloha svietidla s určená jednou lineárnou súradnicou, vektorom polomeru R = Os a dvoma uhlovými: uhlom a medzi osou X a priemetom vektora polomeru na rovinu súradníc XOY, a uhol b medzi rovinou súradníc XOY a vektorom polomeru R. Vzťah medzi pravouhlými a polárnymi súradnicami je popísaný vzorcami
X = R cos b cos a,
Y = R cos b hriech a,
Z = R hriech b,
Tieto systémy sa používajú v prípadoch, keď sú známe lineárne vzdialenosti R = Os od nebeských telies (napríklad pre Slnko, Mesiac, planéty, umelé satelity Zeme). Pre mnohé svietidlá pozorované mimo slnečnej sústavy sú však tieto vzdialenosti buď extrémne veľké v porovnaní s polomerom Zeme, alebo sú neznáme. Pre zjednodušenie riešenia astronomických problémov a bez vzdialeností k hviezdam sa predpokladá, že všetky hviezdy sú v ľubovoľnej, no rovnakej vzdialenosti od pozorovateľa. Zvyčajne sa táto vzdialenosť rovná jednej, v dôsledku čoho možno polohu svietidiel v priestore určiť nie tromi, ale dvoma uhlovými súradnicami a a b polárneho systému. Je známe, že ťažisko bodov rovnako vzdialených od daného bodu „O“ je guľa so stredom v tomto bode.
Pomocná nebeská sféra - pomyselná guľa ľubovoľného alebo jednotkového polomeru, na ktorú sa premietajú obrazy nebeských telies (obr. 2). Poloha ktorejkoľvek hviezdy s na nebeskej sfére je určená pomocou dvoch sférických súradníc a a b:
x = cos b cos a,
y = cos b hriech a,
z = hriech b.
V závislosti od toho, kde sa nachádza stred nebeskej sféry O, existujú:
1)topocentrický nebeská sféra - stred je na povrchu Zeme;
2)geocentrický nebeská sféra - stred sa zhoduje s ťažiskom Zeme;
3)heliocentrický nebeská sféra - stred je zarovnaný so stredom Slnka;
4) barycentrický nebeská sféra – stred je v ťažisku slnečnej sústavy.
Hlavné kružnice, body a čiary nebeskej sféry sú znázornené na obr.
Jedným z hlavných smerov vzhľadom k povrchu Zeme je smer olovnica, alebo gravitácia v mieste pozorovania. Tento smer pretína nebeskú sféru v dvoch diametrálne opačných bodoch – Z a Z.“ Bod Z sa nachádza nad stredom a je tzv. zenit, Z "- pod stredom a je tzv nadir.
Stredom nakreslite rovinu kolmú na olovnicu ZZ.“ Veľký kruh NESW tvorený touto rovinou je tzv. nebeský (pravdivý) alebo astronomický horizont... Toto je hlavná rovina topocentrického súradnicového systému. Má štyri body S, W, N, E, kde S - bod na juh, N - Severný bod, W - bod na západ, E - bod na východ... Priama NS je tzv poludňajšia linka.
Priamka P N P S, vedená stredom nebeskej sféry rovnobežne s osou rotácie Zeme, je tzv. os sveta... Body P N - severný pól sveta; P S - južný pól sveta... Okolo osi Sveta je viditeľný denný pohyb nebeskej sféry.
Nakreslite stredom rovinu kolmú na os sveta P N P S. Veľký kruh QWQ "E, ktorý vznikol ako výsledok priesečníka tejto roviny s nebeskou sférou, sa nazýva nebeský (astronomický) rovník... Tu Q- najvyšší bod rovníka(nad horizontom), Q "- najnižší bod rovníka(pod horizontom). Nebeský rovník a nebeský horizont sa pretínajú v bodoch W a E.
Rovina P N ZQSP S Z "Q" N, obsahujúca olovnicu a os sveta, je tzv. pravý (nebeský) alebo astronomický poludník. Táto rovina je rovnobežná s rovinou zemského poludníka a kolmá na rovinu horizontu a rovníka. Toto sa nazýva počiatočná rovina.
Nakreslite cez ZZ "vertikálnu rovinu kolmú na nebeský poludník. Výsledný kruh ZWZ" E sa nazýva prvá vertikála.
Veľký kruh ZsZ, pozdĺž ktorého vertikálna rovina prechádzajúca hviezdou s pretína nebeskú sféru, sa nazýva vertikála alebo kruh výšok slnka.
Veľký kruh P N sP S prechádzajúci hviezdou kolmo na nebeský rovník sa nazýva okolo deklinácie svietidla.
Malý kruh nsn "prechádzajúci hviezdou rovnobežne s nebeským rovníkom sa nazýva denná paralela. Zdanlivý denný pohyb svietidiel nastáva pozdĺž denných rovnobežiek.
Malý kruh asa „prechádzajúci hviezdou rovnobežne s nebeským horizontom sa nazýva kruh rovnakej výšky, alebo almucantara.
V prvej aproximácii možno obežnú dráhu Zeme chápať ako plochú krivku - elipsu, ktorej jedným z ohniskov je Slnko. Rovina elipsy považovaná za obežnú dráhu Zeme , nazývané lietadlo ekliptika.
V sférickej astronómii je zvykom hovoriť o zdanlivý ročný pohyb Slnka. Nazýva sa veľký kruh ЕgЕ "d, pozdĺž ktorého dochádza k zdanlivému pohybu Slnka počas roka ekliptika... Rovina ekliptiky je naklonená k rovine nebeského rovníka pod uhlom približne rovným 23,5°. Na obr. 4 predstavenia:
g - bod jarnej rovnodennosti;
d - bod jesennej rovnodennosti;
E - bod letného slnovratu; E "- bod zimného slnovratu; RN R S - os ekliptiky; RN - severný pól ekliptiky; R S - južný pól ekliptiky; e - sklon ekliptiky k rovníku.
Body a čiary nebeskej sféry - ako nájsť almucantarat, kde prechádza nebeský rovník, čo je nebeský poludník.
Čo je nebeská sféra
Nebeská sféra- abstraktný pojem, imaginárna guľa nekonečne veľkého polomeru, ktorej stredom je pozorovateľ. V tomto prípade je stred nebeskej sféry akoby na úrovni očí pozorovateľa (inými slovami, všetko, čo vidíte nad hlavou od horizontu po horizont, je práve táto sféra). Pre jednoduchosť vnímania ho však možno považovať za stred nebeskej sféry a stred Zeme, v tom nie je chyba. Polohy hviezd, planét, Slnka a Mesiaca sú aplikované na guľu v takej polohe, v ktorej sú viditeľné na oblohe v určitom časovom bode z daného bodu polohy pozorovateľa.
Inými slovami, aj keď pozorujeme polohu svietidiel na nebeskej sfére, my, ktorí sme na rôznych miestach planéty, budeme neustále vidieť trochu iný obraz, poznáme princípy „práce“ nebeskej sféry, keď sa pozrieme na nočnú oblohu môžeme ľahko navigovať v teréne pomocou jednoduchej techniky. Keď poznáme pohľad nad hlavou v bode A, porovnáme ho s pohľadom na oblohu v bode B a podľa odchýlok známych orientačných bodov budeme schopní presne pochopiť, kde sa práve nachádzame.
Ľudia už dlho prišli s množstvom nástrojov, ktoré nám uľahčia našu úlohu. Ak sa riadite „pozemskou“ zemeguľou jednoducho pomocou zemepisnej šírky a dĺžky, potom existuje množstvo podobných prvkov - bodov a čiar pre „nebeskú“ zemeguľu - nebeskú sféru.
Nebeská sféra a poloha pozorovateľa. Ak sa pozorovateľ pohne, pohne sa aj celá pre neho viditeľná guľa.
Prvky nebeskej sféry
Nebeská sféra má množstvo charakteristických bodov, čiar a kružníc, uvažujme o hlavných prvkoch nebeskej sféry.
Vertikál pozorovateľa
Vertikál pozorovateľa- priamka prechádzajúca stredom nebeskej sféry a zhodujúca sa so smerom olovnice v bode pozorovateľa. Zenith- priesečník vertikály pozorovateľa s nebeskou sférou, nachádzajúci sa nad hlavou pozorovateľa. Nadir- priesečník vertikály pozorovateľa s nebeskou sférou, oproti zenitu.
Skutočný horizont- veľký kruh na nebeskej sfére, ktorého rovina je kolmá na vertikálu pozorovateľa. Skutočný horizont rozdeľuje nebeskú sféru na dve časti: nadhorizontálna hemisféra kde sa nachádza zenit a subhorizontálna hemisféra kde sa nachádza nadir.
Os sveta (os Zeme)- priamka, okolo ktorej je viditeľná denná rotácia nebeskej sféry. Os sveta je rovnobežná s osou rotácie Zeme a pre pozorovateľa, ktorý sa nachádza na jednom z pólov Zeme, sa zhoduje s osou rotácie Zeme. Zdanlivá denná rotácia nebeskej sféry je odrazom skutočnej dennej rotácie Zeme okolo svojej osi. Póly sveta sú priesečníky osi sveta s nebeskou sférou. Svetový pól, ktorý sa nachádza v súhvezdí Malý medveď, sa nazýva severný pól svet, a opačný pól je tzv Južný pól.
Veľký kruh na nebeskej sfére, ktorého rovina je kolmá na os sveta. Rovina nebeského rovníka rozdeľuje nebeskú sféru na Severná hemisféra, v ktorej sa nachádza severný svetový pól, a Južná pologuľa, v ktorej sa nachádza južný svetový pól.
Alebo poludník pozorovateľa – veľký kruh na nebeskej sfére prechádzajúci cez póly sveta, zenit a nadir. Zhoduje sa s rovinou pozemského poludníka pozorovateľa a rozdeľuje nebeskú sféru na Východná a Západná hemisféra.
Severný a južný bod- priesečníky nebeského poludníka so skutočným horizontom. Bod najbližšie k severnému pólu sveta sa nazýva bod severu skutočného horizontu C a bod najbližšie k južnému pólu sveta je bod na juhu Y. Body východu a západu sú priesečníkom nebeského rovníka so skutočným horizontom.
Poludňajšia čiara- priamka v rovine pravého horizontu, spájajúca body severu a juhu. Táto čiara sa nazýva poludnie, pretože na poludnie, miestneho skutočného slnečného času, sa tieň z vertikálneho pólu zhoduje s touto čiarou, teda so skutočným poludníkom daného bodu.
Priesečníky nebeského poludníka s nebeským rovníkom. Bod najbližšie k južnému bodu horizontu sa nazýva bod južne od nebeského rovníka a bod najbližšie k severnému bodu horizontu je bod severne od nebeského rovníka.
Vertikálne svietidlo
Vertikálne svietidlo, alebo kruh výšky, - veľký kruh na nebeskej sfére prechádzajúci zenitom, nadirom a svietidlom. Prvá vertikála je vertikála prechádzajúca bodmi východu a západu.
Deklinačný kruh, alebo, - veľký kruh na nebeskej sfére, prechádzajúci cez póly sveta a svietidlo.
Malý kruh na nebeskej sfére nakreslený cez hviezdu rovnobežnú s rovinou nebeského rovníka. Zdanlivý denný pohyb svietidiel nastáva pozdĺž denných rovnobežiek.
Almucantaratské svietidlá
Almucantaratské svietidlá- malý kruh na nebeskej sfére, pretiahnutý hviezdou rovnobežne s rovinou skutočného horizontu.
Všetky vyššie uvedené prvky nebeskej sféry sa aktívne používajú na riešenie praktických problémov orientácie v priestore a na určenie polohy svietidiel. Používajú sa dva rôzne systémy v závislosti od účelu a podmienok merania. sférické nebeské súradnice.
V jednom systéme je svietidlo orientované vzhľadom na skutočný horizont a tento systém sa nazýva a v druhom - vo vzťahu k nebeskému rovníku a je nazývaný.
V každom z týchto systémov je poloha hviezdy na nebeskej sfére určená dvoma uhlovými veličinami, rovnako ako poloha bodov na povrchu Zeme je určená pomocou zemepisnej šírky a dĺžky.
3. Nebeská sféra. Základné roviny, čiary a body nebeskej sféry.
Pod nebeská sféra je obvyklé chápať guľu s ľubovoľným polomerom, ktorej stred je v bode pozorovania a všetky nebeské telesá alebo svietidlá, ktoré nás obklopujú, sa premietajú na povrch tejto gule.
Rotácia nebeskej sféry pre pozorovateľa na povrchu Zeme sa reprodukuje denný pohybžiaril na oblohe
ZOZ"- olovnica (vertikálna),
SWNE- skutočný (matematický) horizont,
aMa"- almucantarat,
ZMZ"- kruh výšky (vertikálny kruh) alebo vertikála
P 
OP"- os rotácie nebeskej sféry (os sveta),
P- severný pól sveta,
P" - južný pól sveta,
Ð PON= j (zemepisná šírka miesta pozorovania),
QWQ" E- nebeský rovník,
bMb"- denná paralela,
PMP"- deklinačný kruh,
PZQSP" Z" Q" N- nebeský poludník,
NOS- poludňajšia linka
4. Systémy nebeských súradníc (horizontálna, prvá a druhá rovníková, ekliptická).
Keďže polomer nebeskej sféry je ľubovoľný, poloha hviezdy na nebeskej sfére je jednoznačne určená dvoma uhlovými súradnicami, ak sú nastavené hlavná rovina a počiatok.
Vo sférickej astronómii sa používajú tieto nebeské súradnicové systémy:
Horizontálna, 1. rovníková, 2. rovníková, ekliptická
Horizontálny súradnicový systém
Hlavná rovina - rovina matematického horizontu
1
)Ð mOM
= h
(výška)
0 £ h 90 0 £
– 90 £ 0 h £ 0
alebo Ð ZOM = z (zenitová vzdialenosť)
0 £ z 180 0 £
z + h = 90 0
2) Р SOm = A(azimut)
0 £ A 360 £ 0
1. rovníkový súradnicový systém
Hlavná rovina je rovina nebeského rovníka
1) Р mOM= d (deklinácia)
0 £ d 90 0 £
–90 0 £ d £ 0
alebo Ð POM = p (vzdialenosť pólov)
0 £ p 180 0 £
p+ d = 90 0
2) Р QOm = t (hodinový uhol)
0 £ t 360 £ 0
alebo 0 h £ t 24 £ h
Všetky horizontálne súradnice ( h, z, A) a hodinový uhol t prvé rovníkové SC sa priebežne menia počas dennej rotácie nebeskej sféry.
Deklinácia d sa nemení.
Musí byť zadané namiesto t takú rovníkovú súradnicu, ktorá by sa merala z bodu fixovaného na nebeskej sfére.
2. rovníkový súradnicový systém
O 
hlavná rovina - rovina nebeského rovníka
1) Р mOM= d (deklinácia)
0 £ d 90 0 £
–90 0 £ d £ 0
alebo Ð POM = p (vzdialenosť pólov)
0
£
p 180 0 £
p+ d = 90 0
2) Ð ¡ Om= a (rektascenzia)
alebo 0 h £ a £ 24 h
Horizontálny SC sa používa na určenie smeru k hviezde vzhľadom na pozemské objekty.
1. rovníkový SC sa používa hlavne na určenie presného času.
2
- ekvatoriálny SC je všeobecne akceptovaný v astrometrii.
Ekliptický SC
Hlavná rovina je rovina ekliptiky E¡E "d
Rovina ekliptiky je naklonená k rovine nebeského poludníka pod uhlom ε = 23 0 26 "
PP "- os ekliptiky
E - bod letného slnovratu
E "- bod zimného slnovratu
jeden) m = λ (ekliptická zemepisná dĺžka)
2) mM= b (ekliptická zemepisná šírka)
5. Denná rotácia nebeskej sféry v rôznych zemepisných šírkach a javy s ňou spojené. Každodenný pohyb slnka. Zmena ročných období a termálne pásy.
Merania výšky Slnka na poludnie (t. j. v momente jeho hornej kulminácie) v tej istej zemepisnej šírke ukázali, že deklinácia Slnka d Ÿ počas roka kolíše od +23 0 36 "do -23 0 36", dvakrát prechádza cez nula.
Rektascenzia Slnka a Ÿ sa počas roka tiež neustále mení od 0 do 360 0 alebo od 0 do 24 h.
Vzhľadom na nepretržitú zmenu oboch súradníc Slnka možno konštatovať, že sa pohybuje medzi hviezdami zo západu na východ po veľkom kruhu nebeskej sféry, tzv. ekliptika.
20. – 21. marca je Slnko v bode ¡, jeho deklinácia δ = 0 a rektascenzia a Ÿ = 0. V tento deň (jarná rovnodennosť) Slnko vychádza presne v bode E a ide k veci W... Maximálna výška stredu Slnka nad obzorom na poludnie tohto dňa (horné vyvrcholenie): hŸ = 90 0 - φ + δ Ÿ = 90 0 - φ
Potom sa Slnko bude pohybovať po ekliptike bližšie k bodu E, t.j. 5 Ÿ > 0 a a Ÿ > 0.
21. – 22. júna je Slnko v bode E, jeho deklinácia je maximum δ Ÿ = 23 0 26 “ a rektascenzia je Ÿ = 6 h. Na poludnie tohto dňa (letný slnovrat) Slnko vychádza do svojej maximálna výška nad horizontom: hŸ = 90 0 - φ + 23 0 26 "
V stredných zemepisných šírkach teda Slnko NIKDY nie je za zenitom
Zemepisná šírka Minsk φ = 53 0 55 "
Potom sa Slnko bude pohybovať po ekliptike bližšie k bodu d, t.j. δ Ÿ sa začne znižovať
Okolo 23. septembra príde Slnko do bodu d, jeho deklinácia δ Ÿ = 0, rektascenzia a Ÿ = 12 h. Tento deň (začiatok astronomickej jesene) sa nazýva deň jesennej rovnodennosti.
22. – 23. decembra bude Slnko v bode E ", jeho deklinácia je minimálna δ Ÿ = - 23 0 26" a rektascenzia a Ÿ = 18 h.
Maximálna výška nad horizontom: hŸ = 90 0 - φ - 23 0 26 "
Zmena rovníkových súradníc Slnka je počas roka nerovnomerná.
Deklinácia sa mení najrýchlejšie, keď sa Slnko pohybuje v blízkosti bodov rovnodennosti, a najpomalšie v blízkosti bodov slnovratu.
Naopak, rektascenzia sa mení pomalšie v blízkosti bodov rovnodennosti a rýchlejšie - v blízkosti bodov slnovratu.
Zdanlivý pohyb Slnka po ekliptike súvisí so skutočným pohybom Zeme na jej obežnej dráhe okolo Slnka, ako aj so skutočnosťou, že os rotácie Zeme nie je kolmá na rovinu jej obežnej dráhy, ale tvorí uhol ε = 23 0 26 ".
Ak ε = 0, potom v ktorejkoľvek zemepisnej šírke v ktorýkoľvek deň v roku by sa deň rovnal noci (okrem lomu a veľkosti Slnka).
Polárne dni trvajúce od 24 hodín do šiestich mesiacov a zodpovedajúce noci sa pozorujú v polárnych kruhoch, ktorých zemepisné šírky sú určené podmienkami:
φ = ± (90 0 - ε) = ± 66 0 34 "
Poloha osi sveta a následne aj roviny nebeského rovníka, ako aj bodov ¡ad, nie sú konštantné, ale periodicky sa menia.
V dôsledku precesie zemskej osi opisuje svetová os kužeľ okolo osi ekliptiky s uhlom otvorenia ~ 23,5 0 za 26 000 rokov.
V dôsledku rušivého pôsobenia planét sa krivky opísané svetovými pólmi neuzavrú, ale stiahnu do špirály.
T 
.Do. rovina nebeského rovníka aj rovina ekliptiky pomaly menia svoju polohu v priestore, potom sa body ich priesečníka (¡ad) pomaly posúvajú na západ.
Cestovná rýchlosť (celková ročná precesia v ekliptike) za rok: l = 360 0 /26 000 = 50,26"".
Celková ročná precesia na rovníku: m = l cos ε = 46,11 "".
Na začiatku nášho letopočtu bola jarná rovnodennosť v súhvezdí Barana, od ktorého dostala svoje označenie (¡), a jesenná rovnodennosť bola v súhvezdí Váh (d). Odvtedy sa bod ¡ presunul do súhvezdia Rýb a bod d do súhvezdia Panny, no ich označenia zostali rovnaké.
| " |
Odpoveďový zošit z astronómie pre ročník 11 na lekciu číslo 2 (pracovný zošit) - Nebeská sféra
1. Doplňte vetu.
Súhvezdie je časť hviezdnej oblohy s charakteristickou pozorovanou skupinou hviezd.
2. Pomocou mapy hviezdnej oblohy zadajte schémy súhvezdí s jasnými hviezdami do príslušných stĺpcov tabuľky. V každom súhvezdí vyberte najjasnejšiu hviezdu a uveďte jej názov.
3. Doplňte vetu.
Poloha planét nie je uvedená na hviezdnych mapách, pretože mapy sú určené na opis hviezd a súhvezdí.
4. Umiestnite nasledujúce hviezdy v poradí klesajúcej veľkosti:
1) Betelgeuse; 2) Spica; 3) Aldebaran; 4) Sirius; 5) Arcturus; 6) Capella; 7) Procyon; 8) Vega; 9) Altair; 10) Pollux.
| 4 | 5 | 8 | 6 | 7 | 1 | 3 | 9 | 2 | 10 |
5. Doplňte vetu.
Hviezdy 1. magnitúdy sú 100-krát jasnejšie ako hviezdy 6. magnitúdy.
Ekliptika je zdanlivá ročná dráha Slnka medzi hviezdami.
6. Čo sa nazýva nebeská sféra?
Imaginárna guľa s ľubovoľným polomerom.
7. Uveďte názvy bodov a čiar nebeskej sféry, označené číslami 1-14 na obrázku 2.1.
- Severný pól sveta
- zenit; zenitový bod
- vertikálna čiara
- nebeský rovník
- západ; západný bod
- stred nebeskej sféry
- poludňajšia linka
- juh; bod na juh
- panorámu
- východ; bod na východ
- južný pól sveta
- nadir; toka nadir
- severný bod
- čiara nebeského poludníka
8. Pomocou obrázku 2.1 odpovedzte na otázky.
Ako je umiestnená os sveta vzhľadom na zemskú os?
Paralelné.
Ako je umiestnená os sveta vzhľadom na rovinu nebeského poludníka?
Leží v lietadle.
V ktorých bodoch sa pretína nebeský rovník s čiarou horizontu?
Na miestach východu a západu.
V ktorých bodoch sa nebeský poludník pretína s čiarou horizontu?
Na miestach sever a juh.
9. Aké pozorovania nás presviedčajú o každodennej rotácii nebeskej sféry?
Ak sa na hviezdy pozeráte dlho, hviezdy sa zdajú byť jednou guľou.
10. Pomocou pohyblivej hviezdnej mapy zapíšte do tabuľky dve alebo tri súhvezdia viditeľné na 55° zemepisnej šírky na severnej pologuli.
Riešenie 10. úlohy zodpovedá realite udalostí roku 2015, nie všetci učitelia však kontrolujú riešenie úlohy každého žiaka na hviezdnej mape z hľadiska súladu s realitou
NEBESKÚ SFÉRU
Keď pozorujeme oblohu, všetky astronomické objekty sa zdajú byť umiestnené na klenutom povrchu s pozorovateľom v strede. Táto pomyselná kupola tvorí hornú polovicu pomyselnej gule, ktorá sa nazýva „nebeská sféra“. Hrá zásadnú úlohu pri určovaní polohy astronomických objektov.
Hoci sa Mesiac, planéty, Slnko a hviezdy nachádzajú v rôznych vzdialenostiach od nás, aj tie najbližšie z nich sú tak ďaleko, že nedokážeme odhadnúť ich vzdialenosť okom. Smer hviezdy sa pri pohybe po povrchu Zeme nemení. (Pravdaže, s pohybom Zeme na obežnej dráhe sa mierne mení, ale tento posun paralaxy je možné zaznamenať iba pomocou najpresnejších prístrojov.) Zdá sa nám, že nebeská sféra rotuje, keďže hviezdy vychádzajú na východe a zapadajú na západe. Dôvodom je rotácia Zeme zo západu na východ. Zdanlivá rotácia nebeskej sféry nastáva okolo imaginárnej osi, ktorá pokračuje v zemskej osi rotácie. Táto os pretína nebeskú sféru v dvoch bodoch nazývaných severný a južný „pól sveta“. Severný pól sveta leží asi jeden stupeň od Polárky a v blízkosti južného pólu nie sú žiadne jasné hviezdy.
Os rotácie Zeme je naklonená asi o 23,5° vzhľadom na kolmicu vedenú k rovine obežnej dráhy Zeme (k rovine ekliptiky). Priesečník tejto roviny s nebeskou sférou dáva kruh - ekliptiku, viditeľnú dráhu Slnka za rok. Orientácia zemskej osi v priestore zostáva takmer nezmenená. Preto každý rok v júni, keď je severný koniec osi naklonený k Slnku, stúpa vysoko na oblohu na severnej pologuli, kde sú dni dlhé a noci krátke. Po presune na opačnú stranu obežnej dráhy v decembri sa ukázalo, že Zem je otočená smerom k Slnku južnou pologuľou a na našom severe sa dni skracujú a noci predlžujú.
pozri tiež SEZÓNY . Pod vplyvom slnečnej a lunárnej príťažlivosti sa však orientácia zemskej osi stále postupne mení. Hlavný pohyb osi spôsobený vplyvom Slnka a Mesiaca na rovníkové vydutie Zeme sa nazýva precesia. V dôsledku precesie sa zemská os pomaly otáča okolo kolmice na obežnú rovinu a opisuje kužeľ s polomerom 23,5 ° za 26 tisíc rokov. Z tohto dôvodu po niekoľkých storočiach už pól nebude blízko Polárky. Okrem toho os Zeme vykonáva malé oscilácie, nazývané nutácia a spojené s eliptickosťou obežných dráh Zeme a Mesiaca, ako aj so skutočnosťou, že rovina lunárnej obežnej dráhy je mierne naklonená k rovine obežnej dráhy Mesiaca. Obežná dráha Zeme. Ako už vieme, vzhľad nebeskej sféry sa počas noci mení v dôsledku rotácie Zeme okolo svojej osi. Ale aj keď budete oblohu pozorovať počas celého roka v rovnakom čase, jej vzhľad sa zmení v dôsledku revolúcie Zeme okolo Slnka. Pre úplnú obežnú dráhu okolo 360 ° Zeme, cca. 3651/4 dní - približne jeden stupeň za deň. Mimochodom, deň, alebo skôr slnečný deň, je čas, počas ktorého sa Zem vo vzťahu k Slnku raz otočí okolo svojej osi. Pozostáva z času, počas ktorého Zem vykoná revolúciu vzhľadom na hviezdy („hviezdne dni“), plus krátkeho času – asi štyri minúty – potrebného na rotáciu, ktorá kompenzuje orbitálny pohyb Zeme o jeden stupeň. za deň. Takto za rok cca. 3651/4 slnečných dní a cca. 3661/4 hviezdičky.
Pri pohľade z konkrétneho bodu
Hviezdne pristátia nachádzajúce sa v blízkosti pólov sú buď vždy nad horizontom, alebo nad ním nikdy nevystúpia. Všetky ostatné hviezdy vychádzajú a zapadajú a každý deň vychádza a klesá každá hviezda o 4 minúty skôr ako v predchádzajúci deň. Niektoré hviezdy a súhvezdia vychádzajú na oblohu v noci v zime – hovoríme im „zima“ a iné – „leto“. Vzhľad nebeskej sféry je teda určený tromi časmi: denným časom spojeným s rotáciou Zeme; ročné obdobie spojené s revolúciou okolo slnka; epocha spojená s precesiou (hoci posledný efekt je sotva badateľný „okom“ ani o 100 rokov).
Súradnicové systémy. Existujú rôzne spôsoby, ako určiť polohu objektov na nebeskej sfére. Každý z nich je vhodný na určitý typ problému.
Alt-azimut systém. Na označenie polohy objektu na oblohe vo vzťahu k pozemským objektom obklopujúcim pozorovateľa sa používa „alt-azimut“ alebo „horizontálny“ súradnicový systém. Označuje uhlovú vzdialenosť objektu nad horizontom, nazývanú „výška“, ako aj jeho „azimut“ – uhlovú vzdialenosť pozdĺž horizontu od podmieneného bodu k bodu ležiacemu priamo pod objektom. V astronómii sa azimut meria od bodu na juh na západ av geodézii a navigácii - od bodu severu na východ. Preto pred použitím azimutu musíte zistiť, v ktorom systéme je uvedený. Bod oblohy, ktorý sa nachádza priamo nad hlavou, má výšku 90 ° a nazýva sa „zenit“ a bod diametrálne opačný k nemu (pod nohami) je „nadir“. Pre mnohé úlohy je dôležitý veľký kruh nebeskej sféry, nazývaný „nebeský poludník“; prechádza cez zenit, nadir a póly sveta a pretína horizont v bodoch sever a juh.
Rovníkový systém. V dôsledku rotácie Zeme sa hviezdy neustále pohybujú vzhľadom na horizont a svetové strany a ich súradnice v horizontálnom systéme sa menia. Ale pre niektoré úlohy astronómie musí byť súradnicový systém nezávislý od polohy pozorovateľa a dennej doby. Tento systém sa nazýva „rovníkový“; jeho súradnice pripomínajú zemepisné šírky a dĺžky. V ňom rovina zemského rovníka, pokračujúca až po priesečník s nebeskou sférou, vytyčuje základnú kružnicu – „nebeský rovník“. „Deklinácia“ hviezdy pripomína zemepisnú šírku a meria sa jej uhlovou vzdialenosťou na sever alebo na juh od nebeského rovníka. Ak je hviezda viditeľná presne v zenite, potom sa zemepisná šírka miesta pozorovania rovná deklinácii hviezdy. Zemepisná dĺžka zodpovedá „rektascenzu“ hviezdy. Meria sa východne od priesečníka ekliptiky s nebeským rovníkom, ktorým Slnko prechádza v marci, v deň začiatku jari na severnej pologuli a jesene na južnej. Tento bod dôležitý pre astronómiu sa nazýva „prvý bod Barana“ alebo „jarná rovnodennosť“ a označuje sa znakom
Iné systémy. Na niektoré účely sa používajú aj iné súradnicové systémy na nebeskej sfére. Napríklad pri štúdiu pohybu telies v slnečnej sústave sa používa súradnicový systém, ktorého hlavnou rovinou je rovina zemskej dráhy. Štruktúra Galaxie je študovaná v súradnicovom systéme, ktorého hlavnou rovinou je rovníková rovina Galaxie, reprezentovaná na oblohe kružnicou prechádzajúcou pozdĺž Mliečnej dráhy.
Porovnanie súradnicových systémov. Najdôležitejšie detaily horizontálneho a rovníkového systému sú znázornené na obrázkoch. V tabuľke sú tieto systémy mapované do geografického súradnicového systému.
Prechod z jedného systému do druhého.Často je potrebné vypočítať jej rovníkové súradnice zo súradníc alt-azimutu hviezdy a naopak. Na to je potrebné poznať moment pozorovania a polohu pozorovateľa na Zemi. Matematicky je úloha vyriešená pomocou guľového trojuholníka s vrcholmi v zenite, severným svetovým pólom a hviezdou X; nazýva sa to "astronomický trojuholník". Uhol s vrcholom na severnom póle sveta medzi poludníkom pozorovateľa a smerom k ľubovoľnému bodu v nebeskej sfére sa nazýva „hodinový uhol“ tohto bodu; meria sa západne od poludníka. Hodinový uhol jarnej rovnodennosti, vyjadrený v hodinách, minútach a sekundách, sa v bode pozorovania nazýva "hviezdny čas" (Si. T. - hviezdny čas). A keďže rektascenzia hviezdy je zároveň polárnym uhlom medzi smerom k nej a k jarnej rovnodennosti, hviezdny čas sa rovná rektascencii všetkých bodov ležiacich na poludníku pozorovateľa. Hodinový uhol ktoréhokoľvek bodu na nebeskej sfére sa teda rovná rozdielu medzi hviezdnym časom a jeho rektascenciou:
Nech je zemepisná šírka pozorovateľa j. Ak sú uvedené rovníkové súradnice hviezdy a a d, potom jej horizontálne súradnice a a možno vypočítať pomocou nasledujúcich vzorcov: Môžete tiež vyriešiť inverzný problém: pomocou nameraných hodnôt a a h, so znalosťou času, vypočítajte a a d. Deklinácia d sa vypočíta priamo z posledného vzorca, potom H sa vypočíta z predposledného a a sa vypočíta z prvého, ak je známy hviezdny čas.
Reprezentácia nebeskej sféry. Po stáročia vedci hľadali najlepšie spôsoby, ako reprezentovať nebeskú sféru na štúdium alebo demonštráciu. Boli navrhnuté dva typy modelov: dvojrozmerné a trojrozmerné. Nebeská sféra môže byť znázornená v rovine rovnakým spôsobom, ako je sférická zem znázornená na mapách. V oboch prípadoch treba zvoliť geometrický projekčný systém. Prvým pokusom znázorniť oblasti nebeskej sféry na rovine boli skalné rytiny hviezdnych konfigurácií v jaskyniach starovekých ľudí. Dnes existujú rôzne hviezdne mapy vydávané ako ručne kreslené alebo fotografické hviezdne atlasy pokrývajúce celú oblohu. Starovekí čínski a grécki astronómovia si predstavovali nebeskú sféru podľa vzoru známeho ako „armilárna sféra“. Skladá sa z kovových kruhov alebo krúžkov spojených dohromady, aby zobrazovali najdôležitejšie kruhy nebeskej sféry. V súčasnosti sa často používajú hviezdne glóbusy, na ktorých sú vyznačené polohy hviezd a hlavných kružníc nebeskej sféry. Armilárne gule a glóbusy majú spoločnú nevýhodu: poloha hviezd a označenia kružníc sú zakreslené na ich vonkajšej, vypuklej strane, ktorú zvažujeme zvonku, pričom sa na oblohu pozeráme „zvnútra“ a hviezdy sa zdajú byť umiestnené na konkávnej strane nebeskej sféry. To niekedy vedie k zámene medzi smermi pohybu hviezd a postavami súhvezdí. Najrealistickejšie zobrazenie nebeskej sféry dáva planetárium. Optická projekcia hviezd na pologuľovú obrazovku zvnútra umožňuje veľmi presne reprodukovať pohľad na oblohu a všetky druhy pohybov hviezd na nej.
pozri tiež
ASTRONÓMIA A ASTROFYZIKA;
PLANETÁRIUM;
HVIEZDY .
Collierova encyklopédia. - Otvorená spoločnosť. 2000 .
- pomyselná pomocná guľa ľubovoľného polomeru, na ktorú sa premietajú nebeské telesá. V astronómii sa používa na štúdium vzájomnej polohy a pohybu vesmírnych objektov na základe určenia ich súradníc na nebeskej sfére... ... je imaginárna pomocná sféra s ľubovoľným polomerom, na ktorú sa premietajú nebeské telesá. V astronómii sa používa na štúdium relatívnej polohy a pohybu vesmírnych objektov na základe určenia ich súradníc na nebeskej sfére. ... ... encyklopedický slovníkImaginárna pomocná guľa ľubovoľného polomeru, na ktorú sa premietajú nebeské telesá; slúži na riešenie rôznych astrometrických problémov. Zastúpenie N. s. vznikol v staroveku; bolo to založené na vizuálnom ... ... Veľká sovietska encyklopédia
Pomyselná guľa ľubovoľného polomeru, na ktorej je znázornený roj nebeských telies tak, ako sú viditeľné z pozorovacieho bodu na zemskom povrchu (topocentrický NS) alebo ako by boli viditeľné zo stredu Zeme (geocentrický NS) resp. stred Slnka ... ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník
nebeská sféra- dangaus sfera statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nebeská sféra vok. Himmelskugel, f; Himmelssphäre, f rus. nebeská sféra, f; obloha, m pranc. sphère céleste, f ... Fizikos terminų žodynas
