Основні точки і лінії небесної сфери. Зоряний час

Для визначення положення світила на небі необхідна певна систе­ма координат, подібна до тієї, що використовується на поверхні Землі.

Спосіб побудови сітки гео­графічних координат відомий: на по­верхні Землі виділено дві точки - гео­графічні полюси, через них проведено дуги географічних меридіанів, один із них прийнято за початковий («нульо­вий»); проведено також земний еква­тор - велике коло, всі точки якого рівновіддалені від полюсів. Перебува­ючи всередині небесної сфери, зробимо те ж саме. Слід лише домовитись, які точки на ній вважати «головними».

Мал. 4.1. точки і лінії небесної сфери

1. Основні точки і лінії небесної сфери. Визначення основ­них точок і ліній небесної сфери починають з найпростішого - з уста­новлення вертикального напрямку за допомогою виска. Прямовисна лінія (лінія виска) перетинається з небесною сферою в двох точках, які називаються зеніт і надир. Ці назви запозичено в арабських спо­стерігачів: зеніт - «вершина», надир - «напрям ноги»; їх позначають відповідно літерами Z і Z' (мал. 4.1).

Зеніт — це верхня точка перетину прямовисної лінії з небесною сферою, надир — нижня точка (протилежна зеніту).

Велике коло, яке проходить через світило, точку зеніту і точку на­диру, називається вертикал ьни м колом або вертикалом.

Через центр небесної сфери перпендикулярно до прямовисної лінії проведемо горизонтальну площину.

Велике коло, по якому горизонтальна площина перетинається з не­бесною сферою, називається математичним або справжнім горизонтом.

Справжній горизонт слід відрізняти від видимого горизонт у, який на суші є неправильною лінією з точками, що лежать вище або нижче справжнього горизонту, а на морі завжди є колом, площина якого паралельна площині справжнього горизонту.

Небесна сфера обертається навколо лінії, яка називається віссю світу; точки перетину осі світу з небесною сферою називаються п о люсами світу. Полюс, відносно якого небесна сфера обертається проти годинникової стрілки (для спостерігача, який перебуває у центрі сфери), називають Північним полюсом світу, протилежний йому -Південним полюсом світу.

У наш час Північний полюс світу перебуває поблизу зорі а Малої Ведмедиці, яку називають Полярною зорею.

Велике коло, площина якого перпендикулярна до осі світу, назива­ють небесним екватором. Небесний екватор ділить небесну сферу на північну і південну півкулі.

З горизонтом небесний екватор перетинається у двох точках: у точці сходу Е і в точці заходу W. Велике коло, що проходить через полюси світу і зеніт, називають небесним меридіаном. Небесний ме­ридіан перетинається з горизонтом у двох точках: у точці півночі N (вона ближча до Північного полюса світу) і в точці півдня S (вона ближча до Південного полюса світу).

Пряму лінію, що з'єднує точки півдня і півночі, називають полу­денною лінією. Небесний меридіан ділить небесну сферу на дві півкулі - східну і західну. Велике коло, що проходить через полюси світу і через світило М, називають колом схилень.

Слідкуючи за тим, як упродовж року приекваторіальні сузір'я одне за одним зміщуються на вечірньому небі до тієї ділянки горизонту, за яку зайшло Сонце, можна зробити висновок, що Сонце здійснює види­мий річний рух назустріч обертанню небесної сфери.

Велике коло, по якому центр диска Сонця здійснює свій видимий річний рух на небесній сфері, називається екліптикою.

Слово «екліптика» походить від грецького «екліпто» - «затем­нюю», бо як тільки Місяць у своєму русі навколо Землі перетне екліпти­ку в повню, настає затемнення Місяця. Якщо він перетинає екліптику у фазі нового Місяця, відбувається затемнення Сонця.

переходить з південної півкулі неба в північну. Через точку осіннього рівнодення û центр диска Сонця 22-23 вересня переходить з північної півкулі неба в південну.

2. Кульмінації світил. Внаслідок добового обертання небесної сфери кожне світило, описуючи на небі коло (тим менше, чим ближче світило до полюса світу), двічі перетинає небесний меридіан.

Явище проходження світила через небесний меридіан називається кульмінацією.

У верхній кульмінації світило буває найвище над горизонтом, у нижній кульмінації світило буває найнижче над горизонтом чи під го­ризонтом. Деякі зорі в момент верхньої кульмінації проходять через зеніт. В залежності від кутових відстаней, на яких світила знаходять­ся від полюсів світу, у кожній певній точці земної кулі вони можуть сходити і заходити, або ніколи не заходити, або ніколи не сходити.

Для світил, які в даній місцевості не заходять, ми бачимо і верхню, і нижню кульмінації; для світил, які сходять і заходять, - тільки верхню кульмінацію; для світил, які не сходять, обидві кульмінації відбуваються під лінією горизонту. Для спостерігача на північному полюсі Землі всі зорі північної небесної півкулі не заходять, а зорі південної небесної півкулі не сходять і навпаки. Для спостерігача на екваторі всі зорі обох небесних півкуль схо­дять і заходять.

Коли центр сонячного диска, перетинаючи небесний меридіан, зна­ходиться у верхній кульмінації, настає астрономічний полу­день; під час нижньої кульмінації центра сонячного диска настає астрономічна північ.

3. Зоряний час. Періодичне обертання небесної сфери, повто­рення явищ сходу і заходу світил та їхніх кульмінацій дали людям при­родну одиницю лічби часу - добу. Залежно від того, що взяте за орієнтир на небі, відрізняють сонячну і зоряну добу.

Зоряна доба - це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення.

Зоряний час — це час s, що минув від верхньої кульмінації точ­ки весняного рівнодення.

Як побачимо далі, знання зоряного часу значно полегшує отриман­ня відповіді на питання про те, що можна бачити на небі в кожний зада­ний момент часу.
1. Скільки основних точок небесної сфери Вам відомо?
2. Які з цих точок займа­ють постійне положення на небесній сфері, а які визначаються положенням спос­терігача в кожному конкретному пункті земної поверхні?
3. Скільки основних ліній введено на небесній сфері?
4. Що таке кульмінація світила?
5. Що таке зоря­на доба і зоряний час?

Системи небесних координат

Положення світила на небесній сфері (як і на поверхні Землі) визначається двома координатами. В астрономії розроблено декілька систем небесних координат, найвідоміші з них такі: горизонтальна та перша і друга екваторіальні системи координат.

1. Горизонтальна система координат. В горизонтальній сис­темі координат використовують азимут А світила M і його висоту над горизонтом h (мал. 5.1). Основною площиною у цій системі є площина горизонту SN, а початком відліку - точка півдня S.

Азимут А світила M відлічують від точки півдня S уздовж горизонту в бік заходу до вертикала світила.

Висоту h світила M відлічують від горизонту вздовж вертикала до світила.

Як азимут А, так і висоту h світила вимірюють у градусах: азимут, від 0 до 360°, висоту - від 0 до +90° (над горизон­том) і від 0 до -90° (під горизонтом).

Недоліком цієї дуже простої систе­ми координат є те, що кожна з коорди­нат світила безперервно змінюється внаслідок обертання небесної сфери.

2. Перша екваторіальна система координат, у цій системі ко­ординат використовують годинний кут світила t і його схилення Q (мал. 5.2).

Основною площиною в цій системі є площина екватора QQ', а почат­ком відліку - найвища точка небесного екватора Q.

Годинний кут t світила M вимірюється від точки Q уздовж небесного екватора в бік заходу до кола схилення світила. Інакше кажучи, годинний кут світила t - це час, що минув від верхньої кульмінації світила.

Схилення 5 світила M відлічують від небесного екватора уздовж кола схилень до світила.

Годинний кут t світила вимірюється в годинах, хвилинах, секундах від 0^Л (світило у верхній кульмінації) до 24° (знову у верхній кульмі­нації). Якщо годинний кут світила t = 12°, то світило перебуває в нижній кульмінації. Схилення світила ô вимірюють від 0° (світило на небесному екваторі) до +90° у північній півкулі небесної сфери і від 0° до -90° у південній півкулі. _z

У цій системі одна з координат -схилення світила 5 - залишається незмінною під час обертання небесної сфери. Друга координата - годинний кут t - безперервно зростає, бо її відлік ведуть від моменту верхньої кульмінації світила в конкретному пункті Землі.

Отже, координата t у першій еква­торіальній системі, як і горизонтальні координати Ain світила, мають своє певне значення тільки для деякого моменту часу.

Мал. 5.2. Екваторіальні системи координат

Тому, використовуючи ці координати, не можна побудувати зоряні карти або скласти каталог зір для постійного користування. Ця обста­вина є недоліком зазначеної системи координат, але її перевагою є порівняно легке вимірювання.

Для побудови зоряних карт і каталогів небесних об'єктів з метою постійного користування необхідно мати координати, які не змінюють­ся внаслідок обертання небесної сфери. Для цього було введено ще одну систему екваторіальних координат.

Карти зоряного неба. Навчальні карти зоряного неба, з якими найчастіше доводиться працювати, виконані у формі прямокут­ника або круга. На карті, яка має вигляд прямокутника, по горизонталі відкладено пряме піднесення а, по вертикалі - схилення 5 світил. На карті, яка має вигляд круга, в центрі знаходиться Північний полюс світу. Пряме піднесення а зір проставлено на обводі карти. Радіальні лінії, що сходяться до центру карти - це проекції кіл схилень. При­наймні вздовж чотирьох із них проставляють схилення світил Q.

Дати на обводі карти-круга вказують положення Сонця на екліптиці. Його положення на екліптиці на кожну дату знаходимо, пересуваючись від цієї дати до центра карти уздовж радіальної прямої, на її перетині з екліптикою. Шкала зоряних величин розміщена за краєм карти-круга.

На обводі круга вказано, які зорі о певній годині вечора (ранку) 5 і 20 числа того чи іншого місяця перебувають на півдні, тобто поблизу півден­ної частини небесного меридіана. І це робить карту зручною для користу­вання: треба стати лицем на південь, поглянути на небо і тут же, ввімкнув­ши на мить ліхтарик, знайти на карті відповідний «візерунок зір».

Поиск по сайту: