Координаты небесных светил. Экваториальная система координат. Использование различных систем координат

Горизонтальные потоки Силы Горизонтальные потоки Силы, действующие на человека, можно разделить на два пласта. Первый, наиболее мощный и значительный поток Силы – это электромагнитное излучение самой Земли, ее торической структуры. Эта Сила в бо?льшей степени

БПОУ ВО «Вологодский колледж технологии и дизайна»

Небесные координаты

Основы практической астрономии

1. Системы координат

Положение светил определяется по отношению к точкам и кругам небесной сферы (рис.). Для этого введены небесные координаты, подобные географическим координатам на поверхности Земли.

В астрономии применяется несколько систем координат.

1. Системы координат

Небесные координаты - центральные углы или дуги больших кругов небесной сферы, с помощью которых определяют положение светил по отношению к основным кругам и точкам небесной сферы.

При астрономических наблюдениях удобно определять положение светил по отношению к горизонту.

В этой системе координатами являются высота (h) и азимут (А).

1.1. Горизонтальная система координат

Высота светила - угловое расстояние светила М от истинного горизонта, измеренное вдоль вертикального круга.

Азимут светила - угловое расстояние, измеренное вдоль истинного горизонта, от точки юга до точки пересечения горизонта с вертикальным кругом, про- ходящим через светило М.

1.1. Горизонтальная система координат

Угловое расстояние от зенита до светила, измеренное вдоль вертикального круга, называется зенитным расстоянием (z).

Оно отсчитывается в пределах от 0 до +180° к надиру.

Для построения звездных карт и составления звездных каталогов за основной круг небесной сферы удобно принять круг небесного экватора.

В этой системе координатами служат склонение (δ) и прямое восхождение (α).

1.2. Экваториальная система координат

Склонение светила - угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения.

Прямое восхождение светила - угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

1.2. Экваториальная система координат

Для некоторых астрономических задач (связанных с измерением времени) вместо прямого восхождения (α) вводится часовой угол (t)

1. Системы координат

Звездные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесенными на нее объектами в определенной системе координат. Набор звездных карт смежных участков неба, покрывающих все небо или некоторую его часть, называется звездным атласом. В специальных списках звезд, называемых звездными каталогами, указываются координаты их места на небесной сфере, звездная величина и другие параметры.

Угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения:

Также справедливо следующее равенство:

2. Высота полюса мира над горизонтом

На средних географических широтах ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту, суточные пути звезд также наклонены к горизонту. Поэтому наблюдаются восходящие и заходящие звезды

2. Высота полюса мира над горизонтом

• Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части горизонта, а под заходом - западной части горизонта. В средних широтах наблюдаются звезды северных околополярных созвездий, которые никогда не опускаются под горизонт. Они называются незаходящими. Звезды, расположенные около Южного полюса мира, у нас никогда не восходят. Их называют невосходящими.

• Для определения положений небесных тел на небесной сфере используется система координат, аналогичная географической. На небесной сфере возможны только угловые измерения.
• Положение светила на небесной сфере относительно принятой основной плоскости и точки начала отсчета однозначно определяется двумя угловыми величинами (центральными углами или соответствующими дугами больших кругов), которые называются небесными координатами.
• Угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения.
• Восход и заход светила - явления пересечения светилом горизонта.
• Звездные карты - проекции небесной сферы на плоскость с нанесенными на нее объектами в определенной системе координат, а их набор - звездные атласы.

Небесные координаты

числа, с помощью которых определяют положение светил и вспомогательных точек на небесной сфере (См. Небесная сфера). В астрономии употребляют различные системы Н. к. Каждая из них по существу представляет собой систему полярных координат (См. Координаты) на сфере с соответствующим образом выбранным полюсом. Систему Н. к. задают большим кругом небесной сферы (или его полюсом, отстоящим на 90° от любой точки этого круга) с указанием на нём начальной точки отсчёта одной из координат. В зависимости от выбора этого круга системы Н. к. называлась горизонтальной, экваториальной, эклиптической и галактической. Н. к. употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея (См. Птолемей) звёздный каталог Гиппарх а содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе Н. к.

В горизонтальной системе основным кругом служит математический, или истинный, горизонт NESW (рис. 1 ), полюсом - зенит Z места наблюдения. Для определения положения светила σ проводят через него и Z большой круг, называется кругом высоты, или вертикалом, данного светила. Дуга Z σ вертикала от зенита до светила называется его зенитным расстоянием z и является первой координатой; z может иметь любое значение от 0° (для зенита Z ) до 180° (для надира Z" ). Вместо z пользуются также высотой светила h, равной дуге круга высоты от горизонта до светила. Высота отсчитывается в обе стороны от горизонта от 0° до 90° и считается положительной, если светило находится над горизонтом, и отрицательной - если светило под горизонтом. При таком условии всегда справедливо соотношение z + h = 90°. Вторая координата - азимут А - есть дуга горизонта, отсчитываемая от точки севера N по направлению к востоку до вертикала данного светила (в астрометрии азимут часто отсчитывают от точки юга S к западу). Эта дуга NESM измеряет сферический угол при Z между небесным меридианом и вертикалом светила, равный двугранному углу между их плоскостями. Азимут может иметь любое значение от 0° до 360°. Существенной особенностью горизонтальной системы является её зависимость от места наблюдения, т.к. зенит и математический горизонт определяются направлением отвесной линии, различным в разных точках земной поверхности. Вследствие этого координаты даже весьма удалённого светила, наблюдаемого одновременно из разных мест земной поверхности, различны. В процессе движения по суточной параллели каждое светило дважды пересекает меридиан; прохождения его через меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации z бывает наименьшим, в нижней - наибольшим. В этих пределах z изменяется в течение суток. Для светил, имеющих верхнюю кульминацию к югу от Z , азимут А в течение суток меняется от 0° до 360°. У светил же, кульминирующих между полюсом мира Р и Z, азимут изменяется в некоторых пределах, определяемых широтой места наблюдения и угловым расстоянием светила от полюса мира.

В первой экваториальной системе основным кругом служит небесный экватор Q ϒ Q’ (рис. 2 ), полюсом - полюс мира Р , видимый из данного места. Для определения положения светила σ проводят через него и Р большой круг, называемый часовым кругом, или кругом склонений. Дуга этого круга от экватора до светила есть первая координата - склонение светила δ. Склонение отсчитывается от экватора в обе стороны от 0° до 90°, причём для светил Южном полушария δ принимается отрицательным. Иногда вместо склонения берётся полярное расстояние р, равное дуге Р σ круга склонений от Северного полюса до светила, которая может иметь любое значение от 0° до 180°, так что всегда справедливо соотношение: р + δ = 90°. Вторая координата - часовой угол t - есть дуга экватора QM, отсчитываемая от расположенной над горизонтом точки Q пересечения его с небесным меридианом в направлении вращения небесной сферы до часового круга данного светила. Эта дуга соответствует сферическому углу при Р между направленной к точке юга дугой меридиана и часовым кругом светила. Часовой угол неподвижного светила изменяется в течение суток от 0° до 360°, тогда как склонение остаётся постоянным. Так как изменение часового угла пропорционально времени, то он служит мерой времени (см. Время), откуда и происходит его название. Часовой угол почти всегда выражают в часах, минутах и секундах времени так, что 24 ч соответствуют 360°, 1 ч соответствует 15° и т.д. Обе описанные системы - горизонтальная и первая экваториальная - называемые местными, так как координаты в них зависят от места наблюдения.

Вторая экваториальная система отличается от вышеописанной лишь второй координатой. Вместо часового угла в ней употребляется прямое восхождение светила α - дуга ϒ М небесного экватора, отсчитываемая от точки весеннего равноденствия ϒ в направлении, обратном вращению небесной сферы, до круга склонений данного светила (рис. 2 ). Она измеряет сферический угол при Р между кругами склонений, проходящими через точку ϒ и данное светило. Обычно ее выражается в часах, минутах и секундах времени и может иметь любое значение от 0 ч до 24 ч. Так как точка ϒ участвует во вращении небесной сферы, то обе координаты достаточно удалённого и неподвижного светила в этой системе не зависят от места наблюдения.

В эклиптической системе основным кругом служит эклиптика Е ϒ E" (рис. 3 ), полюсом - полюс эклиптики П. Для определения положения светила σ проводят через него и точку П большой круг, называемый кругом широты данного светила. Его дуга от эклиптики до светила называется эклиптической, небесной или астрономической, широтой β, является первой координатой. Отсчитывается β от эклиптики в направлении к её Северному и Южному полюсам; в последнем случае её считают отрицательной. Вторая координата - эклиптическая, небесная или астрономическая, долгота λ - дуга ϒ М эклиптики от точки ϒ до круга широты данного светила, отсчитываемая в направлении годичного движения Солнца. Она может иметь любое значение от 0° до 360°. Координаты β и λ точек, связанных с небесной сферой, не меняются в течение суток и не зависят от места наблюдений.

В галактической системе основным кругом служит галактический экватор BDB" (рис. 4 ), т. е. большой круг небесной сферы, параллельный плоскости симметрии видимого с Земли Млечного Пути, полюсом - полюс Г этого круга. Положение галактического экватора на небесной сфере может быть определено лишь приближённо. Обычно оно задаётся экваториальными координатами его Северного полюса, принимаемыми α = 12 ч 49 м и δ = +27,4° (для эпохи 1950,0). Для определения положения светила (проводят через него и точку Г большой круг, называемый кругом галактической широты. Дуга этого круга от галактического экватора до светила, называемого галактической широтой b, является первой координатой. Галактическая широта может иметь любое значение от +90° до -90°; при этом знак минус соответствует галактическим широтам светил того полушария, в котором находится Южный полюс мира. Вторая координата - галактическая долгота l - есть дуга DM галактического экватора, отсчитываемая от точки D пересечения его небесным экватором до круга галактической широты светила; галактическая долгота l отсчитывается в направлении возрастающих прямых восхождений и может иметь любое значение от 0° до 360°. Прямое восхождение точки D равно 18 ч 49 м. Из наблюдений с помощью соответствующих инструментов определяют координаты первых трёх систем. Эклиптические и галактические координаты получаются путём вычислений из экваториальных.

Для сравнения Н. к. светил, наблюдаемых в разных точках Земли или в разное время года - из разных точек орбиты Земли, эти координаты, учитывая Параллакс , приводят или к центру Земли, или к центру Солнца. Вследствие прецессии (См. Прецессия) и нутации (См. Нутация) медленно изменяется ориентация в пространстве плоскостей небесного экватора и эклиптики, определяющих основные круги в ряде систем Н. к., перемещаются начальные точки отсчёта координат. В результате этого значения Н. к. также медленно изменяются. Поэтому для определения точного места светил на небесной сфере указывают момент времени («эпоху»), для которого определено положение небесного экватора и эклиптики. На положение светил в выбранной системе Н. к. оказывают влияние Аберрация света , являющаяся следствием движения Земли по орбите (годичная аберрация), и движения наблюдателя из-за вращения Земли (суточная аберрация), а также Рефракция света в атмосфере. Н. к. светил изменяются также и вследствие их собственных движений.

Наблюдения изменений Н. к. привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и др. Н. к. позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят Н. к. при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел - как естественных, так и искусственных - в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.

В. П. Щеглов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Небесные координаты" в других словарях:

Большой Энциклопедический словарь

Величины, определяющие положение светила на небесной сфере. В горизонтной системе координат положение светила определяется высотой и азимутом, в экваториальной системе координат склонением и часовым углом (1 я система экваториальных координат)… … Морской словарь

небесные координаты - Углы, с помощью которых определяют положение небесных светил на небесной сфере, измеряются дугами больших кругов или углами при центре небесной сферы, выражаемыми в градусах или в часовой мере из расчета 1 час = 15°. → Рис. 51 … Словарь по географии

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение… … Википедия

Числа, с помощью к рых определяют положение светил и вспомогат. точек на небесной сфере. В горизонтальной системе (рис. 1) Н. к. осн. кругом служит истинный горизонт SWNE, полюсом зенит Z места наблюдений. Координаты: азимут Л, отсчитываемый от… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Энциклопедический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Астрономический словарь

небесные координаты - dangaus koordinatės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. celestial coordinates vok. Himmelskoordinaten, f rus. небесные координаты, f pranc. coordonnées célestes, f … Fizikos terminų žodynas

Числа, заданием к рых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют неск. сферич. систем Н.к.: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные Н.к. определяют из наблюдений,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Координаты величины, определяющие положение точки (тела) в пространстве (на плоскости, на прямой). Совокупность координат всех точек пространства является системой координат. В Викисловаре есть статья «координата» Понятие и слово… … Википедия

1 Основные положения небесной сферы

Для определения видимого положения небесных тел и изучения их движения в астрономии вводится понятие небесная сфера . Сфера имеет произвольные размеры и произвольный центр. В её центр в точке О помещён наблюдатель, а вращение сферы повторяет вращение небесного свода. Прямая ZOZ′ обозначает отвесную линию для наблюдателя, где бы он не находился. Верхняя точка над головой наблюдателя Z называется Зенит , а противоположная её точка Z′ - называется Надир . Большой круг SWNE перпендикулярен отвесной линии называется истинным горизонтом или математический горизонт . Математический горизонт делит сферу на две половины, видимую и невидимую для наблюдателя. Линия РР′ - называется ось мира , вокруг этой оси происходит вращение небесной сферы . Плоскость ЕQWQ′ перпендикулярна к оси мира называется небесный экватор . Он делит небесную сферу на два полушария - северное и южное . Большой круг небесной сферы PZQSP′Z′Q′N называется небесным меридианом . Небесный меридиан делит небесную сферу на Восточное и Западное полушарие. Линия NOS называется полуденной линией.

Положение основных элементов небесной сферы относительно друг друга зависит от географической широты места наблюдателя. Под углом к плоскости математического горизонта расположена ось мира РР ′. Положения светил на небе определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиями и точками небесной сферы и выражается количественно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов ) которые называются небесными координатами .

2 Горизонтальная система координат

Основной плоскостью горизонтальной системы координат является математический горизонт NWSE , а отчёт ведётся от Z зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной координатной является зенитное расстояние z (Зенитное расстояние к югу zв = φ - δ; к северу zн = 180 - φ - δ) или высота светила над горизонтом h . Высотой h светила М называется высота вертикального круга mМ от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М . Высоты отсчитываются от 0 до 90 к зениту и от 0 до -90 к надиру. Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от светила до зенита . z + h = 90 (1). Положение самого вертикального круга определяется дугой координатной - азимутом А . Азимутом А называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитывается в сторону вращения небесной сферы , т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360. Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

3 Первая экваториальная система координат

Начало отсчёта - точка небесного экватора Q . Одной координатной является склонение. Склонением называется дуга mM часового круга PMmP′ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 . Положение часового круга определяется часовым углом t . Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP′, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до360 или от 0 до 24 часов. Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и суточного вращения неба. Определяет Суточное движение Солнца, Луны и других светил.

4 Вторая экваториальная система координат

Одной координатной является склонение , другой прямое восхождение α . Прямое восхождение α светила М называется дуга небесного экватора ♈m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило. Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов. Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

5 Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:

1. Если склонение светила меньше географической широты , то оно кульминирует к югу от зенита на z = φ - δ или на высоте h = 90 - φ + δ
2. Если склонение светила равно географической широте , то оно кульминирует в зените и z = 0 , а h = + 90
3. Если склонение светила больше географической широты , то оно кульминирует к северу от зенита на z = с - φ или на высоте h = 90 + φ - с

6 Условия для восхода и заката светил

незаходящие светила .

кульминацией светила .

верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .

Для наблюдателя на полюсах будут только незаходящие светила .

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила .

Если светило пересекает верхнюю часть меридиана - наступает верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .