Звёздный купол для земного наблюдателя находится в непрерывном вращении. Если, будучи в Северном полушарии планеты, в безлунную и безоблачную ночь достаточно долго смотреть в северную часть неба, станет заметно, что вся бриллиантовая россыпь звёзд вращается вокруг одной неприметной тусклой звёздочки (это только неучи рассказывают, что Полярная звезда - самая яркая). Часть светил скрывается за горизонтом в западной части небосклона, их место занимают другие.
Карусель длится до самого утра. Но на следующий день, в это же время, каждая звёздочка вновь оказывается на своём месте. Координаты звёзд относительно друг друга изменяются столь медленно, что для людей они кажутся вечными и неподвижными. Не случайно наши предки представляли себе небо твёрдым куполом, а звёзды - отверстиями в нём.
Давным-давно наши предки обратили внимание на одну странную звёздочку. Особенностью её является неподвижность на небесном склоне. Она как бы зависла в одной точке над северной кромкой горизонта. Все же остальные небесные светила описывают вокруг неё правильные концентрические окружности.
В каких только образах не представала эта звезда в воображении древних астрономов. Например, у арабов она считалась золотым колом, вбитым в небесную твердь. Вокруг же этого кола скачет золотой жеребец (мы называем Большой Медведицей), привязанный к нему золотым арканом (созвездие Малой Медведицы).
Именно с этих наблюдений и берут своё начало небесные координаты. Вполне естественно и логично неподвижная звезда, которую мы называем Полярной, стала для астрономов отправной точкой определения местоположения объектов на небесной сфере.
Кстати, нам, жителям Северного полушария, крупно повезло со звёздным компасом. Волею случая, из тех, что бывают один на миллион, точно на линии оси вращения планеты находится наша Полярная звезда, благодаря которой в любом месте полушария легко можно определить точное положение относительно сторон света.
Не сразу появились технические средства для точного измерения углов и расстояний, однако хоть как-то систематизировать и рассортировать звёзды люди стремились давно. И пусть приборы, которыми владела древняя астрономия, координаты звёзд в привычном для нас оцифрованном виде определять не позволяли, это с лихвой компенсировалось воображением.
Издревле жители всех частей света делили звёзды на группы, именуемые созвездиями. Чаще всего созвездиям давались имена исходя из внешнего сходства с теми или иными предметами. Так созвездие Большой Медведицы славяне называли просто ковшом.
Но наибольшее распространение получили названия созвездий, данные в честь персонажей древнегреческого эпоса. Можно, пусть и с некоторой натяжкой, сказать, что названия созвездий и звёзд на небе и есть их первые примитивные координаты.
Не обошли своим вниманием астрономы и самые красивые яркие звёзды. Они также получили названия в честь эллинских богов и героев. Так альфа и бета созвездия Близнецов названы соответственно Кастор и Поллукс по именам сыновей Зевса, громовержца, рождённых после его очередного любовного приключения.
Особого внимания заслуживает звезда Алголь, альфа По преданию, этот герой, одолев в смертельной битве исчадие мрачного Тартара - горгону Медузу, взглядом обращающую всё живое в камень, захватил с собой её голову в качестве своеобразного оружия (глаза даже отрубленной головы продолжали «работать»). Так вот, звезда Алголь является в созвездии глазом этой самой и это не совсем случайно. Древнегреческие наблюдатели обратили внимание на периодические изменения яркости Алголь (двойная звёздная система, компоненты которой периодически перекрывают друг друга для земного наблюдателя).
Естественно, «подмигивающая» звезда и стала глазом сказочного монстра. Координаты звезды Алголь на небосклоне: прямое восхождение - 3 ч 8 мин, склонение +40°.
Но не следует забывать, что Земля вращается не только вокруг своей оси. Каждые 6 месяцев планета оказывается с другой стороны Солнца. Картина ночного неба при этом, естественно, меняется. Это издавна стало использоваться звездочётами для точного определения времён года. Например, в Древнем Риме учащиеся с нетерпением ждали, когда на утреннем небе станет появляться Сириус (его название у римлян звучало Каникула), ибо в эти дни их отпускали домой на отдых. Как видно, звёздное название этих ученических отпусков сохранилось по сей день.
Кроме школьных каникул, положение объектов на небосклоне определяло начало и окончание морских и речных навигаций, давало старт военным походам, сельскохозяйственным мероприятиям. Авторами первых подробных календарей в разных частях света являлись именно астрологи, звездочёты, жрецы храмов, научившиеся точно определять координаты звёзд. На всех континентах, где находятся остатки древних цивилизаций, обнаруживаются целые каменные комплексы, построенные для и измерений.
Показывает координаты звёзд и других объектов на небесной сфере в режиме «здесь и сейчас» относительно горизонта. Первая координата - это высота объекта над горизонтом. Величина угловая, измеряется в градусах. Максимальное значение +90° (зенит). Нулевое значение координаты имеют светила, расположенные на линии горизонта. И наконец, минимальное значение высоты -90° имеют объекты, находящиеся в точке надира или у наблюдателя «под ногами» - зенит наоборот.
Второй координатой служит азимут − угол между горизонтальными линиями, направленными на объект и на север. Ещё эту систему называют топоцентрической из-за привязки координат к определённой точке на земном шаре.
Система не лишена недостатков. Обе координаты каждой звезды в ней меняются ежесекундно. Поэтому она мало подходит для описания, скажем, расположения звёзд в созвездиях.
А как же используется такая система? Если перемещаться по планете на достаточно большие расстояния, звёздная картинка, безусловно, будет меняться. Это было замечено ещё древними мореплавателями. У наблюдателя, стоящего на самом Северном полюсе, Полярная звезда окажется в зените, прямо над головой. А вот житель экватора сможет видеть Полярную только лежащей на линии горизонта. Перемещаясь же вдоль параллелей (с востока на запад), путешественник заметит, что точки и время восхода-заката тех или иных небесных объектов также изменятся.
Этим и научились пользоваться мореплаватели для определения своего местоположения в океанах. Измерив угол возвышения над горизонтом Полярной звезды, штурман судна получал значение широты. Используя точный хронометр, моряки сравнивали время местного полдня с эталонным (гринвичским) и получали долготу. Обе земные координаты, как видно, невозможно было получить, не вычислив координаты звёзд и других небесных тел.
При всей своей сложности и приблизительности описанная система определения местоположения в пространстве верой и правдой служила путешественникам на протяжении более чем двух веков.
В ней небесные координаты привязаны как к поверхности земли, так и к ориентирам на небосклоне. Первой координатой является склонение. Измеряется угол между линией, направленной на светило, и плоскостью экватора (плоскость, перпендикулярная оси мира - линии направления на Полярную звезду). Таким образом, для неподвижных объектов неба, таких как звёзды, эта координата всегда остаётся неизменной.
Второй координатой в системе будет угол между направлением на звезду и небесным меридианом (плоскость, в которой скрещиваются ось мира и отвес). Таким образом, вторая координата зависит от положения наблюдателя на планете, а также момента времени.
Использование этой системы весьма специфично. Ею пользуются при установке и отладке механизмов телескопов, смонтированных на поворотных платформах. Такой прибор может «следить» за объектами, вращающимися вместе с небесным куполом. Это делается для повышения времени экспозиции при фотографировании участков неба.
А как на небесной сфере определяют координаты звёзд? Для этого существует вторая экваториальная система. Оси её неподвижны относительно удалённых космических объектов.
Первой координатой, как и у первой экваториальной системы, является угол между светилом и плоскостью небесного экватора.
Вторая координата называется прямым восхождением. Это угол между двумя линиями, лежащими на плоскости небесного экватора и пересекающимися в точке его пересечения с осью мира. Первая линия прокладывается до точки весеннего равноденствия, вторая - до точки проекции светила на небесный экватор.
Угол прямого восхождения откладывается по дуге небесного экватора по часовой стрелке. Он может измеряться как в градусах от 0° до 360°, так и в системе «часы: минуты». Каждый час равен 15 градусам.
Как измерить прямое восхождение светила, показывает схема.
Для определения нашего места среди других звёзд ни одна из перечисленных выше систем не подходит. Положение ближайших светил учёные фиксируют в эклиптической системе координат. Она отличается от второй экваториальной тем, что базовой плоскостью является плоскость эклиптики (плоскость, в которой лежит земная орбита вокруг Солнца).
И наконец, для определения расположения ещё более далёких объектов, таких как галактики, туманности, используется галактическая система координат. Нетрудно догадаться, что в ней за основу взята плоскость галактики Млечный Путь (так называется наша родная спиральная галактика).
Не совсем. Координаты полярной звезды, а именно склонение, составляет 89 градусов 15 минут. Это значит, что почти на градус она находится в стороне от полюса. Для ориентирования на местности, если заблудившийся человек ищет дорогу, такое расположение идеально, а вот для планирования курса судна, которому предстоит пройти тысячи миль, приходилось делать поправку.
Да и неподвижность звёзд - явление кажущееся. Тысячу лет назад (совсем немного по космическим меркам) созвездия имели совсем иные очертания.
Так учёные долго не могли определить, для чего в пирамиде Хеопса от погребальной камеры уходит наклонный туннель на поверхность одной из граней. Выручила астрономия. Координаты самых ярких звёзд в разные периоды времени были вычислены досконально, и астрономы подсказали, что в период строительства пирамиды точно на линии, куда «смотрит» этот туннель, находилась звезда Сириус - символ бога Осириса, знак вечной жизни.
В астрономии применяется несколько систем координат: горизонтальная, первая экваториальная, вторая экваториальная.
Отличаются они друг от друга тем, что строятся по отношению к разным кругам небесной сферы. Небесные координаты отсчитываются дугами больших кругов или центральными углами, охватывающими эти дуги.
Горизонтальная система координат используется при астрономических наблюдениях для определения положения светил по отношению к горизонту. В этой системе используются координаты высоты $h$ и азимута $A$.
Первая экваториальная система координат применяется для измерения времени, а вторая экваториальная система нужна для составления звёздных карт, атласов и каталогов. В первой экваториальной системе используются склонение $\delta$ и часовой угол $t$ светила, а во второй — склонение $\delta$ и прямое восхождение $\alpha$.
Различные координаты применяются для решения различных задач.
Угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения:
$h_p$ — угловая высота полюса мира;
$φ$ — географическая широта местности.
Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части горизонта, а под заходом — западной части горизонта. В средних широтах, например на территории Республики Беларусь, наблюдаются звёзды северных околополярных созвездий, которые никогда не опускаются под горизонт. Они называются незаходящими. Звёзды, расположенные около Южного полюса мира, у нас никогда не восходят. Их называют невосходящими.
склонение и часовой угол (или прямое восхождение) небесного светила.
Математическая энциклопедия
Астрономический словарь
Словарь ветров
Словарь ветров
Словарь ветров
Словарь ветров
Географическая энциклопедия
Естествознание. Энциклопедический словарь
Экологический словарь
Морской словарь
Большая Советская энциклопедия
Большая Советская энциклопедия
Большой энциклопедический словарь
Словарь иностранных слов русского языка
Точные координаты Моя дочь, моя жена и моя теща договариваются по телефону о встрече на Пушкинской пощади.- У магазина «Бенетон»! - говорит дочь.- Который раньше назывался «Наташа», - уточняет жена.- А-а, это там, где было бомбоубежище… - понимает наконец
Координаты доблести За время боевых действий на Черноморском театре советские моряки выставили с оборонительными и наступательными целями 11527 якорных, донных мин и минных защитников. Фашисты поставили в водах Черного моря 8468 различных типов мин и минных
ГЛАВА 1 КООРДИНАТЫ Брилль, штат Нью-Джерси, сентябрь 1991Жизнь Билла Нэгла изменилась, когда однажды в захудалом баре к нему подсел капитан рыбацкого судна и поведал о загадочном месте, которое он обнаружил на дне Атлантического океана. Вопреки всем ожиданиям, капитан
Координаты памяти Подводная лодка «Комсомолец» лежит в Норвежском море на широте 73° 40 сев. и долготе 13° 30 вост.Эти координаты объявлены всем советским кораблям и судам для отдания почестей мужеству экипажа.Мы будем помнить васАВАНЕСОВ Олег Григорьевич, капитан 2 ранга,
Горизонтальные координаты Линия отвеса (перпендикуляр к земной поверхности в местах наблюдения), мысленно продолженная вверх, пересекает небесную сферу в точке зенита, а продолженная вниз - в точке надира. Большой круг небесной сферы, плоскость которого
Эклиптикальные координаты Если мы предположим, что автор «Альмагеста» первоначально определял положения звезд в экваториальных координатах, а лишь затем пересчитал их в эклиптикальные, то перекос эклиптики немедленно объясняется ошибками округления. Автору
Экваториальные области (южные) (Эфиопия) 1894 год. 14 000 итальянских вояк двигаются в глубь Эфиопии.1895–1896 годы. Итало-эфиопская война. Русский исследователь Н. С. Леонтьев назначается военным советником Эфиопии во время итало-абиссинской войны. К концу 1895 года под
Координаты Где можно приобрести продукцию компании «Санлайт» и другие ведические препараты:тел.: +38-050-497-97-96e-mail: [email protected], Украина, Крым, г. Симферополь,ул. Пушкина, 12, 20. А/я 1481.Тел./факс: (+38 0652)51-84-88, 52-30-88, 24-96-06, +38-050-496-42-17.Информация о региональных дистрибьюторах
КООРДИНАТЫ Автор заранее выражает искреннюю признательность всем, кто найдет время и желание для того, чтобы высказать свои соображения, предложения и пожелания, поделится опытом и наблюдениями. Почтовый адрес: 61105 Украина. г. Харьков -105 Абонентский ящик
ницы часовой меры углов не следует смешивать с одинаковыми по названию и обозначению единицами меры времени, так как углы и промежутки времени - разнородные величины. Часовая мера углов имеет простые соотношения с градусной мерой:
соответствует 15°; |
1° соответствует 4Ш ; |
|||||
\ т |
||||||
1/15s . |
||||||
Для перевода |
величины |
часовой меры в |
||||
градусную и |
обратно существуют таблицы (табл. V в |
|||||
АЕ или прил. |
1 этой книги). |
|||||
Географические |
координаты |
иногда называют |
||||
рономическими |
определения. |
|||||
§ 2. Экваториальные координаты светил |
||||||
Положение |
небесных тел |
удобно определять |
||||
ваториальной системе координат. Представим себе, что
небо - это |
огромная |
сфера, в центре которой находит- |
|||||||
за сферу, мы можем мы- |
|||||||||
сленно построить |
|||||||||
координатную |
|||||||||
параллелей |
|||||||||
земном шаре. Если про- |
|||||||||
дящую через Северный |
|||||||||
до пересечения с вообра- |
|||||||||
небесной |
|||||||||
то получатся диаметраль- |
|||||||||
противоположные |
|||||||||
ки Северного Р и Южно- |
|||||||||
зывается |
|||||||||
является |
геометрической осью |
экваториальной |
|||||||
координат. Продолжив плоскость земного |
|||||||||
ра, пока она не пересечет небесную сферу, получим на сфере линию небесного экватора.
Земля вращается вокруг своей оси с запада на во-
сток, и полный ее оборот составляет одни сутки. Наблюдателю на Земле кажется, что небесная сфера со
всеми видимыми светилами вращается |
|||||
в противоположном |
направлении, т. е. с востока |
||||
запад. Нам кажется, что Солнце ежесуточно |
|||||
ся вокруг Земли: утром оно |
восходит |
восточной |
|||
частью горизонта, а |
за горизонт |
||||
западе. В дальнейшем мы будет рассматривать вместо действительного вращения Земли вокруг оси суточное вращение небесной сферы. Оно происходит по ходу часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса мира.
Зрительно представить себе небесную сферу легче, если взглянуть.на нее снаружи, как показано на рис. 2. Кроме того, на ней показан след пересечения плоскости земной орбиты, или плоскости эклиптики, с небесной сферой. Земля совершает полный оборот по орбите вокруг Солнца за один год. Отражением этого годичного обращения является видимое годичное движение Солнца по небесной сфере в той же плоскости, т. е. по эклиптике J F JL - F J T . Каждые сутки Солнце перемещается среди звезд по эклиптике к востоку примерно на один градус дуги, совершая полный оборот за год. Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух диаметрально противоположных точках, .называемых точками равноденствий: Т - точка весеннего равноденствия и - - точка осеннего равноденствия. Когда Солнце бывает в этих точках, то везде на Земле оно восходит точно на востоке, заходит точно на западе, а день и ночь равны 12 ч. Такие сутки называются равноденствиями, и приходятся они на 21 марта и 23 сентября с отклонением от этих дат не менее одних суток.
Плоскости географических меридиа-нов, продолженные до пересечения е небесной сферой, образуют в пересечении с ней небесные меридианы. Небесных меридианов бесчисленное множество. Среди н.их необходимо выбрать начальный аналогично тому, как на Земле принят за нулевой - меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию. За такую линию отсчета в астрономии принят небесный меридиан, проходящий через точку весеннего равноденствия и именуемый кругом склонения точки весеннего равноденствия. Небесные меридианы, проходящие через места положения светил, называются кругами склонений этих светил,
В экваториальной системе координат основными кругами являются небесный экватор и круг склонения точки Y. Положение любого светила в этой системе координат определяется прямым восхождением и склонением.
П р я м о е в о с х о ж д е н и е а - это сферический угол при Полюсе мира между кругом склонения точки весеннего равноденствия и кругом склонения светила, считаемый в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы.
Прямое восхождение измеряется дугой небесного
нии небесной сферы, поэтому а не зависит от суточного вращения небесной сферы.
и направлением на светило. Измеряется склонение соответствующей дугой круга склонения от небесного экватора до места светила. Если светило находится в северной полусфере (к северу от небесного экватора), его склонению приписывают наименование N, а если в южной- наименование 5. При решении астрономических задач знак плюс придают величине склонения, одноименной широте места наблюдения. В Северном полушарии Земли северное склонение считают положительным, а южное склонение - отрицательным. Склонение светила может изменяться от 0 до ±90°. Склонение каждой точки небесного экватора равно 0°. Склонение Северного полюса мира равно 90°.
Любое светило совершает в течение суток полный оборот вокруг Полюса мира по своей суточной параллели совместно с небесной сферой, поэтому б, как и а, не зависит от ее вращения. Но если светило имеет дополнительное движение (например, Солнце или планета) и перемещается по небесной сфере, то его экваториальные координаты изменяются.
Значения а и б отнесены к наблюдателю, как бы находящемуся в центре Земли. Это позволяет пользоваться экваториальными координатами светил в любом месте Земли.
§ 3. Горизонтальная система координат
Центр небесной сферы можно перенести в любую
точку пространства. |
частности, |
||||||||||||
вместить с точкой пересечения основных осей |
|||||||||||||
та. В таком случае отвесная |
|||||||||||||
инструмента (рис. |
геометрической |
||||||||||||
горизонтной |
|||||||||||||
координат. |
|||||||||||||
В пересечении с небес- |
|||||||||||||
отвесная |
|||||||||||||
образует |
|||||||||||||
наблюдателя. |
|||||||||||||
проходящая |
|||||||||||||
небесной |
|||||||||||||
перпендикуляр- |
|||||||||||||
направлению |
|||||||||||||
называется |
|||||||||||||
плоскостью |
истинного |
||||||||||||
горизонта и в пересе- |
|||||||||||||
поверхностью |
|||||||||||||
небесной |
|||||||||||||
истинного |
|||||||||||||
горизонта |
|||||||||||||
обозначения |
|||||||||||||
стран света принята традиционная в |
|||||||||||||
транскрипция: N (норд), S (зюйд), W (вест) |
|||||||||||||
Через отвесную линию можно провести |
бесчислен- |
||||||||||||
ное множество |
вертикальных |
плоскостей. В пересечении |
|||||||||||
с поверхностью |
небесной сферы |
образуют |
|||||||||||
круги, именуемые вертикалами. Любой вертикал про-
щий через местоположение светила, называют вертикалом светила.
РРХ |
охарактери- |
|||||||
как линию, параллельную оси вращения |
||||||||
Тогда плоскость небесного экватора QQ\ будет парал- |
||||||||
плоскости |
земного экватора. Вертикал, |
|||||||
PZP\ZX , |
является |
|||||||
временно небесным |
меридианом |
наблюдения, |
||||||
или меридианом |
наблюдателя. Меридиан |
наблюдателя |
||||||
меридиана наблюдателя с плоскостью истинного горизонта называется полуденной линией. Ближайшая к Северному полюсу мира точка пересечения полуденной
через точки востока и запада, называют первым вертикалом. Его плоскость перпендикулярна плоскости меридиана наблюдателя. Небесную сферу обычно изо-
плоскость меридиана |
наблюдателя |
|||||||||
совпадает с плоскостью чертежа. |
||||||||||
Основными координатными кругами в горизонтной |
||||||||||
системе служат истинный горизонт и |
меридиан |
|||||||||
дателя. По первому из этих кругов |
система получила |
|||||||||
свое название. |
Координатами |
|||||||||
являются |
и зенитное |
расстояние. |
||||||||
А з и м у т |
с в е т и л а |
А - сферический |
||||||||
точке зенита между меридианом наблюдателя |
||||||||||
астрономии |
отсчитывать |
|||||||||
меридиана |
наблюдателя, но |
|||||||||
так как в конечном итоге астрономические азимуты направлений определяются для геодезических целей, то удобнее принять в этой книге сразу геодезический счет азимутов. Они измеряются дугами истинного горизонта от точки севера до вертикала светила по ходу ча-
центре сферы между направлением в зенит и направлением на светило. Зенитное расстояние измеряется дугой вертикала светила от точки зенита до места светила. Зенитное расстояние всегда положительно и изменяет величину от 0 до 180°.
Вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток вызывает видимое суточное вращение светил вокруг полюса мира вместе со всей небесной сферой. Это
Блестящие достижения советской науки и техники в области космических полетов - первый в мире спутник Земли, первая ракета на Луне, первая ракета на пути к Венере, первый космический корабль-спутник и первый человек на борту космического корабля, совершившего полет во Вселенную, - привлекают все больше людей к изучению практической астрономии.
В предлагаемой вниманию читателей книге рассказывается о том, какое большое практическое значение для человека имеет ориентировка по звездам и другим небесным светилам, как самостоятельно отыскать на небе наиболее яркие созвездия и звезды, как определить время по звездам и Солнцу, а также об астрономических методах ориентировки на местности, определении курса и места самолета в полете, об ориентировке во время космического полета.
Некоторый фактический материал (общие сведения о Галактике, о движении Солнца, Луны и планет, основные системы небесных координат) расширяет общий кругозор читателя.
В книге в научно-популярной форме обобщены последние данные советской и зарубежной авиационной астрономии. Она написана доступным языком и рассчитана на широкий круг читателей - летный состав, курсантов и слушателей средних и высших учебных заведений ВВС, ГВФ и ДОСААФ, а также лиц, интересующихся вопросами ориентировки по небесным светилам.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ
Небесные светила кажутся нам отстоящими от Земли на очень большом, но одинаковом расстоянии; в действительности же они находятся на различных расстояниях от нас.
Эти расстояния так велики, что их выражают не в километрах, а в единицах времени, за которое луч света пройдет это расстояние. Если от Луны до Земли луч идет 174 сек, от Солнца 8 мин, от самой далекой планеты , Плутона, около 5 ч, то от ближайшей звезды - а Центавра более 4 лет. Она удалена от земли в 271 000 раз дальше, чем Солнце. Понадобилось бы 5 млн. лет, чтобы самолет, летя без посадки со скоростью 920 км/час, добрался до этой звезды. Но и ее расстояние от Земли ничтожно сравнительно с расстоянием дальних звезд Млечного Пути.
Невооруженный глаз не воспринимает различия в расстояниях до разных звезд. Звездное небо представляется нам в виде купола, на сферической поверхности которого расположены все звезды.
Воображаемая сфера произвольного радиуса, предназначенная для облегчения решения различных задач астрономии, называется небесной сферой. Центр ее обычно располагается в какой-либо точке пространства в зависимости от условий задачи.
На небесную сферу проектируются небесные светила. Для определения положения их проекций на небесной сфере и служат системы небесных координат, характеризуемых основными кругами и точками небесной сферы (рис. 8). Дадим их определения.
Точка, расположенная по вертикали (по отвесной линии) над головой наблюдателя, называется зенитом (Z), а точка, расположенная в противоположном направлении от зенита, - надиром (Z").
Горизонтальная плоскость, проведенная через центр сферы, при пересечении с небесной сферой образует большой круг, называемый истинным горизонтом (круг СВЮЗ). Плоскость истинного горизонта делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризонтную полусферу, в которой расположен надир.
Прямая линия, проходящая по оси вращения Земли (или параллельно ей), называется осью мира, а точки ее пересечения с небесной сферой- полюсами мира: Р - северный, Р" - южный.
Большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к оси мира, называется небесным экватором. Плоскость небесного экватора делит небесную сферу на северную полусферу, в которой расположен северный полюс мира, и южную полусферу, в которой расположен южный полюс мира. Пересечение небесного экватора с истинным горизонтом образует точку востока (В) и точку запада (З).
Любая вертикальная плоскость, проходящая через зенит и надир, перпендикулярна к плоскости истинного горизонта, а пересечение ее с небесной сферой дает дугу большого) круга. Большой круг небесной сферы, проходящий через зенит, надир и светило, называется вертикалом светила, причем вертикал, проходящий через точки востока и запада, называется первым. Любой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через ось мира и светило, называется часовым кругом светила или его кругом склонения. Все часовые круги проходят через полюс мира и перпендикулярны к небесному экватору.
Круг склонения, проходящий через зенит, называется небесным меридианом.
Пересечение небесного меридиана с истинным горизонтом образует точку севера (С) и точку юга (Ю). Как видно из рис. 8, небесный меридиан является в то же время и вертикалом.
Прямая линия, соединяющая точку севера и точку юга, называется полуденной линией: в полдень (12 ч по местному времени) тень от предметов падает по этой линии.
Малый круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна коси мира, называется небесной или суточной параллелью.
Видимое вращение небесной сферы, если смотреть на нее со стороны северного полюса мира, происходит по ходу часовой стрелки.
Положение каждого светила на небесной сфере определяется небесными координатами, которые выражаются двумя угловыми величинами, подобно тому как положение каждого пункта на Земле определяется его географическими координатами - широтой и долготой.
На земной поверхности широта места отсчитывается от экватора к северу или югу, а долгота - к западу или востоку от начального (нулевого) меридиана, каким является гринвичский меридиан, проходящий близ Гринвичской астрономической обсерватории (Англия).
В авиационной астрономии применяются две системы небесных координат: горизонтная (горизонтальная) и экваториальная. В каждой из этих систем положение любой точки на небесной сфере определяется двумя координатами, одна из которых указывает угловое расстояние точки от небесного меридиана (аналогично географической долготе), вторая - угловое расстояние этой точки от небесного экватора или истинного горизонта (аналогично географической широте).
Горизонтная система координат (рис. 9). В этой системе координат основными кругами, относительно которых определяется место светила, являются истинный горизонт и небесный меридиан. Положение светила определяется азимутом (А) и высотой (h). Азимутом светила называется угол, отсчитываемый по дуге истинного горизонта от точки севера через восток до вертикала светила. Иначе говоря, угол между направлением на север и направлением на светило, отсчитанный в горизонтальной плоскости по часовой стрелке, и будет являться азимутом этого светила. Азимут может иметь значения от 0° до 360°.
Высотой светила называется угол, отсчитываемый по дуге вертикала от истинного горизонта до светила, т. е. высота светила измеряется углом между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило. Высота может иметь значения от 0° до ±90°. Если светило находится над горизонтом, высота его считается положительной, если под горизонтом - отрицательной.
Вместо высоты иногда пользуются другой координатой - зенитным расстоянием (z), являющимся дополнением высоты до 90°, т. е.
Зенитные расстояния отсчитываются также по дуге вертикала, но только от зенита. Они могут иметь значения от 0° до 180°. Светила, расположенные в подгоризонтной части небосвода, имеют зенитное расстояние более 90°.
Экваториальная система координат (рис. 10). В этой системе координат основными кругами, относительно которых определяется место светила, являются небесный экватор и небесный меридиан. Положение светила определяется часовым углом (t) и склонением (?). Часовым углом светила называется угол, отсчитываемый по дуге небесного экватора от южной части небесного меридиана до круга склонения светила. Он отсчитывается В западном и восточном направлениях от 0 до 180° и соответственно обозначается: западный часовой угол - t З, восточный часовой угол - tB.
Склонением светила называется угол, отсчитываемый по дуге круга склонения от небесного экватора до светила, т. е. угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Склонение может иметь значения от 0° до ±90°. Если светило находится в северной полусфере, его склонение считается положительным, если в южной - отрицательным.
Вместо часового угла иногда пользуются другой координатой- прямым восхождением светила (а), которое в отличие от часового угла является постоянным и не изменяется со временем, так как не зависит от вращения небесной сферы.
Поясним геометрический смысл этой координаты. Положение Солнца относительно звезд меняется. В течение года Солнце описывает полный круг на небесной сфере, за это время дважды - весной и осенью - пересекая небесный экватор. Точка небесного экватора, через которую центр Солнца проходит весной (21 марта), называется точкой весеннего равноденствия и обозначается знаком? (знак созвездия Овна). Прямое восхождение светила - это угол, отсчитываемый по небесному экватору от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила. Прямое восхождение измеряется от 0° до 360° против хода часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира, т. е. навстречу суточному вращению небесной сферы.
Основное достоинство горизонтной системы заключается в простоте измерения координат. По азимуту и высоте светила, измеренным в полете, путем расчетов можно определить местонахождение наблюдателя, курс самолета и время.
Однако знания только горизонтных координат светил недостаточно для решения других задач. Кроме того, горизонтные координаты с течением времени непрерывно и неравномерно изменяются (вследствие вращения небесной сферы) и зависят от местонахождения наблюдателя на Земле, которое обусловливает положение плоскости истинного горизонта.
В противоположность этому положение небесного экватора на небесной сфере не зависит от времени и места наблюдателя на Земле, следовательно, склонение каждого светила, отсчитываемое от экватора, - величина постоянная. Прямое восхождение, которое отсчитывается от точки весеннего равноденствия, вращающейся вместе с небесной сферой, тоже постоянно для каждого светила. Часовой угол вследствие равномерного вращения небесной сферы изменяется с течением времени равномерно. Поэтому карты неба и астрономические ежегодники составляются в экваториальных координатах.
Горизонтные и экваториальные координаты светил связаны между собой определенными соотношениями.
Интересно отметить, что широта места наблюдателя равна высоте полюса мира (? набл = h п.м), потому что стороны углов взаимно перпендикулярны (рис. 11). Так будет в любой точке земного шара. В этом легко убедиться, наблюдая Полярную звезду, которая расположена близ полюса мира, из различных мест, значительно удаленных друг от друга по широте. Даже невооруженным глазом можно определить, что Полярная звезда в Москве (? ? 56°) выше, чем в Краснодаре (? ? 45°), а в Архангельске (? ? 64°) выше, чем в Москве. На Северном географическом полюсе (? = 90°) Полярная звезда расположена прямо над головой, в зените.
Таким образом, измерив высоту полюса мира (практически высоту Полярной звезды), наблюдатель получит географическую широту своего места.
Каждое светило в своем суточном движении вокруг оси мира пересекает небесный меридиан в двух точках. Момент прохождения светила через небесный меридиан называется кульминацией светила. Различают верхнюю и нижнюю кульминации. При верхней кульминации высота светила наибольшая, а при нижней - наименьшая. В северной полусфере азимут светила в момент верхней кульминации равен 180°, а в момент нижней -0°. Исключением являются азимуты незаходящих светил, верхние кульминации которых происходят между полюсом и зенитом. У этих светил азимуты при верхней и нижней кульминациях равны 0°.
Весьма важным является соотношение между широтой места наблюдателя?, склонением? и высотой h светила в момент его кульминации. На рис. 12 показано светило в верхней кульминации между точкой юга и зенитом. Из рисунка видно, что в этом случае
h = 90° - ? + ?.
Если светило в верхней кульминации находится между зенитом и полюсом, то
H = 90° + ? -?.
Рассуждая таким же образом, для нижней кульминации светила получим
h = ? + ? - 90°.
По этим соотношениям, зная широту местонахождения наблюдателя (определяется по карте) и склонение светила (находится по «Астрономическому ежегоднику»), можно рассчитать высоту светила в момент кульминации и, сравнив ее с фактически измеренной высотой в момент кульминации, вычислить поправку секстанта. По высоте светила, измеренной в момент кульминации, можно рассчитать также широту своего местонахождения.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
