Himmelsfære er en imaginær kugle med vilkårlig radius med et centrum i et vilkårligt punkt, på hvis overflade armaturernes positioner er plottet, da de er synlige på himlen på et tidspunkt fra et givet punkt.
Den himmelske sfære roterer. Det er ikke svært at verificere dette blot ved at observere ændringen i himmellegemernes position i forhold til observatøren eller horisonten. Hvis du peger kameraet mod Ursa Minor-stjernen og åbner linsen i flere timer, vil billederne af stjernerne på den fotografiske plade beskrive buer, hvis centrale vinkler er de samme (fig. 17). Materiale fra siden
På grund af himmelkuglens rotation bevæger hvert lys sig i en lille cirkel, hvis plan er parallelt med ækvatorplanet - daglig parallel. Som det kan ses af figur 18, kan den daglige parallel skære den matematiske horisont, men må ikke skære den. Skæringen af horisonten ved en lyskilde kaldes solopgang, hvis det passerer ind i den øvre del af himmelkuglen, og ved at indstille, hvornår lyset passerer ind i den nedre del af himmelkuglen. I tilfælde af at den daglige parallel, som armaturet bevæger sig langs med, ikke krydser horisonten, kaldes armaturet ikke-stigende eller ikke-besøgende afhængig af hvor den er placeret: altid i den øvre eller altid i den nederste del af himmelkuglen.
Punkter og linjer i himmelkuglen - hvordan finder man almucantaratet, hvor himmelækvator passerer, som er den himmelske meridian.
Hvad er den himmelske sfære
Himmelsfære- et abstrakt begreb, en imaginær sfære med uendelig stor radius, hvis centrum er observatøren. I dette tilfælde er centrum af himmelsfæren så at sige på niveau med observatørens øjne (med andre ord, alt, hvad du ser over dit hoved fra horisont til horisont, er netop denne kugle). Men for at lette opfattelsen kan vi overveje midten af himmelsfæren og jordens centrum; der er ingen fejl i dette. Positionerne af stjerner, planeter, Solen og Månen er plottet på kuglen i den position, hvor de er synlige på himlen på et bestemt tidspunkt fra et givet sted for observatøren.
Med andre ord, selvom vi observerer stjernernes position på himmelsfæren, vil vi, der er forskellige steder på planeten, hele tiden se et lidt anderledes billede, idet vi kender principperne for himmelsfærens "arbejde" ved at se på nattehimlen kan vi nemt finde rundt ved hjælp af simpel teknologi. Ved at kende udsigten over hovedet ved punkt A, vil vi sammenligne den med udsigten til himlen ved punkt B, og ved afvigelser fra velkendte vartegn vil vi være i stand til at forstå, hvor vi præcis er nu.
Folk har længe fundet på en række værktøjer til at gøre vores opgave lettere. Hvis du navigerer på den "jordiske" klode blot ved at bruge bredde- og længdegrad, så er en hel række lignende elementer - punkter og linjer - også tilvejebragt for den "himmelske" klode - himmelsfæren.
Himmelsfæren og observatørens position. Hvis observatøren bevæger sig, vil hele kuglen, der er synlig for ham, bevæge sig.
Elementer af den himmelske sfære
Den himmelske sfære har en række karakteristiske punkter, linjer og cirkler; lad os overveje hovedelementerne i himmelsfæren.
Observer lodret
Observer lodret- en lige linje, der går gennem midten af himmelkuglen og falder sammen med retningen af lodlinjen ved observatørens punkt. Zenith- skæringspunktet mellem observatørens lodrette og himmelkuglen, placeret over observatørens hoved. Nadir- skæringspunktet mellem observatørens lodrette og himmelsfæren, modsat zenit.
Sand horisont- en stor cirkel på himmelkuglen, hvis plan er vinkelret på observatørens lodrette. Den sande horisont opdeler himmelsfæren i to dele: over horisonten halvkugle, hvor zenit er placeret, og subhorisontal halvkugle, hvor nadir er placeret.
Axis mundi (Jordens akse)- en lige linje, omkring hvilken den synlige daglige rotation af himmelkuglen sker. Verdensaksen er parallel med Jordens rotationsakse, og for en observatør placeret ved en af Jordens poler falder den sammen med Jordens rotationsakse. Den tilsyneladende daglige rotation af himmelkuglen er en afspejling af Jordens faktiske daglige rotation omkring sin akse. De himmelske poler er skæringspunkterne mellem verdens akse og himmelsfæren. Den himmelske pol, der ligger i regionen af stjernebilledet Ursa Minor, kaldes Nordpolen verden, og den modsatte pol kaldes Sydpolen.
En stor cirkel på himmelsfæren, hvis plan er vinkelret på verdens akse. Den himmelske ækvatorplan deler himmelkuglen i nordlige halvkugle, hvor Nordpolen er placeret, og sydlige halvkugle, hvor Sydpolen ligger.
Eller observatørens meridian er en stor cirkel på himmelsfæren, der passerer gennem verdens poler, zenit og nadir. Det falder sammen med planet for observatørens jordiske meridian og deler himmelsfæren i østlige Og Vestlige halvkugle.
Nord- og sydpunkter- skæringspunktet mellem den himmelske meridian og den sande horisont. Punktet tættest på verdens nordpol kaldes nordpunktet for den sande horisont C, og punktet tættest på verdens sydpol kaldes sydpunktet S. Punkterne i øst og vest er punkterne i skæringspunktet mellem den himmelske ækvator og den sande horisont.
Middagslinje- en lige linje i den sande horisonts plan, der forbinder punkterne nord og syd. Denne linje kaldes middag, fordi ved middagstid ifølge lokal sand soltid falder skyggen af en lodret pol sammen med denne linje, dvs. med den sande meridian af et givet punkt.
Skæringspunkterne mellem den himmelske meridian og den himmelske ækvator. Punktet nærmest horisontens sydlige punkt kaldes sydpunktet af den himmelske ækvator, og punktet nærmest horisontens nordlige punkt er nordpunktet af den himmelske ækvator.
Lodret af armaturet
Lodret af armaturet, eller højde cirkel, - en stor cirkel på himmelsfæren, der passerer gennem zenit, nadir og luminary. Den første lodrette er den lodrette, der går gennem punkterne øst og vest.
Deklinationscirkel, eller , er en stor cirkel på himmelsfæren, der passerer gennem verdens poler og lyset.
En lille cirkel på himmelkuglen trukket gennem en lyskilde parallelt med planet for himmelækvator. Den tilsyneladende daglige bevægelse af armaturerne sker langs daglige paralleller.
Almucantarat armaturer
Almucantarat armaturer- en lille cirkel på himmelkuglen trukket gennem lyset parallelt med den sande horisonts plan.
Alle elementerne i den himmelske sfære, der er nævnt ovenfor, bruges aktivt til at løse praktiske problemer med orientering i rummet og bestemmelse af armaturernes position. Afhængig af formål og måleforhold anvendes to forskellige systemer sfæriske himmelske koordinater.
I det ene system er lyset orienteret i forhold til den sande horisont og kaldes dette system, og i det andet i forhold til den himmelske ækvator og kaldes det.
I hvert af disse systemer er stjernens position på himmelkuglen bestemt af to vinkelstørrelser, ligesom positionen af punkter på Jordens overflade bestemmes ved hjælp af bredde- og længdegrad.
Artiklens indhold
HIMMELSfære. Når vi observerer himlen, ser alle astronomiske objekter ud til at være placeret på en kuppelformet overflade, i hvis centrum observatøren befinder sig. Denne imaginære kuppel danner den øverste halvdel af en imaginær sfære kaldet "himmelkuglen". Det spiller en grundlæggende rolle ved at angive positionen af astronomiske objekter.
Jordens rotationsakse hælder ca. 23,5° i forhold til vinkelret på planet for Jordens kredsløb (til ekliptikplanet). Skæringen af dette plan med himmelkuglen giver en cirkel - ekliptikken, Solens tilsyneladende vej over et år. Orienteringen af jordens akse i rummet forbliver næsten uændret. Derfor stiger den hvert år i juni, når den nordlige ende af aksen vipper mod Solen, højt på himlen på den nordlige halvkugle, hvor dagene bliver lange og nætterne korte. Efter at have bevæget sig til den modsatte side af kredsløbet i december, viser Jorden sig at være vendt mod Solen af den sydlige halvkugle, og i vores nord bliver dagene korte og nætterne lange. Cm. Også SÆSONER .
Men under påvirkning af sol- og månens tyngdekraft ændres orienteringen af jordens akse gradvist. Hovedbevægelsen af aksen forårsaget af solens og månens indflydelse på Jordens ækvatoriale bule kaldes præcession. Som et resultat af præcession roterer jordens akse langsomt omkring en vinkelret på orbitalplanet og beskriver en kegle med en radius på 23,5° over 26 tusind år. Af denne grund vil polen efter et par århundreder ikke længere være i nærheden af Nordstjernen. Derudover gennemgår Jordens akse små svingninger kaldet nutation, som er forbundet med ellipticiteten af Jordens og Månens kredsløb, samt med det faktum, at Månens baneplan hælder lidt i forhold til Jordens plan. kredsløb.
Som vi allerede ved, ændres himmelkuglens udseende i løbet af natten på grund af Jordens rotation omkring sin akse. Men selvom du observerer himlen på samme tid hele året, vil dens udseende ændre sig på grund af Jordens omdrejning omkring Solen. For en komplet 360° bane kræver Jorden ca. 365 1/4 dag – cirka en grad om dagen. En dag, eller mere præcist en soldag, er i øvrigt den tid, hvor Jorden roterer én gang om sin akse i forhold til Solen. Den består af den tid, det tager for Jorden at rotere i forhold til stjernerne ("siderisk dag"), plus en kort tid - omkring fire minutter - der kræves for rotationen for at kompensere for Jordens kredsløbsbevægelse med én grad om dagen. Således er der på et år ca. 365 1/4 soldage og ca. 366 1/4 stjerner.
Når de observeres fra et bestemt punkt på Jorden, er stjerner i nærheden af polerne enten altid over horisonten eller stiger aldrig over den. Alle andre stjerner stiger og går ned, og hver dag opstår og falder hver stjerne 4 minutter tidligere end den foregående dag. Nogle stjerner og stjernebilleder rejser sig på himlen om natten om vinteren - vi kalder dem "vinter", mens andre er "sommer".
Således er himmelkuglens udseende bestemt af tre gange: tidspunktet på dagen forbundet med jordens rotation; den tid på året, der er forbundet med revolution omkring Solen; en epoke forbundet med præcession (selvom sidstnævnte effekt næppe er mærkbar "ved øjet" selv om 100 år).
Koordinatsystemer.
Der er forskellige måder at angive placeringen af objekter på himmelkuglen. Hver af dem er velegnet til en bestemt type opgave.
Alt-azimut system.
For at angive positionen af et objekt på himlen i forhold til de jordiske objekter, der omgiver observatøren, bruges et "alt-azimuth" eller "horisontalt" koordinatsystem. Det angiver vinkelafstanden af et objekt over horisonten, kaldet "højde", såvel som dets "azimut" - vinkelafstanden langs horisonten fra et konventionelt punkt til et punkt, der ligger direkte under objektet. I astronomi måles azimut fra punktet syd til vest, og i geodæsi og navigation - fra punktet nord mod øst. Derfor, før du bruger azimut, skal du finde ud af, i hvilket system det er angivet. Punktet på himlen direkte over dit hoved har en højde på 90° og kaldes "zenith", og punktet diametralt modsat det (under dine fødder) kaldes "nadir". For mange problemer er himmelsfærens store cirkel, kaldet "himmelmeridianen", vigtig; den passerer gennem verdens zenit, nadir og poler og krydser horisonten i punkterne nord og syd.
Ækvatorial system.
På grund af Jordens rotation bevæger stjerner sig konstant i forhold til horisonten og kardinalpunkterne, og deres koordinater i det vandrette system ændres. Men for nogle astronomiproblemer skal koordinatsystemet være uafhængigt af observatørens position og tidspunkt på dagen. Et sådant system kaldes "ækvatorial"; dens koordinater ligner geografiske breddegrader og længdegrader. I det definerer planet af jordens ækvator, udvidet til skæringspunktet med himmelsfæren, hovedcirklen - "himmelækvator". En stjernes "deklination" ligner breddegrad og måles ved dens vinkelafstand nord eller syd for himmelækvator. Hvis stjernen er synlig nøjagtig i zenit, så er observationsstedets breddegrad lig med stjernens deklination. Geografisk længdegrad svarer til stjernens "højre opstigning". Det måles øst for skæringspunktet mellem ekliptika og himmelækvator, som Solen passerer i marts, på dagen for begyndelsen af foråret på den nordlige halvkugle og efteråret på den sydlige. Dette punkt, der er vigtigt for astronomi, kaldes "Vædderens første punkt", eller "forårsjævndøgnspunktet", og er betegnet med tegnet. Højre opstigningsværdier er normalt angivet i timer og minutter, idet 24 timer betragtes som værende lig med 360°.
Ækvatorsystemet bruges ved observation med teleskoper. Teleskopet er installeret, så det kan rotere fra øst til vest omkring en akse rettet mod himmelpolen og derved kompensere for Jordens rotation.
Andre systemer.
Til nogle formål bruges også andre koordinatsystemer på himmelsfæren. Når de for eksempel studerer legemers bevægelse i solsystemet, bruger de et koordinatsystem, hvis hovedplan er planet for jordens bane. Galaksens struktur studeres i et koordinatsystem, hvis hovedplan er galaksens ækvatorialplan, repræsenteret på himlen af en cirkel, der passerer langs Mælkevejen.
Sammenligning af koordinatsystemer.
De vigtigste detaljer i de vandrette og ækvatoriale systemer er vist i figurerne. I tabellen er disse systemer sammenlignet med det geografiske koordinatsystem.
| SAMMENLIGNING AF KOORDINATSYSTEMER | |||
| Egenskab | Alt-azimut system | Ækvatorial system | Geografisk system |
| Hovedkreds | Horisont | Himmelsk ækvator | Ækvator |
| polakker | Zenith og nadir | Verdens nord- og sydpoler | Nord- og Sydpolen |
| Vinkelafstand fra hovedcirklen | Højde | Deklination | Breddegrad |
| Vinkelafstand langs basiscirklen | Azimuth | Højre opstigning | Længde |
| Referencepunkt på hovedcirklen | Sydpunkt i horisonten (i geodæsi - nordpunkt) |
Forårsjævndøgn | Skæring med Greenwich-meridianen |
Overgang fra et system til et andet.
Ofte er der behov for at beregne dens ækvatorialkoordinater ud fra en stjernes alt-azimutale koordinater og omvendt. For at gøre dette er det nødvendigt at kende observationsøjeblikket og observatørens position på Jorden. Matematisk løses problemet ved hjælp af en sfærisk trekant med toppunkter i zenit, den nordlige himmelpol og stjernen X; det kaldes den "astronomiske trekant".
Vinklen med toppunktet ved den nordlige himmelpol mellem observatørens meridian og retningen til et eller andet punkt på himmelkuglen kaldes "timevinklen" for dette punkt; den måles vest for meridianen. Timevinklen for forårsjævndøgn, udtrykt i timer, minutter og sekunder, kaldes "siderisk tid" (Si. T. - siderisk tid) ved observationspunktet. Og da den rigtige opstigning af en stjerne også er den polære vinkel mellem retningen mod den og punktet for forårsjævndøgn, er siderisk tid lig med den rigtige opstigning af alle punkter, der ligger på observatørens meridian.
Således er timevinklen for ethvert punkt på himmelsfæren lig med forskellen mellem siderisk tid og dens højre opstigning:
Lad iagttagerens breddegrad være j. Hvis stjernens ækvatorialkoordinater er angivet -en Og d, derefter dens vandrette koordinater EN Og kan beregnes ved hjælp af følgende formler:
Du kan også løse det omvendte problem: ved at bruge de målte værdier EN Og h, ved at kende tiden, beregn -en Og d. Deklination d regnet direkte ud fra den sidste formel, derefter regnet ud fra den næstsidste N, og fra den første, hvis siderisk tid er kendt, beregnes den -en.
Repræsentation af den himmelske sfære.
I mange århundreder har videnskabsmænd søgt efter de bedste måder at repræsentere den himmelske sfære til undersøgelse eller demonstration. To typer modeller blev foreslået: todimensionelle og tredimensionelle.
Himmelkuglen kan afbildes på et plan på samme måde som den kugleformede Jord er afbildet på kort. I begge tilfælde er det nødvendigt at vælge et geometrisk projektionssystem. Det første forsøg på at repræsentere dele af himmelsfæren på et fly var klippemalerier af stjernekonfigurationer i de gamle menneskers huler. I dag findes der forskellige stjernekort, udgivet i form af håndtegnede eller fotografiske stjerneatlas, der dækker hele himlen.
Gamle kinesiske og græske astronomer konceptualiserede himmelsfæren i en model kendt som "armillærsfæren". Den består af metalcirkler eller ringe forbundet med hinanden for at vise de vigtigste cirkler i himmelkuglen. Nu om dage bruges ofte stjernekloder, hvorpå stjernernes positioner og himmelkuglens hovedcirkler er markeret. Armillarkugler og glober har en fælles ulempe: stjernernes positioner og markeringerne af cirklerne er markeret på deres ydre, konvekse side, som vi ser udefra, mens vi ser på himlen "indefra", og stjerner synes for os at være placeret på den konkave side af himmelkuglen. Dette fører nogle gange til forvirring i bevægelsesretningerne for stjerner og stjernebilleder.
Den mest realistiske repræsentation af himmelsfæren er leveret af et planetarium. Den optiske projektion af stjerner på en halvkugleformet skærm indefra giver dig mulighed for meget nøjagtigt at gengive himlens udseende og alle slags bevægelser af armaturerne på den.
Foredrag nr. 2. Himmelsfæren, dens hovedpunkter.
1. Horisontale og ækvatoriale himmelske koordinatsystemer.
2. Højre opstigning. Deklination af armaturet.
3. Udførelse af astronomiske aftenobservationer af stjernehimlen.
Himmelsfære. Grundlæggende punkter, linjer og cirkler på himmelsfæren
En himmelkugle er en kugle af enhver radius med et centrum på et vilkårligt punkt i rummet. Afhængigt af problemformuleringen anses dets centrum for at være observatørens øje, instrumentets centrum, Jordens centrum osv.
Lad os betragte himmelsfærens hovedpunkter og cirkler, hvis centrum anses for at være observatørens øje (fig. 72). Lad os tegne et lod gennem midten af himmelkuglen. Skæringspunkterne mellem lodlinjen og kuglen kaldes zenit Z og nadir n.
Ris. 72.
Planet, der går gennem midten af himmelkuglen vinkelret på lodlinjen, kaldesden sande horisonts plan.
Dette plan, der krydser himmelsfæren, danner en stor cirkel kaldet den sande horisont. Sidstnævnte deler himmelsfæren i to dele: over horisonten og under horisonten.
Den rette linje, der går gennem midten af himmelkuglen parallelt med jordens akse, kaldes mundi-aksen. Skæringspunkterne mellem verdens akse og himmelsfæren kaldes verdens poler. En af polerne, der svarer til Jordens poler, kaldes den nordlige himmelpol og betegnes Pn, den anden er den sydlige himmelpol Ps.
QQ-planet, der passerer gennem midten af himmelkuglen vinkelret på verdensaksen, kaldes planet for den himmelske ækvator. Dette plan, der skærer himmelkuglen, danner en stor cirkel -himmelsk ækvator, som deler himmelsfæren i nordlige og sydlige dele.
Den store cirkel af himmelsfæren, der går gennem de himmelske poler, zenit og nadir, kaldes observatørens meridian PN nPsZ. Mundi-aksen opdeler observatørens meridian i middags-PN ZPs- og midnat-PN nPs-delene.
Observatørens meridian skærer den sande horisont i to punkter: nordpunktet N og sydpunktet S. Den rette linje, der forbinder punkterne nord og syd kaldes middag linje.
Hvis du ser fra midten af kuglen til punkt N, så vil der til højre være et punkt mod øst O st , og til venstre er punktet vest V. Små cirkler af himmelsfæren aa", parallelt med den sande horisonts plan, kaldesalmucantarater; lille bb" parallelt med planet for den himmelske ækvator, -himmelske paralleller.
De cirkler af himmelsfæren Zon, der passerer gennem zenit- og nadirpunkterne, kaldes lodrette. Den lodrette linje, der går gennem punkterne øst og vest, kaldes den første lodrette.
Cirklerne i den himmelske sfære af PNoP'er, der passerer gennem verdens poler, kaldes deklinationscirkler.
Observatørens meridian er både en vertikal og en deklinationscirkel. Den deler himmelsfæren i to dele - østlig og vestlig.
Den himmelske pol placeret over horisonten (under horisonten) kaldes den forhøjede (sænkede) himmelpol. Navnet på den forhøjede himmelpæl er altid det samme som navnet på stedets breddegrad.
Verdensaksen laver en vinkel med den sande horisonts plan lig med stedets geografiske breddegrad.
Placeringen af armaturer på himmelsfæren bestemmes ved hjælp af sfæriske koordinatsystemer. I nautisk astronomi bruges horisontale og ækvatoriale koordinatsystemer.
Ideen om den himmelske sfære opstod i oldtiden; den var baseret på det visuelle indtryk af eksistensen af en hvælvet himmelhvælving. Dette indtryk skyldes, at det menneskelige øje som følge af himmellegemernes enorme afstand ikke er i stand til at forstå forskellene i afstandene til dem, og de fremstår lige så fjerne. Blandt gamle folk var dette forbundet med tilstedeværelsen af en ægte kugle, der afgrænsede hele verden og bar adskillige stjerner på dens overflade. Således, efter deres opfattelse, var himmelsfæren det vigtigste element i universet. Med udviklingen af videnskabelig viden forsvandt dette syn på himmelsfæren. Imidlertid fik himmelkuglens geometri, der blev fastlagt i oldtiden, som et resultat af udvikling og forbedring, en moderne form, hvor den bruges i astrometri.
Elementer af den himmelske sfære
Plumb line og relaterede begreber
Diagram, der viser forholdet , Og (i forskellige definitioner). Bemærk, at zenit er modsat nadir.
Blood line - en lige linje, der går gennem midten af himmelkuglen og observationspunktet på jordens overflade. Et lod skærer overfladen af himmelkuglen i to punkter - over observatørens hoved og under observatørens fødder.
Sand (matematisk) horisont - en storcirkel af himmelkuglen, hvis plan er vinkelret på lodlinjen. Den sande horisont deler himmelkuglens overflade i to halvkugler:synlig halvkugle med toppen i zenit ogusynlig halvkugle med toppen ved nadir. Den sande horisont falder ikke sammen med den synlige horisont på grund af højden af observationspunktet over jordens overflade, samt på grund af bøjningen af lysstråler i atmosfæren.
Højde cirkel eller lodret luminary - en stor halvcirkel af den himmelske sfære, der passerer gennem luminary, zenit og nadir.Almucantarat (arabisk" ") - en lille cirkel af himmelsfæren, hvis plan er parallelt med den matematiske horisonts plan. Højdecirkler og almucantarater danner et koordinatgitter, der specificerer armaturets vandrette koordinater.
Daglig rotation af himmelsfæren og relaterede begreber
En imaginær linje, der går gennem verdens centrum, omkring hvilken himmelsfæren roterer. Verdensaksen skærer overfladen af himmelkuglen på to punkter -verdens nordpol Og verdens sydpol . Rotationen af himmelkuglen sker mod uret omkring nordpolen, når man ser på himmelkuglen indefra.
Himmelsfærens store cirkel, hvis plan er vinkelret på verdens akse og går gennem midten af himmelsfæren. Den himmelske ækvator deler himmelkuglen i to halvkugler:nordlige Og syd- .
Armaturets deklinationscirkel - en stor cirkel af himmelsfæren, der passerer gennem verdens poler og en given lyskilde.
Daglig parallel - en lille cirkel af himmelkuglen, hvis plan er parallelt med planet for den himmelske ækvator. De synlige daglige bevægelser af armaturerne sker langs daglige paralleller. Deklinationscirkler og daglige paralleller danner et koordinatgitter på himmelkuglen, der specificerer stjernens ækvatorialkoordinater.
Udtryk født i skæringspunktet mellem begreberne "Plumb Line" og "Rotation of the Celestial Sphere"
Den himmelske ækvator skærer den matematiske horisont klpunktet mod øst Og peg mod vest . Det østlige punkt er det punkt, hvor punkterne på den roterende himmelkugle rejser sig fra horisonten. Den halvcirkel af højden, der passerer gennem østpunktet kaldesførste lodrette .
Himmelsk meridian - en stor cirkel af himmelsfæren, hvis plan passerer gennem lodlinjen og verdens akse. Den himmelske meridian deler himmelkuglens overflade i to halvkugler:østlige halvkugle Og Vestlige halvkugle .
Middagslinje - skæringslinjen mellem den himmelske meridians plan og den matematiske horisonts plan. Middagslinjen og den himmelske meridian skærer den matematiske horisont på to punkter:nordlige punkt Og punkt syd . Nordpunktet er det, der er tættere på verdens nordpol.
Solens årlige bevægelse på tværs af himmelsfæren og relaterede begreber
P, P" - himmelpoler, T, T" - jævndøgnpunkter, E, C - solhvervspunkter, P, P" - ekliptiske poler, PP" - himmelakse, PP" - ekliptisk akse, ATQT" - himmelækvator, ETCT "- ekliptik
Den store cirkel af himmelkuglen, langs hvilken den tilsyneladende årlige bevægelse forekommer . Ekliptikkens plan skærer planet for den himmelske ækvator i en vinkel ε = 23°26".
De to punkter, hvor ekliptika skærer den himmelske ækvator, kaldes punkter. I forårsjævndøgn Solen bevæger sig i sin årlige bevægelse fra den sydlige halvkugle af himmelkuglen til den nordlige; Vefterårsjævndøgn - fra den nordlige halvkugle til den sydlige. To punkter i ekliptika, med en afstand på 90° fra jævndøgnpunkterne og dermed maksimalt langt fra himmelækvator, kaldes punkter . Sommersolhvervspunkt ligger på den nordlige halvkugle,vintersolhvervspunkt - på den sydlige halvkugle. Disse fire punkter er angivet med symbolerne♈ ), efterårsjævndøgn - Vægtens tegn (♎ ), vintersolhverv - Stenbukkens tegn (♑ ), sommersolhverv - kræftens tegn (♋ )
Diameteren af himmelkuglen vinkelret på det ekliptiske plan. Den ekliptiske akse skærer overfladen af himmelkuglen på to punkter -ekliptikas nordpol , der ligger på den nordlige halvkugle, ogekliptikas sydpol , der ligger på den sydlige halvkugle. Ekliptikas nordpol har ækvatoriale koordinater R.A. = 18h00m, Dec = +66°33", og er placeret i stjernebilledet , og sydpolen er R.A. = 6h00m, Dec = −66°33" i stjernebilledet .
Cirkel af ekliptisk breddegrad , eller simpelthen breddegradskreds - en stor halvcirkel af himmelkuglen, der går gennem ekliptikkens poler.
Folk i oldtiden troede, at alle stjernerne var placeret på himmelsfæren, som som helhed kredsede om Jorden. Allerede for mere end 2.000 år siden begyndte astronomer at bruge metoder, der gjorde det muligt at angive placeringen af et hvilket som helst legeme på himmelsfæren i forhold til andre rumobjekter eller jordmærker. Begrebet himmelsfære er praktisk at bruge allerede nu, selvom vi ved, at denne sfære ikke rigtig eksisterer.
Himmelsfære -en imaginær sfærisk overflade med en vilkårlig radius, i hvis centrum observatørens øje er placeret, og hvorpå vi projicerer himmellegemernes position.Begrebet himmelkugle bruges til vinkelmålinger på himlen, for at lette ræsonnementet om de enkleste synlige himmelfænomener, til forskellige beregninger, for eksempel ved beregning af tidspunktet for solopgang og solnedgang.
Lad os bygge en himmelkugle og tegne en stråle fra dens centrum mod stjernen EN.
Hvor denne stråle skærer kuglens overflade, placerer vi et punkt A 1 repræsenterer denne stjerne. Stjerne I vil blive repræsenteret med en prik I 1. Ved at gentage en lignende operation for alle observerede stjerner får vi et billede af stjernehimlen på kuglens overflade - en stjerneklode. Det er klart, at hvis observatøren er i centrum af denne imaginære sfære, så vil retningen til stjernerne selv og til deres billeder på sfæren falde sammen.
- Hvad er centrum af den himmelske sfære? (observatørens øje)
- Hvad er radius af himmelkuglen? (Vilkårlig)
- Hvordan adskiller de himmelske sfærer sig fra to skrivebordsnaboer? (Center position).
For at løse mange praktiske problemer spiller afstande til himmellegemer ikke en rolle, kun deres synlige placering på himlen er vigtig. Vinkelmålinger er uafhængige af kuglens radius. Derfor, selvom himmelsfæren ikke eksisterer i naturen, bruger astronomer konceptet om himmelsfæren til at studere det synlige arrangement af lyskilder og fænomener, der kan observeres på himlen over en periode på dage eller mange måneder. Stjernerne, Solen, Månen, planeter osv. projiceres på en sådan kugle, abstraherer fra de faktiske afstande til armaturerne og tager kun hensyn til vinkelafstandene mellem dem. Afstandene mellem stjerner på himmelkuglen kan kun udtrykkes i vinkelmål. Disse vinkelafstande måles ved størrelsen af den centrale vinkel mellem strålerne rettet mod den ene og den anden stjerne eller deres tilsvarende buer på kuglens overflade.
For et omtrentligt estimat af vinkelafstandene på himlen er det nyttigt at huske følgende data: vinkelafstanden mellem de to ekstreme stjerner i Ursa Major-spanden (α og β) er omkring 5°, og fra α Ursa Major til α Ursa Minor (polstjerne) - 5 gange mere - cirka 25°.
De enkleste visuelle estimater af vinkelafstande kan også udføres ved hjælp af fingrene på en udstrakt hånd.
Vi ser kun to lyskilder - Solen og Månen - som skiver. Vinkeldiametrene på disse skiver er næsten de samme - omkring 30" eller 0,5°. Vinkelstørrelserne på planeter og stjerner er meget mindre, så vi ser dem simpelthen som lysende punkter. For det blotte øje ligner et objekt ikke en punkt, hvis dens vinkelstørrelser overstiger 2 -3". Det betyder især, at vores øje skelner hvert enkelt lyspunkt (stjerne), hvis vinkelafstanden mellem dem er større end denne værdi. Med andre ord ser vi kun et objekt som ikke et punkt, hvis afstanden til det ikke overstiger dets størrelse med mere end 1700 gange.
Blood line Z, Z' , der passerer gennem observatørens øje (punkt C), placeret i midten af himmelkuglen, skærer himmelkuglen i punkter Z - zenit,Z' - nadir.
Zenith- dette er det højeste punkt over observatørens hoved.
Nadir -punkt på himmelsfæren modsat zenit.
Planet vinkelret på lodlinjen kaldesvandret plan (eller horisontplan).
Matematisk horisontkaldet skæringslinjen mellem himmelkuglen med et vandret plan, der går gennem midten af himmelkuglen.
Med det blotte øje kan man se omkring 6.000 stjerner på hele himlen, men vi ser kun halvdelen af dem, fordi den anden halvdel af stjernehimlen er blokeret fra os af Jorden. Bevæger stjernerne sig hen over himlen? Det viser sig, at alle bevæger sig og samtidig. Du kan nemt bekræfte dette ved at observere stjernehimlen (med fokus på bestemte objekter).
På grund af dens rotation ændres udseendet af stjernehimlen. Nogle stjerner er lige ved at dukke op fra horisonten (stiger op) i den østlige del, andre er på dette tidspunkt højt over dit hoved, og atter andre gemmer sig allerede bag horisonten i den vestlige side (indstilling). Samtidig ser det ud til, at stjernehimlen roterer som en helhed. Nu ved alle godt det Himlens rotation er et tilsyneladende fænomen forårsaget af jordens rotation.
Et billede af, hvad der sker med stjernehimlen som følge af Jordens daglige rotation, kan tages med et kamera.
I det resulterende billede efterlod hver stjerne sit mærke i form af en cirkulær bue. Men der er også en stjerne, hvis bevægelse gennem natten næsten er umærkelig. Denne stjerne blev kaldt Polaris. I løbet af et døgn beskriver den en cirkel med lille radius og er altid synlig i næsten samme højde over horisonten på den nordlige side af himlen. Det fælles centrum for alle koncentriske stjernestier er placeret på himlen nær Nordstjernen. Dette punkt, hvortil Jordens rotationsakse er rettet, kaldes nordlige himmelpol. Buen beskrevet af Nordstjernen har den mindste radius. Men denne bue og alle de andre - uanset deres radius og krumning - udgør den samme del af cirklen. Hvis det var muligt at fotografere stjernernes stier på himlen over en hel dag, så ville fotografiet vise sig at være hele cirkler - 360°. En dag er trods alt perioden for en fuldstændig omdrejning af Jorden omkring sin akse. Om en time vil Jorden rotere 1/24 af en cirkel, altså 15°. Følgelig vil længden af den bue, som stjernen vil beskrive i løbet af denne tid, være 15° og om en halv time - 7,5°.
I løbet af et døgn beskriver stjernerne større cirkler, jo længere de er fra Nordstjernen.
Aksen for daglig rotation af himmelsfæren kaldesaxis mundi (RR").
Skæringspunkterne mellem himmelsfæren og verdens akse kaldesverdens poler(prik R - nordlige himmelpol, punkt R" - sydlige himmelpol).
Nordstjernen er placeret nær verdens nordpol. Når vi ser på Nordstjernen, eller mere præcist, på et fast punkt ved siden af - verdens nordpol, falder retningen af vores blik sammen med verdens akse. Den sydlige himmelpol er placeret på den sydlige halvkugle af himmelkuglen.
Fly EAW.Q., vinkelret på verdens akse PP" og passerer gennem midten af himmelkuglen kaldesplanet for den himmelske ækvator, og linjen for dens skæringspunkt med himmelsfæren erhimmelsk ækvator.
Himmelsk ækvator – en linje i en cirkel opnået fra skæringspunktet mellem himmelkuglen og et plan, der går gennem midten af himmelkuglen vinkelret på verdensaksen.
Den himmelske ækvator deler himmelsfæren i to halvkugler: nordlige og sydlige.
Verdens akse, verdens poler og himmelækvator ligner Jordens akse, poler og ækvator, da de anførte navne er forbundet med den tilsyneladende rotation af himmelkuglen, og det er en konsekvens af faktiske rotation af kloden.
Fly, der passerer gennem zenitpunktetZ , i midten MED himmelkugle og pol R verden hedderplanet af den himmelske meridian, og linjen for dens skæringspunkt med himmelkuglen danneshimmelmeridianlinje.
Himmelsk meridian – en stor cirkel af himmelsfæren, der passerer gennem zenit Z, himmelpolen P, den sydlige himmelpol P, nadir Z"
Ethvert sted på Jorden falder planet for den himmelske meridian sammen med planet for den geografiske meridian for dette sted.
Middagslinje N.S. - dette er skæringslinjen mellem meridian- og horisontplanerne. N – nordpunkt, S – sydpunkt
Det hedder sådan, fordi skygger fra lodrette genstande ved middagstid falder i denne retning.
- Hvad er omdrejningsperioden for den himmelske sfære? (Svar med jordens rotationsperiode - 1 dag).
- I hvilken retning sker den synlige (tilsyneladende) rotation af himmelkuglen? (modsat Jordens rotationsretning).
- Hvad kan man sige om den relative position af rotationsaksen for himmelkuglen og jordens akse? (Himmelkuglens akse og jordens akse vil falde sammen).
- Deltager alle punkter på himmelsfæren i den tilsyneladende rotation af himmelsfæren? (Punkter, der ligger på aksen, er i ro).
Jorden bevæger sig i kredsløb om Solen. Jordens rotationsakse hælder til baneplanet i en vinkel på 66,5°. På grund af tyngdekraftens påvirkning fra Månen og Solen forskydes Jordens rotationsakse, mens aksens hældning i forhold til Jordens baneplan forbliver konstant. Jordens akse ser ud til at glide langs keglens overflade. (det samme sker med aksen af en almindelig top ved slutningen af rotationen).
Dette fænomen blev opdaget tilbage i 125 f.Kr. e. af den græske astronom Hipparchus og navngivet præcession.
Jordens akse gennemfører en omdrejning på 25.776 år – denne periode kaldes det platoniske år. Nu nær verdens P - nordpol er der Nordstjernen - α Ursa Minor. Polarstjernen er den stjerne, der i øjeblikket befinder sig i nærheden af verdens nordpol. I vores tid, siden omkring 1100, er en sådan stjerne Alpha Ursa Minor - Kinosura. Tidligere blev titlen Polaris skiftevis tildelt π, η og τ Hercules, stjernerne Thuban og Kohab. Romerne havde slet ikke Nordstjernen, og Kohab og Kinosura (α Ursa Minor) blev kaldt vogtere.
I begyndelsen af vores kronologi var den himmelske pol nær α Draco - for 2000 år siden. I 2100 vil den himmelske pol kun være 28" fra Nordstjernen - nu er den 44". I 3200 bliver stjernebilledet Cepheus polar. I 14000 vil Vega (α Lyrae) være polar.
Hvordan finder man nordstjernen på himlen?
For at finde Nordstjernen skal du mentalt tegne en lige linje gennem stjernerne på Ursa Major (de første 2 stjerner i "spanden") og tælle 5 afstande mellem disse stjerner langs den. På dette sted, ved siden af den lige linje, vil vi se en stjerne næsten identisk i lysstyrke med stjernerne i "spanden" - dette er Nordstjernen.
I stjernebilledet, som ofte kaldes den lille bjørn, er Nordstjernen den klareste. Men ligesom de fleste af stjernerne i Ursa Major-spanden, er Polaris en stjerne af anden størrelsesorden.
Sommer (sommer-efterår) trekant = stjerne Vega (α Lyrae, 25,3 lysår), stjerne Deneb (α Cygnus, 3230 lysår), stjerne Altair (α Orlae, 16,8 lysår)
Himmelske koordinater
For at finde en stjerne på himlen skal du angive, hvilken side af horisonten den er på, og hvor højt den er over den. Til dette formål bruges det horisontalt koordinatsystem – azimuth Og højde. For en observatør, der befinder sig hvor som helst på Jorden, er det ikke svært at bestemme de lodrette og vandrette retninger.
Den første af dem bestemmes ved hjælp af en lodlinje og er afbildet på tegningen med en lodlinje ZZ", passerer gennem midten af kuglen (punkt OM).
Z-punktet placeret direkte over observatørens hoved kaldes zenit.
Et plan, der passerer gennem midten af kuglen vinkelret på lodlinjen, danner en cirkel, når det skærer kuglen - rigtigt, eller matematisk, horisont.
Højde luminary måles langs en cirkel, der går gennem zenit og luminary , og udtrykkes ved længden af denne cirkels bue fra horisonten til lyset. Denne bue og dens tilsvarende vinkel er normalt angivet med bogstavet h.
Stjernens højde, som er i zenit, er 90°, i horisonten - 0°.
Lampens position i forhold til siderne af horisonten er angivet med dens anden koordinat - azimuth, med bogstaver EN. Azimuth måles fra det sydlige punkt i urets retning, så sydpunktets azimut er 0°, vestpunktet er 90° osv.
Armaturernes horisontale koordinater ændrer sig løbende over tid og afhænger af observatørens position på Jorden, fordi horisontplanet på et givet punkt på Jorden i forhold til verdensrummet roterer med det.
De vandrette koordinater af armaturer måles for at bestemme tiden eller geografiske koordinater for forskellige punkter på Jorden. I praksis, for eksempel i geodæsi, måles højde og azimut med specielle goniometriske optiske instrumenter - teodoliter.
For at lave et stjernekort, der viser stjernebilleder på et fly, skal du kende stjernernes koordinater. For at gøre dette skal du vælge et koordinatsystem, der vil rotere med stjernehimlen. For at angive positionen af armaturer på himlen bruges et koordinatsystem svarende til det, der bruges i geografi. - ækvatorialt koordinatsystem.
Det ækvatoriale koordinatsystem ligner det geografiske koordinatsystem på kloden. Som du ved, kan positionen af ethvert punkt på kloden angives Med ved hjælp af geografiske koordinater - bredde- og længdegrad.
Geografisk breddegrad - er vinkelafstanden af et punkt fra jordens ækvator. Geografisk breddegrad (φ) måles langs meridianerne fra ækvator til Jordens poler.
Længde- vinklen mellem et givent punkts meridianplan og primemeridianens plan. Geografisk længdegrad (λ) målt langs ækvator fra den primære (Greenwich) meridian.
Så for eksempel har Moskva følgende koordinater: 37°30" østlig længde og 55°45" nordlig bredde.
Lad os introducere ækvatorialt koordinatsystem, hvilken angiver placeringen af armaturerne på himmelkuglen i forhold til hinanden.
Lad os tegne en linje gennem midten af himmelkuglen parallelt med jordens rotationsakse - axis mundi. Det vil krydse himmelsfæren ved to diametralt modsatte punkter, som kaldes verdens poler - R Og R. Verdens nordpol kaldes den, hvor nordstjernen er placeret i nærheden. Et plan, der passerer gennem kuglens centrum parallelt med planet for Jordens ækvator, i tværsnit med kuglen, danner en cirkel kaldet himmelsk ækvator. Den himmelske ækvator (ligesom jordens) deler himmelkuglen i to halvkugler: den nordlige og sydlige. En stjernes vinkelafstand fra den himmelske ækvator kaldes deklination. Deklination måles langs en cirkel trukket gennem himmellegemet og verdens poler; det ligner geografisk breddegrad.
Deklination- vinkelafstand af armaturerne fra himmelækvator. Deklination er angivet med bogstavet δ. På den nordlige halvkugle betragtes deklinationer som positive, på den sydlige halvkugle - negative.
Den anden koordinat, som angiver stjernens position på himlen, svarer til geografisk længdegrad. Denne koordinat kaldes højre opstigning . Højre ascension måles langs himmelækvator fra forårsjævndøgn γ, hvor Solen indtræffer årligt den 21. marts (dagen for forårsjævndøgn). Det måles fra forårsjævndøgn γ mod uret, dvs. mod himlens daglige rotation. Derfor stiger (og indstiller) lysene i stigende rækkefølge efter deres rette opstigning.
Højre opstigning - vinklen mellem planet af en halvcirkel trukket fra den himmelske pol gennem lyset(bøjningscirkel), og planet af en halvcirkel trukket fra den himmelske pol gennem punktet af forårsjævndøgn, der ligger på ækvator(indledende cirkel af deklinationer). Højre ascension er symboliseret ved α
Deklination og højre ascension(δ, α) kaldet ækvatorialkoordinater.
Det er praktisk at udtrykke deklination og ret ascension ikke i grader, men i tidsenheder. I betragtning af at Jorden laver én omdrejning på 24 timer, får vi:
360° - 24 timer, 1° - 4 minutter;
15° - 1 time, 15" -1 min, 15" - 1 s.
Derfor er en højre ascension lig med for eksempel klokken 12 180°, og 7 timer 40 minutter svarer til 115°.
Hvis der ikke er behov for særlig nøjagtighed, kan de himmelske koordinater for stjernerne betragtes som uændrede. Med den daglige rotation af stjernehimlen roterer punktet for forårsjævndøgn også. Derfor afhænger stjernernes positioner i forhold til ækvator og forårsjævndøgn hverken af tidspunktet på dagen eller af observatørens position på Jorden.
Ækvatorkoordinatsystemet er afbildet på et bevægende stjernekort.