Die Himmelssphäre hat ihre Hauptelemente: Punkte, Linien, Ebenen. Zenit Was ist die Himmelssphäre?

Alle Himmelskörper sind ungewöhnlich groß und sehr unterschiedlich von uns entfernt. Aber für uns erscheinen sie gleich weit entfernt und scheinen sich auf einer Sphäre zu befinden. Bei der Lösung praktischer Probleme in der Luftfahrtastronomie ist es wichtig, nicht die Entfernung zu den Sternen zu kennen, sondern ihre Position auf der Himmelssphäre zum Zeitpunkt der Beobachtung.

Die Himmelskugel ist eine imaginäre Kugel mit unendlichem Radius, deren Mittelpunkt der Beobachter ist. Bei der Untersuchung der Himmelskugel wird ihr Mittelpunkt auf das Auge des Betrachters ausgerichtet. Die Dimensionen der Erde werden vernachlässigt, daher wird der Mittelpunkt der Himmelssphäre oft mit dem Mittelpunkt der Erde kombiniert. Die Leuchten werden an der Stelle auf der Kugel angebracht, an der sie zu einem bestimmten Zeitpunkt von einem bestimmten Standort des Beobachters aus am Himmel sichtbar sind.

Die Himmelskugel weist eine Reihe charakteristischer Punkte, Linien und Kreise auf. In Abb. In Abb. 1.1 stellt ein Kreis mit beliebigem Radius die Himmelskugel dar, in deren Mittelpunkt, bezeichnet durch Punkt O, der Beobachter steht. Betrachten wir die Hauptelemente der Himmelssphäre.

Die Vertikale des Beobachters ist eine gerade Linie, die durch die Mitte der Himmelskugel verläuft und mit der Richtung des Lots am Punkt des Beobachters zusammenfällt. Zenit Z ist der Schnittpunkt der Vertikalen des Beobachters mit der Himmelskugel, der sich über dem Kopf des Beobachters befindet. Nadir Z“ ist der Schnittpunkt der Vertikalen des Beobachters mit der Himmelskugel, gegenüber dem Zenit.

Der wahre Horizont N E S W ist ein Großkreis auf der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Vertikalen des Beobachters steht. Der wahre Horizont teilt die Himmelssphäre in zwei Teile: die Halbkugel oberhalb des Horizonts, in der sich der Zenit befindet, und die Halbkugel unterhalb des Horizonts, in der sich der Nadir befindet.

Die Weltachse „PP“ ist eine Gerade, um die sich die sichtbare tägliche Drehung der Himmelssphäre vollzieht.

Reis. 1.1. Grundlegende Punkte, Linien und Kreise auf der Himmelssphäre

Die Weltachse verläuft parallel zur Rotationsachse der Erde und fällt für einen Beobachter, der sich an einem der Pole der Erde befindet, mit der Rotationsachse der Erde zusammen. Die scheinbare tägliche Drehung der Himmelskugel spiegelt die tatsächliche tägliche Drehung der Erde um ihre Achse wider.

Die Himmelspole sind die Schnittpunkte der Weltachse mit der Himmelssphäre. Der Himmelspol im Sternbild Ursa Minor wird als Himmelsnordpol P bezeichnet, der Gegenpol als Südpol.

Der Himmelsäquator ist ein großer Kreis auf der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Weltachse steht. Die Ebene des Himmelsäquators teilt die Himmelssphäre in die nördliche Hemisphäre, in der sich der nördliche Himmelspol befindet, und die südliche Hemisphäre, in der sich der südliche Himmelspol befindet.

Der Himmelsmeridian oder Beobachtermeridian ist ein großer Kreis auf der Himmelssphäre, der durch die Pole der Welt, Zenit und Nadir, verläuft. Sie fällt mit der Ebene des irdischen Meridians des Beobachters zusammen und teilt die Himmelssphäre in die östliche und westliche Hemisphäre.

Die Nord- und Südpunkte sind die Schnittpunkte des Himmelsmeridians mit dem wahren Horizont. Der Punkt, der dem Nordpol der Welt am nächsten liegt, wird Nordpunkt des wahren Horizonts C genannt, und der Punkt, der dem Südpol der Welt am nächsten liegt, wird Südpunkt S genannt. Die Punkte im Osten und Westen sind die Punkte von Schnittpunkt des Himmelsäquators mit dem wahren Horizont.

Die Mittagslinie ist eine gerade Linie in der Ebene des wahren Horizonts, die die Nord- und Südpunkte verbindet. Diese Linie wird Mittag genannt, weil zur Mittagszeit gemäß der örtlichen wahren Sonnenzeit der Schatten eines vertikalen Pols mit dieser Linie, d. h. mit dem wahren Meridian eines bestimmten Punktes, zusammenfällt.

Der südliche und der nördliche Punkt des Himmelsäquators sind die Schnittpunkte des Himmelsmeridians mit dem Himmelsäquator. Der Punkt, der dem südlichen Punkt des Horizonts am nächsten liegt, wird Südpunkt des Himmelsäquators genannt, und der Punkt, der dem nördlichen Punkt des Horizonts am nächsten liegt, wird Nordpunkt genannt

Die Vertikale einer Leuchte oder der Höhenkreis ist ein großer Kreis auf der Himmelskugel, der durch Zenit, Nadir und Leuchte verläuft. Die erste Vertikale ist die Vertikale, die durch die Punkte Ost und West verläuft.

Der Deklinationskreis oder Stundenkreis einer Leuchte, RMR, ist ein großer Kreis auf der Himmelskugel, der durch die Pole von Myoa und der Leuchte verläuft.

Die Tagesparallel einer Leuchte ist ein kleiner Kreis auf der Himmelskugel, der parallel zur Ebene des Himmelsäquators durch die Leuchte gezogen wird. Die scheinbare tägliche Bewegung der Leuchten erfolgt entlang täglicher Parallelen.

Almucantarat des Himmelskörpers AMAG ist ein kleiner Kreis auf der Himmelskugel, der parallel zur Ebene des wahren Horizonts durch den Himmelskörper gezogen wird.

Die betrachteten Elemente der Himmelssphäre werden häufig in der Luftfahrtastronomie verwendet.

Die Himmelskugel ist eine imaginäre Kugeloberfläche mit beliebigem Radius, in deren Mittelpunkt sich der Beobachter befindet. Es werden Himmelskörper projiziert Himmelssphäre.

Aufgrund der geringen Größe der Erde im Vergleich zu den Entfernungen zu den Sternen können Beobachter, die sich an verschiedenen Orten der Erdoberfläche befinden, als in betrachtet werden Zentrum der Himmelssphäre. In Wirklichkeit gibt es in der Natur keine materielle Sphäre, die die Erde umgibt. Himmelskörper bewegen sich im grenzenlosen kosmischen Raum in sehr unterschiedlichen Abständen von der Erde. Diese Entfernungen sind unvorstellbar groß, unser Sehvermögen ist nicht in der Lage, sie einzuschätzen, daher erscheinen dem Menschen alle Himmelskörper gleich weit entfernt.

Im Laufe eines Jahres beschreibt die Sonne einen großen Kreis vor dem Hintergrund des Sternenhimmels. Der jährliche Weg der Sonne durch die Himmelssphäre wird Ekliptik genannt. Sich bewegen Ekliptik. An den Äquinoktialpunkten überquert die Sonne den Himmelsäquator zweimal. Dies geschieht am 21. März und 23. September.

Der Punkt auf der Himmelskugel, der während der täglichen Bewegung der Sterne bewegungslos bleibt, wird üblicherweise als Himmelsnordpol bezeichnet. Der gegenüberliegende Punkt der Himmelskugel wird Himmelssüdpol genannt. Bewohner der nördlichen Hemisphäre können es nicht sehen, da es sich unterhalb des Horizonts befindet. Eine durch den Beobachter verlaufende Lotlinie schneidet den Himmel darüber am Zenitpunkt und am diametral gegenüberliegenden Punkt, dem sogenannten Nadir.

Die scheinbare Rotationsachse der Himmelskugel, die beide Pole der Welt verbindet und durch den Beobachter verläuft, wird Weltachse genannt. Am Horizont unterhalb liegt der Himmelsnordpol Nordpunkt, der ihm diametral gegenüberliegende Punkt ist Südspitze. Ost- und Westpunkte liegen am Horizont und stehen im 90°-Winkel zum Nord- und Südpunkt.

Es entsteht eine Ebene, die senkrecht zur Weltachse durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft Himmelsäquatorebene, parallel zur Ebene des Erdäquators. Die Ebene des Himmelsmeridians verläuft durch die Pole der Welt, die Punkte Nord und Süd, Zenit und Nadir.

Himmelskoordinaten

Ein Koordinatensystem, bei dem der Bezug von der Äquatorialebene aus erfolgt, heißt Äquatorial. Als Winkelabstand wird der Stern vom Himmelsäquator bezeichnet, der zwischen -90° und +90° variiert. Deklination nördlich des Äquators als positiv und südlich als negativ angesehen.

wird durch den Winkel zwischen den Ebenen großer Kreise gemessen, von denen einer durch die Pole der Welt und eine bestimmte Leuchte verläuft, der zweite durch die Pole der Welt und den auf dem Äquator liegenden Punkt der Frühlings-Tagundnachtgleiche.

Horizontale Koordinaten Der Winkelabstand ist der Abstand zwischen Objekten am Himmel, gemessen anhand des Winkels, den die Strahlen bilden, die vom Beobachtungspunkt auf das Objekt treffen. Der Winkelabstand eines Sterns vom Horizont wird als Höhe des Sterns über dem Horizont bezeichnet. Die Position der Leuchte relativ zu den Seiten des Horizonts wird als Azimut bezeichnet. Gezählt wird von Süden im Uhrzeigersinn. und die Höhe des Sterns über dem Horizont wird mit einem Theodoliten gemessen. Winkeleinheiten geben nicht nur die Abstände zwischen Himmelsobjekten an, sondern auch die Größe der Objekte selbst. Der Winkelabstand des Himmelspols vom Horizont entspricht der geografischen Breite des Gebiets.

Die Höhe der Leuchten am Höhepunkt

Die Phänomene des Durchgangs von Leuchten durch den Himmelsmeridian werden Höhepunkte genannt. Der untere Höhepunkt ist der Durchgang von Leuchten durch die nördliche Hälfte des Himmelsmeridians. Das Phänomen, dass ein Stern die südliche Hälfte des Himmelsmeridians durchquert, wird als oberer Höhepunkt bezeichnet. Der Moment des oberen Höhepunkts des Sonnenzentrums wird wahrer Mittag genannt, und der Moment des unteren Höhepunkts wird wahre Mitternacht genannt. Das Zeitintervall zwischen den Höhepunkten beträgt einen halben Tag.

Bei nicht untergehenden Leuchten sind beide Höhepunkte über dem Horizont sichtbar, bei aufgehenden und untergehenden unterer Höhepunkt findet unterhalb des Horizonts statt, unterhalb des Nordpunktes. Jeder Stern gipfelt in einem bestimmten Gebiet immer auf der gleichen Höhe über dem Horizont, da sich sein Winkelabstand vom Himmelspol und vom Himmelsäquator nicht ändert. Sonne und Mond ändern ihre Höhe um
was sie gipfeln.

Punkte und Linien der Himmelssphäre – wie man das Almucantarat findet, wo der Himmelsäquator verläuft, der der Himmelsmeridian ist.

Was ist die Himmelssphäre?

Himmelssphäre- ein abstrakter Begriff, eine imaginäre Kugel mit unendlich großem Radius, deren Mittelpunkt der Beobachter ist. In diesem Fall befindet sich der Mittelpunkt der Himmelskugel sozusagen auf Augenhöhe des Betrachters (mit anderen Worten: Alles, was Sie von Horizont zu Horizont über Ihrem Kopf sehen, ist genau diese Kugel). Zur Erleichterung der Wahrnehmung können wir jedoch den Mittelpunkt der Himmelssphäre und den Mittelpunkt der Erde betrachten; dies ist kein Fehler. Auf der Kugel werden die Positionen von Sternen, Planeten, Sonne und Mond an der Position aufgetragen, an der sie zu einem bestimmten Zeitpunkt von einem bestimmten Standort des Beobachters aus am Himmel sichtbar sind.

Mit anderen Worten: Obwohl wir die Position der Sterne auf der Himmelssphäre beobachten, werden wir, da wir uns an verschiedenen Orten auf dem Planeten befinden, ständig ein etwas anderes Bild sehen, da wir die Prinzipien der „Funktionsweise“ der Himmelssphäre kennen, indem wir sie betrachten Im Nachthimmel können wir uns mit einfacher Technik leicht zurechtfinden. Wenn wir den Blick über uns an Punkt A kennen, vergleichen wir ihn mit dem Blick auf den Himmel an Punkt B und können anhand der Abweichungen bekannter Orientierungspunkte erkennen, wo wir uns jetzt genau befinden.

Längst hat man sich eine Reihe von Hilfsmitteln ausgedacht, die uns die Aufgabe erleichtern. Navigiert man auf dem „erdlichen“ Globus lediglich anhand der Breiten- und Längengrade, so stehen auch für den „Himmelsglobus“, die Himmelssphäre, eine ganze Reihe ähnlicher Elemente – Punkte und Linien – zur Verfügung.

Die Himmelssphäre und die Position des Beobachters. Bewegt sich der Beobachter, so bewegt sich auch die gesamte für ihn sichtbare Kugel.

Elemente der Himmelssphäre

Die Himmelskugel hat eine Reihe charakteristischer Punkte, Linien und Kreise; betrachten wir die Hauptelemente der Himmelskugel.

Beobachter vertikal

Beobachter vertikal- eine gerade Linie, die durch die Mitte der Himmelskugel verläuft und mit der Richtung des Lots am Punkt des Beobachters zusammenfällt. Zenit- der Schnittpunkt der Vertikalen des Beobachters mit der Himmelskugel, der sich über dem Kopf des Beobachters befindet. Nadir- der Schnittpunkt der Vertikalen des Beobachters mit der Himmelskugel, gegenüber dem Zenit.

Wahrer Horizont- ein großer Kreis auf der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Vertikalen des Beobachters steht. Der wahre Horizont teilt die Himmelssphäre in zwei Teile: Hemisphäre über dem Horizont, an dem sich der Zenit befindet, und subhorizontale Halbkugel, in dem sich der Nadir befindet.

Axis mundi (Erdachse)- eine gerade Linie, um die die sichtbare tägliche Rotation der Himmelssphäre stattfindet. Die Weltachse verläuft parallel zur Rotationsachse der Erde und fällt für einen Beobachter, der sich an einem der Pole der Erde befindet, mit der Rotationsachse der Erde zusammen. Die scheinbare tägliche Drehung der Himmelskugel spiegelt die tatsächliche tägliche Drehung der Erde um ihre Achse wider. Die Himmelspole sind die Schnittpunkte der Weltachse mit der Himmelssphäre. Der Himmelspol, der sich im Bereich des Sternbildes Ursa Minor befindet, wird genannt Nordpol Welt, und der Gegenpol heißt Südpol.

Ein großer Kreis auf der Himmelskugel, dessen Ebene senkrecht zur Weltachse steht. Die Ebene des Himmelsäquators teilt die Himmelssphäre in nördliche Hemisphäre, in dem sich der Nordpol befindet, und südliche Hemisphäre, wo sich der Südpol befindet.

Oder der Meridian des Beobachters ist ein großer Kreis auf der Himmelskugel, der durch die Pole der Welt, Zenit und Nadir, verläuft. Es fällt mit der Ebene des irdischen Meridians des Beobachters zusammen und teilt die Himmelssphäre in östlich Und westliche Hemisphäre.

Nord- und Südpunkte- der Schnittpunkt des Himmelsmeridians mit dem wahren Horizont. Der Punkt, der dem Nordpol der Welt am nächsten liegt, wird Nordpunkt des wahren Horizonts C genannt, und der Punkt, der dem Südpol der Welt am nächsten liegt, wird Südpunkt S genannt. Die Punkte im Osten und Westen sind die Punkte von Schnittpunkt des Himmelsäquators mit dem wahren Horizont.

Mittagslinie- eine gerade Linie in der Ebene des wahren Horizonts, die die Nord- und Südpunkte verbindet. Diese Linie wird Mittag genannt, weil zur Mittagszeit gemäß der örtlichen wahren Sonnenzeit der Schatten eines vertikalen Pols mit dieser Linie, d. h. mit dem wahren Meridian eines bestimmten Punktes, zusammenfällt.

Die Schnittpunkte des Himmelsmeridians mit dem Himmelsäquator. Der Punkt, der dem südlichen Punkt des Horizonts am nächsten liegt, wird aufgerufen Südpunkt des Himmelsäquators, und der Punkt, der dem nördlichen Punkt des Horizonts am nächsten liegt, ist Nordpunkt des Himmelsäquators.

Vertikal der Leuchte

Vertikal der Leuchte, oder Höhenkreis, - ein großer Kreis auf der Himmelskugel, der durch Zenit, Nadir und Himmelskörper verläuft. Die erste Vertikale ist die Vertikale, die durch die Punkte Ost und West verläuft.

Deklinationskreis, oder , ist ein großer Kreis auf der Himmelskugel, der durch die Pole der Welt und des Himmelskörpers verläuft.

Ein kleiner Kreis auf der Himmelskugel, der durch die Leuchte parallel zur Ebene des Himmelsäquators gezogen wird. Die scheinbare tägliche Bewegung der Leuchten erfolgt entlang täglicher Parallelen.

Almucantarat-Koryphäen

Almucantarat-Koryphäen- ein kleiner Kreis auf der Himmelskugel, der durch die Leuchte parallel zur Ebene des wahren Horizonts gezogen wird.

Alle oben genannten Elemente der Himmelssphäre werden aktiv genutzt, um praktische Probleme der Orientierung im Raum und der Positionsbestimmung von Leuchten zu lösen. Je nach Einsatzzweck und Messbedingungen kommen zwei unterschiedliche Systeme zum Einsatz sphärische Himmelskoordinaten.

In einem System ist die Leuchte relativ zum wahren Horizont ausgerichtet und wird dieses System genannt, und im anderen System wird sie relativ zum Himmelsäquator genannt.

In jedem dieser Systeme wird die Position des Sterns auf der Himmelskugel durch zwei Winkelgrößen bestimmt, genauso wie die Position von Punkten auf der Erdoberfläche anhand der Breiten- und Längengrade bestimmt wird.

Herkunft

Wort Zenit kam von einer ungenauen Lesart Arabisch Ausdrücke سمت الرأس ( Samt ar-ra's), was „Richtung zum Kopf“ oder „Weg über dem Kopf“ bedeutet. IN Mittelalter im 14. Jahrhundert dieses Wort durch lateinisch und vielleicht durch Altspanisch kam nach Europa. Es wurde auf verkürzt samt("Richtung") - samt und mit Rechtschreibfehlern umgewandelt in senite - senit. Durch Altfranzösisch Und Mittelenglisch Wort senite Im 17. Jahrhundert wurde es schließlich zu einem modernen Wort Zenit .

Relevanz und Nutzen

Der Begriff „Zenit“ wird in folgenden wissenschaftlichen Zusammenhängen verwendet:

• Sie dient als Messrichtung Zenitwinkel, das ist der Winkelabstand zwischen der Richtung zum für uns interessanten Objekt (z. B. zu einem Stern) und dem lokalen Zenit relativ zu dem Punkt, für den der Zenit bestimmt wird.
• Es definiert eine der Achsen horizontales Koordinatensystem in der Astronomie.

Damit ist es mit den Konzepten der Elemente verwandt Himmelssphäre- Lotlinie und Höhenkreis Leuchten.

Genau genommen ist es nur der Zenit etwa mit der lokalen Meridianebene verbunden, da diese durch die Rotationseigenschaften des Himmelskörpers und nicht durch sein Gravitationsfeld definiert wird. Sie fallen nur für einen idealen symmetrischen Rotationskörper zusammen. Für die Erde hat die Rotationsachse keine feste Position (z. B. aufgrund der ständigen Bewegungen des Meerwassers und anderer Wasserressourcen), und die lokale vertikale Richtung, die durch das Schwerefeld bestimmt wird, ändert selbst ihre Richtung mit der Zeit (z. B zum Beispiel aufgrund von Mond und Sonne Ebbe und Flut).

Manchmal der Begriff Zenit bezeichnet den höchsten Punkt, den ein Himmelskörper (Sonne, Mond usw.) im Verlauf seiner sichtbaren Bewegung entlang erreicht Orbit zu diesem Beobachtungspunkt. Das Great Astronomical Dictionary gibt jedoch die folgende Definition des Zenits:

Der Punkt auf der Himmelskugel, der sich direkt über dem Kopf des Beobachters befindet. Der astronomische Zenit wird formal als Schnittpunkt einer Lotlinie mit der Himmelssphäre definiert. Der geozentrische Zenit ist der Schnittpunkt einer Linie, die vom Erdmittelpunkt durch den Punkt der Beobachterposition verläuft, mit der Himmelssphäre. Der geodätische Zenit liegt auf einer Normalen zum geodätischen Ellipsoid oder Sphäroid am Standort des Beobachters.

So kann beispielsweise im Verhältnis zur Sonne der Zenit nur bei erreicht werden niedrige Breiten.