Laboratoriumwerk “Basiselementen van de hemelbol. Lezing over astronomie - Hemelbol, de belangrijkste punten

De hemelbol is een denkbeeldige bol met een willekeurige straal die in de astronomie wordt gebruikt om de relatieve posities van de sterren aan de hemel te beschrijven. Voor de eenvoud van berekeningen wordt de straal gelijk aan één genomen; het middelpunt van de hemelbol wordt, afhankelijk van het probleem dat wordt opgelost, gecombineerd met de pupil van de waarnemer, met het middelpunt van de aarde, de maan, de zon, of in het algemeen met een willekeurig punt in de ruimte.

Het concept van de hemelbol ontstond in de oudheid. Het was gebaseerd op de visuele indruk van het bestaan ​​van een kristallen koepel van de hemel, waarop de sterren leken te zijn bevestigd. De hemelbol in het zicht van de oude volkeren was essentieel onderdeel Universum. Met de ontwikkeling van de astronomie viel zo'n zicht op de hemelbol weg. Echter, de geometrie van de hemelbol die in de oudheid is vastgelegd, is als gevolg van ontwikkeling en verbetering ontvangen moderne uitstraling, waarin voor het gemak van verschillende berekeningen en wordt gebruikt in astrometrie.

Laten we eens kijken naar de hemelbol zoals deze voor de waarnemer verschijnt op de middelste breedtegraden vanaf het aardoppervlak (Fig. 1).

Twee rechte lijnen, waarvan de positie experimenteel kan worden bepaald met behulp van fysieke en astronomische instrumenten, spelen een belangrijke rol bij het definiëren van concepten met betrekking tot de hemelbol. De eerste is een schietlood; is een rechte lijn die op een bepaald punt samenvalt met de richting van de zwaartekracht. Deze lijn, getrokken door het middelpunt van de hemelbol, kruist deze op twee diametraal tegenovergestelde punten: de bovenste wordt het zenit genoemd, de onderste het nadir. Het vlak dat loodrecht op het loodrecht door het middelpunt van de hemelbol gaat, wordt het vlak van de wiskundige (of ware) horizon genoemd. De snijlijn van dit vlak met de hemelbol wordt de horizon genoemd.

De tweede rechte lijn is de as van de wereld - een rechte lijn die door het middelpunt van de hemelbol gaat, evenwijdig aan de rotatie-as van de aarde; rond de as van de wereld is er een zichtbare dagelijkse rotatie van de hele hemel. De snijpunten van de as van de wereld met de hemelbol worden de Noord- en Zuidpool van de wereld genoemd. De meest opvallende van de sterren nabij de Noordpool van de wereld is de Poolster. Er zijn geen heldere sterren in de buurt van de zuidpool van de wereld.

Het vlak dat door het middelpunt van de hemelbol loodrecht op de as van de wereld gaat, wordt het vlak van de hemelevenaar genoemd. De snijlijn van dit vlak met de hemelbol wordt de hemelevenaar genoemd.

Bedenk dat de cirkel, die wordt verkregen door de hemelbol te kruisen met een vlak dat door het middelpunt gaat, in de wiskunde een grote cirkel wordt genoemd, en als het vlak niet door het middelpunt gaat, dan wordt een kleine cirkel verkregen. De horizon en de hemelevenaar zijn grote cirkels van de hemelbol en verdelen deze in twee gelijke hemisferen. De horizon verdeelt de hemelbol in zichtbare en onzichtbare hemisferen. De hemelevenaar verdeelt het in respectievelijk het noordelijk en zuidelijk halfrond.

Met de dagelijkse rotatie van het firmament roteren de armaturen rond de as van de wereld, waarbij ze kleine cirkels op de hemelbol beschrijven, dagelijkse parallellen genoemd; de armaturen, 90 ° verwijderd van de polen van de wereld, bewegen langs de grote cirkel van de hemelbol - de hemelevenaar.

Nadat het loodlijn en de as van de wereld zijn gedefinieerd, is het niet moeilijk om alle andere vlakken en cirkels van de hemelbol te definiëren.

Het vlak dat door het middelpunt van de hemelbol gaat, waarin zowel de loodlijn als de as van de wereld tegelijkertijd liggen, wordt het vlak van de hemelmeridiaan genoemd. De grootcirkel vanaf het snijpunt van dit vlak van de hemelbol wordt de hemelmeridiaan genoemd. Dat van de snijpunten van de hemelmeridiaan met de horizon, die dichter bij de noordpool van de wereld ligt, wordt het noordpunt genoemd; diametraal tegenover - het punt van het zuiden. De lijn die door deze punten gaat is de middaglijn.

Punten aan de horizon die 90° van noord en zuid liggen, worden oost en west genoemd. Deze vier punten worden de hoofdpunten van de horizon genoemd.

Vliegtuigen die door een loodlijn gaan, doorkruisen de hemelbol in grote cirkels en worden verticalen genoemd. De hemelmeridiaan is een van de verticale lijnen. De verticale loodlijn op de meridiaan die door de punten van oost en west gaat, wordt de eerste verticaal genoemd.

Per definitie staan ​​de drie hoofdvlakken - de wiskundige horizon, de hemelmeridiaan en de eerste verticaal - onderling loodrecht op elkaar. Het vlak van de hemelevenaar staat alleen loodrecht op het vlak van de hemelmeridiaan en vormt zich met het vlak van de horizon tweevlakshoek. Op de geografische polen van de aarde valt het vlak van de hemelevenaar samen met het vlak van de horizon, en op de evenaar van de aarde wordt het er loodrecht op. In het eerste geval, bij de geografische polen van de aarde, valt de as van de wereld samen met een loodlijn, en elk van de verticale lijnen kan worden genomen als de hemelmeridiaan, afhankelijk van de omstandigheden van de taak die voorhanden is. In het tweede geval, op de evenaar, ligt de as van de wereld in het vlak van de horizon en valt samen met de middaglijn; In dit geval valt de noordpool van de wereld samen met de punt van het noorden en valt de zuidpool van de wereld samen met de punt van het zuiden (zie figuur).

Bij gebruik van de hemelbol, waarvan het middelpunt is uitgelijnd met het middelpunt van de aarde of een ander punt in de ruimte, komen ook een aantal kenmerken naar voren, maar het principe van het introduceren van de basisconcepten - de horizon, de hemelmeridiaan, de eerste verticaal, de hemelevenaar, enz. - blijft hetzelfde.

De belangrijkste vlakken en cirkels van de hemelbol worden gebruikt bij de introductie van horizontale, equatoriale en eclipticale hemelcoördinaten, evenals bij het beschrijven van de kenmerken van de zichtbare dagelijkse rotatie van de sterren.

De grote cirkel gevormd door het snijpunt van de hemelbol met een vlak dat door het middelpunt gaat en evenwijdig aan het vlak van de baan van de aarde, wordt de ecliptica genoemd. De schijnbare jaarlijkse beweging van de zon vindt plaats langs de ecliptica. Het snijpunt van de ecliptica met de hemelevenaar, waarop de zon van het zuidelijk halfrond van de hemelbol naar het noordelijk halfrond gaat, wordt de lente-equinox genoemd. Het tegenovergestelde punt van de hemelbol wordt de herfst-equinox genoemd. Een rechte lijn die door het middelpunt van de hemelbol loodrecht op het vlak van de ecliptica gaat, snijdt de bol op twee eclipticapolen: de noordpool op het noordelijk halfrond en de zuidpool op het zuidelijk halfrond.

De inhoud van het artikel

HEMELBOL. Wanneer we de lucht observeren, lijken alle astronomische objecten zich op een koepelvormig oppervlak te bevinden, in het midden waarvan de waarnemer zich bevindt. Deze denkbeeldige koepel vormt de bovenste helft van een denkbeeldige bol, die de "hemelbol" wordt genoemd. Het speelt een fundamentele rol bij het aangeven van de positie van astronomische objecten.

Hoewel de maan, planeten, zon en sterren zich op verschillende afstanden van ons bevinden, zijn zelfs de dichtstbijzijnde van hen zo ver weg dat we hun afstand niet met het oog kunnen inschatten. De richting naar de ster verandert niet als we over het aardoppervlak bewegen. (Het is waar, het verandert enigszins als de aarde langs zijn baan beweegt, maar deze parallactische verschuiving kan alleen worden opgemerkt met behulp van de meest nauwkeurige instrumenten.)

Het lijkt ons dat de hemelbol roteert, aangezien de hemellichten in het oosten opkomen en in het westen ondergaan. De reden hiervoor is de rotatie van de aarde van west naar oost. De schijnbare rotatie van de hemelbol vindt plaats rond een denkbeeldige as die de rotatie-as van de aarde voortzet. Deze as snijdt de hemelbol op twee punten, de noord- en zuidpool van de wereld. De noordelijke hemelpool ligt ongeveer een graad van de Poolster en er zijn geen heldere sterren in de buurt van de zuidpool.

De draaiingsas van de aarde helt ongeveer 23,5 ° ten opzichte van de loodlijn op het vlak van de baan van de aarde (op het vlak van de ecliptica). Het snijpunt van dit vlak met de hemelbol geeft een cirkel - de ecliptica, de schijnbare baan van de zon in een jaar. De oriëntatie van de aardas in de ruimte verandert bijna niet. Dus elk jaar in juni, wanneer het noordelijke uiteinde van de as naar de zon is gekanteld, komt het hoog aan de hemel op het noordelijk halfrond, waar de dagen lang worden en de nachten kort. Nadat ze in december naar de andere kant van de baan is verhuisd, draait de aarde naar de zon met het zuidelijk halfrond, en in ons noorden worden de dagen kort en de nachten lang.

Onder invloed van de aantrekkingskracht van de zon en de maan verandert de oriëntatie van de aardas echter nog steeds geleidelijk. De belangrijkste beweging van de as, veroorzaakt door de invloed van de zon en de maan op de equatoriale uitstulping van de aarde, wordt precessie genoemd. Als gevolg van precessie draait de aardas langzaam rond de loodlijn op het baanvlak, wat een kegel beschrijft met een straal van 23,5 ° in 26 duizend jaar. Om deze reden zal de pool over een paar eeuwen niet meer in de buurt van de Poolster zijn. Bovendien maakt de aardas kleine fluctuaties, nutatie genoemd en geassocieerd met de ellipticiteit van de banen van de aarde en de maan, evenals het feit dat het vlak van de maanbaan enigszins helt ten opzichte van het vlak van de baan van de aarde.

Zoals we al weten, verandert het uiterlijk van de hemelbol tijdens de nacht door de rotatie van de aarde om haar as. Maar zelfs als je de lucht gedurende het jaar op hetzelfde moment observeert, zal het uiterlijk ervan veranderen als gevolg van de rotatie van de aarde rond de zon. Het duurt ca. 365 1/4 dagen - ongeveer een graad per dag. Overigens is een dag, of liever een zonnedag, de tijd waarin de aarde eenmaal om haar as draait ten opzichte van de zon. Het bestaat uit de tijd die de aarde nodig heeft om rond de sterren te draaien ("siderische dag"), plus een kleine hoeveelheid tijd - ongeveer vier minuten - om de baanbeweging van de aarde met één graad per dag te compenseren. Dus in een jaar ca. 365 1/4 zonnedagen en oké. 366 1/4 ster.

Wanneer ze vanaf een bepaald punt op aarde worden bekeken, bevinden sterren die zich in de buurt van de polen bevinden zich ofwel altijd boven de horizon of komen er nooit boven uit. Alle andere sterren komen op en gaan onder, en elke dag vindt de opkomst en ondergang van elke ster 4 minuten eerder plaats dan op de vorige dag. Sommige sterren en sterrenbeelden komen 's nachts aan de hemel op wintertijd- we noemen ze "winter", en anderen - "zomer".

Het zicht op de hemelbol wordt dus bepaald door drie keer: het tijdstip van de dag dat verband houdt met de rotatie van de aarde; tijd van het jaar geassocieerd met circulatie rond de zon; een tijdperk geassocieerd met precessie (hoewel het laatste effect nauwelijks waarneembaar is "met het oog", zelfs in 100 jaar).

Coördinatie systemen.

Bestaan verschillende manieren om de positie van objecten op de hemelbol aan te geven. Elk van hen is geschikt voor taken van een bepaald type.

Alt-azimut systeem.

Om de positie van een object aan de hemel aan te geven ten opzichte van de aardse objecten die de waarnemer omringen, wordt een "alt-azimut" of "horizontaal" coördinatensysteem gebruikt. Het geeft de hoekafstand van het object boven de horizon aan, genaamd "hoogte", evenals zijn "azimut" - de hoekafstand langs de horizon van een voorwaardelijk punt tot een punt direct onder het object. In de astronomie wordt de azimut gemeten van een punt zuid naar west, en in geodesie en navigatie van een punt noord naar oost. Daarom moet u, voordat u de azimut gebruikt, uitzoeken in welk systeem het is aangegeven. Het punt aan de hemel direct boven het hoofd heeft een hoogte van 90 ° en wordt het "zenith" genoemd, en het punt er diametraal tegenover (onder de voeten) wordt het "nadir" genoemd. Voor veel taken is een grote cirkel van de hemelbol, de "hemelmeridiaan" genoemd, belangrijk; het gaat door het zenit, nadir en hemelpolen, en kruist de horizon op punten naar het noorden en zuiden.

equatoriaal systeem.

Door de rotatie van de aarde bewegen sterren constant ten opzichte van de horizon en kardinale punten, en hun coördinaten in horizontaal systeem: Wijzigen. Maar voor sommige taken van de astronomie moet het coördinatensysteem onafhankelijk zijn van de positie van de waarnemer en het tijdstip van de dag. Zo'n systeem wordt "equatoriaal" genoemd; de coördinaten lijken op geografische breedte- en lengtegraden. Daarin stelt het vlak van de evenaar van de aarde, uitgebreid tot het snijpunt met de hemelbol, de hoofdcirkel in - de "hemelevenaar". De "declinatie" van een ster lijkt op de breedtegraad en wordt gemeten door de hoekafstand ten noorden of ten zuiden van de hemelevenaar. Als de ster precies op het zenit zichtbaar is, dan is de breedtegraad van de waarnemingsplaats gelijk aan de declinatie van de ster. Geografische lengtegraad komt overeen met de "juiste klimming" van de ster. Het wordt gemeten ten oosten van het snijpunt van de ecliptica met de hemelevenaar, die de zon passeert in maart, op de dag van het begin van de lente op het noordelijk halfrond en de herfst op het zuidelijk halfrond. Dit punt, belangrijk voor de astronomie, wordt het "eerste punt van Ram" of het "punt van de lente-equinox" genoemd en wordt aangeduid met het teken. Rechte klimmingswaarden worden meestal gegeven in uren en minuten, waarbij 24 uur wordt beschouwd als 360°.

Het equatoriale systeem wordt gebruikt bij het observeren met telescopen. De telescoop is zo geïnstalleerd dat hij van oost naar west kan draaien rond de as die naar de hemelpool is gericht, en zo de rotatie van de aarde compenseert.

andere systemen.

Voor sommige doeleinden worden ook andere coördinatenstelsels op de hemelbol gebruikt. Bij het bestuderen van de beweging van lichamen in het zonnestelsel gebruiken ze bijvoorbeeld een coördinatensysteem waarvan het hoofdvlak het vlak van de baan van de aarde is. De structuur van de Melkweg wordt bestudeerd in een coördinatensysteem, waarvan het hoofdvlak het equatoriale vlak van de Melkweg is, aan de hemel weergegeven door een cirkel die langs de Melkweg loopt.

Vergelijking van coördinatenstelsels.

De belangrijkste details van het horizontale en equatoriale systeem zijn weergegeven in de figuren. In de tabel worden deze systemen vergeleken met het geografische coördinatensysteem.

Overgang van het ene systeem naar het andere.

Vaak is het nodig om de equatoriale coördinaten te berekenen uit de alt-azimutcoördinaten van een ster en vice versa. Om dit te doen, is het noodzakelijk om het moment van observatie en de positie van de waarnemer op aarde te kennen. Wiskundig wordt het probleem opgelost met behulp van een bolvormige driehoek met hoekpunten op het zenit, de noordelijke hemelpool en de ster X; het wordt de "astronomische driehoek" genoemd.

De hoek met een hoekpunt op de noordpool van de wereld tussen de meridiaan van de waarnemer en de richting naar een willekeurig punt van de hemelbol wordt de 'uurhoek' van dit punt genoemd; het wordt gemeten ten westen van de meridiaan. De uurhoek van de lente-equinox, uitgedrukt in uren, minuten en seconden, wordt op het waarnemingspunt "siderische tijd" (Si. T. - sterrentijd) genoemd. En aangezien de rechte klimming van een ster ook de poolhoek is tussen de richting ernaartoe en de lente-equinox, is de sterrentijd gelijk aan de rechte klimming van alle punten die op de meridiaan van de waarnemer liggen.

Dus de uurhoek van elk punt op de hemelbol is gelijk aan het verschil tussen sterrentijd en zijn rechte klimming:

Laat de breedtegraad van de waarnemer zijn j. Gezien de equatoriale coördinaten van een ster a en d, dan zijn horizontale coördinaten a en kan worden berekend met behulp van de volgende formules:

Je kunt ook het omgekeerde probleem oplossen: volgens de gemeten waarden a en h, de tijd kennen, berekenen a en d. declinatie d wordt direct berekend uit de laatste formule, vervolgens wordt uit de voorlaatste berekend H, en vanaf de eerste, als de sterrentijd bekend is, dan a.

Vertegenwoordiging van de hemelbol.

Eeuwenlang hebben wetenschappers gezocht beste manieren voorstellingen van de hemelbol voor zijn studie of demonstratie. Er werden twee soorten modellen voorgesteld: tweedimensionaal en driedimensionaal.

De hemelbol kan op een vlak worden afgebeeld op dezelfde manier als de bolvormige aarde op kaarten. In beide gevallen moet gekozen worden voor een geometrisch projectiesysteem. De eerste poging om secties van de hemelbol op een vlak weer te geven was grottekeningen stellaire configuraties in de grotten van oude mensen. Tegenwoordig zijn er verschillende sterrenkaarten gepubliceerd in de vorm van handgetekende of fotografische sterrenatlassen die de hele hemel bestrijken.

Oude Chinese en Griekse astronomen vertegenwoordigden de hemelbol in een model dat bekend staat als de "armillairsfeer". Het bestaat uit metalen cirkels of ringen die met elkaar zijn verbonden om de belangrijkste cirkels van de hemelbol te laten zien. Nu worden vaak stellaire bollen gebruikt, waarop de posities van de sterren en de hoofdcirkels van de hemelbol zijn gemarkeerd. Armillairbollen en globes hebben een gemeenschappelijk nadeel: de positie van de sterren en de markeringen van de cirkels zijn gemarkeerd op hun buitenste, bolle kant, die we van buitenaf bekijken, terwijl we naar de lucht "van binnenuit" kijken, en de sterren lijken ons aan de holle kant van de hemelbol te zijn geplaatst. Dit leidt soms tot verwarring in de bewegingsrichtingen van sterren en sterrenbeeldfiguren.

Het planetarium geeft de meest realistische weergave van de hemelbol. De optische projectie van sterren op een halfbolvormig scherm van binnenuit maakt het mogelijk om het uiterlijk van de lucht en allerlei bewegingen van de armaturen erop zeer nauwkeurig weer te geven.

Hulp hemelbol

Coördinatensystemen gebruikt in geodetische astronomie

Geografische breedte- en lengtegraden van punten op het aardoppervlak en azimuts van richtingen worden bepaald op basis van waarnemingen van hemellichamen - de zon en de sterren. Om dit te doen, is het noodzakelijk om de positie van de armaturen te kennen, zowel ten opzichte van de aarde als ten opzichte van elkaar. De posities van de armaturen kunnen in doelmatig gekozen coördinatenstelsels worden ingesteld. Zoals uit de analytische meetkunde bekend is, kun je voor het bepalen van de positie van de ster s het rechthoekige cartesiaanse coördinatenstelsel XYZ of polair a,b, R (afb. 1).

In een rechthoekig coördinatensysteem wordt de positie van de ster s bepaald door drie lineaire coördinaten X, Y, Z. In het poolcoördinatensysteem wordt de positie van de ster s gegeven door één lineaire coördinaat, de straalvector R = s en twee hoekige: de hoek a tussen de X-as en de projectie van de straalvector op het XOY-coördinatenvlak, en de hoek b tussen het XOY-coördinatenvlak en de straalvector R. De relatie tussen rechthoekige en poolcoördinaten wordt beschreven door de formules

X=R omdat b omdat a,

Y=R omdat b zonde a,

Z=R zonde b,

waar R= .

Deze systemen worden gebruikt in gevallen waar de lineaire afstanden R = Os tot hemellichamen bekend zijn (bijvoorbeeld voor de zon, maan, planeten, kunstmatige satellieten Aarde). Voor veel armaturen die buiten worden waargenomen, zonnestelsel, deze afstanden zijn ofwel extreem groot in vergelijking met de straal van de aarde, ofwel onbekend. Om de oplossing van astronomische problemen te vereenvoudigen en afstanden tot de armaturen te vermijden, wordt aangenomen dat alle armaturen zich op een willekeurige, maar op dezelfde afstand van de waarnemer bevinden. Meestal wordt deze afstand gelijk aan één genomen, waardoor de positie van de armaturen in de ruimte niet door drie, maar door twee hoekcoördinaten a en b van het poolstelsel kan worden bepaald. Het is bekend dat de verzameling punten die op gelijke afstand van een bepaald punt "O" liggen, een bol is die op dit punt is gecentreerd.

Hulp hemelbol - een denkbeeldige bol met willekeurige straal of eenheidsstraal waarop beelden van hemellichamen worden geprojecteerd (Fig. 2). De positie van elk lichaam s op de hemelbol wordt bepaald met behulp van twee bolcoördinaten, a en b:

x= omdat b omdat a,

y= omdat b zonde a,

z= zonde b.

Afhankelijk van waar het middelpunt van de hemelbol O zich bevindt, zijn er:

1)topocentrisch hemelbol - het centrum bevindt zich op het aardoppervlak;

2)geocentrisch hemelbol - het centrum valt samen met het massamiddelpunt van de aarde;

3)heliocentrisch de hemelbol - het centrum is uitgelijnd met het centrum van de zon;

4) barycentrisch hemelbol - het centrum bevindt zich in het zwaartepunt van het zonnestelsel.

De belangrijkste cirkels, punten en lijnen van de hemelbol worden getoond in Fig.3.

Een van de belangrijkste richtingen ten opzichte van het aardoppervlak is de richting schietlood, of zwaartekracht op het waarnemingspunt. Deze richting snijdt de hemelbol op twee diametraal tegenovergestelde punten - Z en Z. Het Z-punt ligt boven het middelpunt en heet zenit, Z" - onder het midden en heet nadir.

Teken door het middelpunt een vlak loodrecht op het schietlood ZZ". De grootcirkel NESW die door dit vlak wordt gevormd, heet hemelse (ware) of astronomische horizon. Dit is het hoofdvlak van het topocentrische coördinatenstelsel. Het heeft vier punten S, W, N, E, waar S is zuidpunt,N- noordelijk punt, W- punt van het westen, E- punt van het Oosten. De rechte lijn NS heet middag lijn.

De rechte lijn P N P S , getrokken door het middelpunt van de hemelbol evenwijdig aan de rotatie-as van de aarde, wordt genoemd as van de wereld. Punten P N - noordpool van de wereld; ps- zuidpool van de wereld. Rond de as van de wereld is er een zichtbare dagelijkse beweging van de hemelbol.

Laten we een vlak tekenen door het middelpunt, loodrecht op de as van de wereld P N P S . De grootcirkel QWQ "E, gevormd als resultaat van het snijpunt van dit vlak van de hemelbol, heet hemelse (astronomische) evenaar. Hier is Q het hoogste punt van de evenaar(boven de horizon), Q "- het laagste punt van de evenaar(onder de horizon). De hemelevenaar en de hemelhorizon snijden elkaar in de punten W en E.

Het vlak P N ZQSP S Z "Q" N, dat een loodlijn en de as van de wereld bevat, heet ware (hemelse) of astronomische meridiaan. Dit vlak is evenwijdig aan het vlak van de meridiaan van de aarde en loodrecht op het vlak van de horizon en de evenaar. Het wordt het initiële coördinatenvlak genoemd.

Teken door ZZ "een verticaal vlak loodrecht op de hemelmeridiaan. De resulterende cirkel ZWZ" E heet eerste verticale.

De grote cirkel ZsZ" waarlangs het verticale vlak dat door het licht s gaat de hemelbol snijdt, wordt genoemd verticaal of rond de hoogten van de lamp.

De grootcirkel P N sP S die door de ster loodrecht op de hemelevenaar gaat, heet rond de declinatie van het licht.

De kleine cirkel nsn", die door de ster evenwijdig aan de hemelevenaar gaat, heet dagelijkse parallel. De zichtbare dagelijkse beweging van de armaturen vindt plaats langs de dagelijkse parallellen.

De kleine cirkel asa "die door het licht parallel aan de hemelhorizon gaat, wordt genoemd" cirkel van gelijke hoogte, of almucantarat.

In de eerste benadering kan de baan van de aarde worden beschouwd als een vlakke curve - een ellips, in een van de brandpunten waarvan de zon is. Het vlak van de ellips genomen als de baan van de aarde , een vliegtuig genoemd ecliptica.

In de bolastronomie is het gebruikelijk om te praten over schijnbare jaarlijkse beweging van de zon. De grote cirkel ЕgЕ "d, waarlangs de schijnbare beweging van de zon gedurende het jaar plaatsvindt, wordt genoemd ecliptica. Het vlak van de ecliptica helt met het vlak van de hemelevenaar onder een hoek die ongeveer gelijk is aan 23,5 0 . Op afb. 4 getoond:

g is het lentepunt;

d is het punt van de herfst-equinox;

E is het punt van de zomerzonnewende; E" - het punt van de winterzonnewende; R N R S - de as van de ecliptica; R N - de noordpool van de ecliptica; R S - de zuidpool van de ecliptica; e - de helling van de ecliptica naar de evenaar.

Willekeurige straal waarop worden geprojecteerd hemellichamen: dient voor het oplossen van verschillende astrometrische problemen. Het oog van de waarnemer wordt genomen als het middelpunt van de hemelbol; in dit geval kan de waarnemer zich zowel op het aardoppervlak als op andere punten in de ruimte bevinden (hij kan bijvoorbeeld naar het middelpunt van de aarde worden verwezen). Voor een aardse waarnemer reproduceert de rotatie van de hemelbol de dagelijkse beweging van de hemellichten.

Elk hemellichaam komt overeen met een punt op de hemelbol waar het wordt gekruist door een rechte lijn die het middelpunt van de bol verbindt met het middelpunt van het licht. Bij het bestuderen van de posities en schijnbare bewegingen van de armaturen op de hemelbol, wordt een of ander systeem van bolcoördinaten gekozen. Berekeningen van de posities van de lichamen op de hemelbol worden gemaakt met behulp van hemelmechanica en sferische trigonometrie en zijn het onderwerp van sferische astronomie.

Verhaal

Het concept van de hemelbol ontstond in de oudheid; het was gebaseerd op de visuele indruk van het bestaan ​​van een gewelfd firmament. Deze indruk is te wijten aan het feit dat, als gevolg van de enorme afstand van de hemellichamen, het menselijk oog de verschillen in de afstand tot hen niet kan waarderen, en ze lijken even ver weg. Bij de oude volkeren werd dit geassocieerd met de aanwezigheid van een echte bol die de hele wereld begrenst en talloze sterren op het oppervlak draagt. Volgens hen was de hemelbol dus het belangrijkste element van het universum. met ontwikkeling wetenschappelijke kennis zo'n uitzicht op de hemelbol viel weg. De geometrie van de hemelbol die in de oudheid is vastgelegd, heeft als resultaat van ontwikkeling en verbetering een moderne vorm gekregen, waarin het wordt gebruikt in de astrometrie.

Elementen van de hemelbol

Loodlijn en aanverwante concepten

schietlood(of verticale lijn) - een rechte lijn die door het middelpunt van de hemelbol gaat en samenvalt met de richting van het schietlood op het waarnemingspunt. De loodlijn snijdt het oppervlak van de hemelbol op twee punten - zenit boven het hoofd van de waarnemer en nadir onder de voeten van de waarnemer.

Ware (wiskundige of astronomische) horizon- een grootcirkel van de hemelbol, waarvan het vlak loodrecht staat op het schietlood. De ware horizon verdeelt het oppervlak van de hemelbol in twee hemisferen: zichtbaar halfrond met de top op het zenit en onzichtbaar halfrond met de top op het dieptepunt. De ware horizon valt niet samen met de schijnbare horizon vanwege de hoogte van het observatiepunt erboven aardoppervlak, evenals door de kromming van lichtstralen in de atmosfeer.

hoogte cirkel, of verticaal, armaturen - een grote halve cirkel van de hemelbol, die door het licht, zenit en nadir gaat. Almuqantarat(arab. "cirkel van gelijke hoogte") - een kleine cirkel van de hemelbol, waarvan het vlak evenwijdig is aan het vlak van de wiskundige horizon. Hoogtecirkels en almucantarata vormen een coördinatenraster dat de horizontale coördinaten van de lamp bepaalt.

Dagelijkse rotatie van de hemelbol en aanverwante concepten

wereld as- een denkbeeldige lijn die door het centrum van de wereld gaat, waaromheen de hemelbol draait. De as van de wereld snijdt het oppervlak van de hemelbol op twee punten - noordpool van de wereld en zuidpool van de wereld. De rotatie van de hemelbol vindt plaats tegen de klok in rond de noordpool, gezien vanaf de binnenkant van de hemelbol.

hemelevenaar- een grootcirkel van de hemelbol, waarvan het vlak loodrecht staat op de as van de wereld en door het middelpunt van de hemelbol gaat. De hemelevenaar verdeelt de hemelbol in twee hemisferen: noordelijk en zuidelijk.

Luminaire declinatiecirkel- een grote cirkel van de hemelbol, die door de polen van de wereld en dit licht gaat.

Dagelijkse parallel- een kleine cirkel van de hemelbol, waarvan het vlak evenwijdig is aan het vlak van de hemelevenaar. De zichtbare dagelijkse bewegingen van de armaturen vinden plaats langs dagelijkse parallellen. Declinatiecirkels en dagelijkse parallellen vormen een coördinatenraster op de hemelbol dat de equatoriale coördinaten van de ster bepaalt.

Termen geboren op het snijpunt van de concepten "Loodlijn" en "Rotatie van de hemelbol"

De hemelevenaar snijdt de wiskundige horizon op oostpunt en West punt. Het punt van het oosten is het punt waarin de punten van de roterende hemelbol uit de horizon oprijzen. De hoogte halve cirkel die door het oostpunt gaat heet eerste verticale.

hemelmeridiaan- een grote cirkel van de hemelbol, waarvan het vlak door het schietlood en de as van de wereld gaat. De hemelmeridiaan verdeelt het oppervlak van de hemelbol in twee hemisferen: oostelijk halfrond en westelijk halfrond.

middag lijn- de snijlijn van het vlak van de hemelmeridiaan en het vlak van de wiskundige horizon. De middaglijn en de hemelmeridiaan kruisen de wiskundige horizon op twee punten: noordelijk punt en zuidpunt. Het noordpunt is het punt dat het dichtst bij de noordpool van de wereld ligt.

Jaarlijkse beweging van de zon in de hemelbol en aanverwante concepten

Ecliptica- een grote cirkel van de hemelbol, waarlangs de schijnbare jaarlijkse beweging van de zon plaatsvindt. Het vlak van de ecliptica snijdt het vlak van de hemelevenaar onder een hoek ε = 23°26".

De twee punten waar de ecliptica de hemelevenaar snijdt, worden de equinoxen genoemd. BIJ lente-equinox punt De zon gaat in haar jaarlijkse beweging van het zuidelijk halfrond van de hemelbol naar het noordelijk; in punt van de herfst-equinox- van noordelijk halfrond naar het zuiden. De lijn die door deze twee punten gaat heet equinoxen. Twee punten op de ecliptica die 90 ° verwijderd zijn van de equinoxen en dus zo ver mogelijk van de hemelevenaar, worden zonnewendepunten genoemd. Punt van de zomerzonnewende gelegen op het noordelijk halfrond winterzonnewende punt- in zuidelijk halfrond. Deze vier punten worden aangegeven door de symbolen van de dierenriem, overeenkomend met

§ 48. Hemelbol. Basispunten, lijnen en cirkels op de hemelbol

Beschouw de hoofdpunten en cirkels van de hemelbol, waarvan het middelpunt het oog van de waarnemer is (Fig. 72). Trek een loodlijn door het middelpunt van de hemelbol. De snijpunten van het schietlood met de bol worden het zenit Z en het dieptepunt n genoemd.

Rijst. 72.

Een rechte lijn die door het middelpunt van de hemelbol evenwijdig aan de aardas gaat, wordt de as van de wereld genoemd. De snijpunten van de as van de wereld met de hemelbol heten de polen van de wereld. Een van de polen, die overeenkomt met de polen van de aarde, wordt de noordelijke hemelpool genoemd en wordt Pn genoemd, de andere wordt de zuidelijke hemelpool Ps genoemd.

Het vlak QQ" dat door het middelpunt van de hemelbol loodrecht op de as van de wereld gaat, heet vlak van de hemelevenaar. Dit vlak, dat de hemelbol snijdt, vormt een cirkel van een grote cirkel - hemelevenaar, die de hemelbol verdeelt in noordelijke en zuidelijke delen.

De grote cirkel van de hemelbol die door de polen van de wereld gaat, zenit en nadir, wordt genoemd meridiaan van de waarnemer PN nPsZ. De as van de wereld verdeelt de meridiaan van de waarnemer in middag PN ZPs en middernacht PN nPs delen.

De meridiaan van de waarnemer snijdt de ware horizon op twee punten: het noordpunt N en het zuidpunt S. De rechte lijn die het noord- en zuidpunt verbindt, heet middag lijn.

Als je vanuit het middelpunt van de bol naar punt N kijkt, dan is het oostpunt O st aan de rechterkant en het westpunt W aan de linkerkant. Kleine cirkels van de hemelbol aa "parallel aan het vlak van de ware horizon worden genoemd almucantaraten; kleine bb" evenwijdig aan het vlak van de hemelevenaar, - hemelse parallellen.

Cirkels van de hemelbol Zon die door het zenit en nadir gaan, worden genoemd verticalen. De verticaal die door de punten oost en west gaat, wordt de eerste verticaal genoemd.

Cirkels van de hemelbol PNoP's die door de hemelpolen gaan heten declinatie cirkels.

De meridiaan van de waarnemer is zowel een verticale als een declinatiecirkel. Het verdeelt de hemelbol in twee delen - oostelijk en westelijk.

De pool van de wereld, die zich boven de horizon (onder de horizon) bevindt, wordt de verhoogde (verlaagde) pool van de wereld genoemd. De naam van de verhoogde pool van de wereld is altijd dezelfde naam met de naam van de breedtegraad van de plaats.

De as van de wereld met het vlak van de ware horizon maakt een hoek gelijk aan geografische breedtegraad van de plaats.

De positie van de armaturen op de hemelbol wordt bepaald met behulp van bolvormige coördinatenstelsels. In de nautische astronomie worden horizontale en equatoriale coördinatenstelsels gebruikt.