Lucrări de laborator „Elemente de bază ale sferei cereşti. Prelegere despre astronomie - Sfera cerească, punctele sale principale

Sfera cerească este o sferă imaginară de rază arbitrară folosită în astronomie pentru a descrie pozițiile relative ale stelelor pe cer. Pentru simplitatea calculelor, raza sa este luată egală cu unitatea; centrul sferei cerești, în funcție de problema care se rezolvă, se combină cu pupila observatorului, cu centrul Pământului, Lunii, Soarelui sau, în general, cu un punct arbitrar din spațiu.

Conceptul de sferă cerească a apărut în antichitate. S-a bazat pe impresia vizuală a existenței unei cupole de cristal a cerului, pe care stelele păreau să fie fixate. Sfera cerească în viziunea popoarelor antice era element esential Univers. Odată cu dezvoltarea astronomiei, o astfel de vedere a sferei cerești a dispărut. Cu toate acestea, geometria sferei cerești stabilită în antichitate, ca urmare a dezvoltării și îmbunătățirii, a primit aspect modern, în care pentru comoditatea diferitelor calcule și este utilizat în astrometrie.

Să luăm în considerare sfera cerească așa cum apare observatorului la latitudini medii față de suprafața Pământului (Fig. 1).

Două linii drepte, a căror poziţie poate fi stabilită experimental cu ajutorul instrumentelor fizice şi astronomice, joacă un rol important în definirea conceptelor legate de sfera cerească. Primul dintre ele este un plumb; este o linie dreaptă care coincide într-un punct dat cu direcția gravitației. Această linie, trasată prin centrul sferei cerești, o traversează în două puncte diametral opuse: cel de sus se numește zenit, cel de jos se numește nadir. Planul care trece prin centrul sferei cerești perpendicular pe plumb se numește planul orizontului matematic (sau adevărat). Linia de intersecție a acestui plan cu sfera cerească se numește orizont.

A doua linie dreaptă este axa lumii - o linie dreaptă care trece prin centrul sferei cerești paralelă cu axa de rotație a Pământului; în jurul axei lumii există o rotație zilnică vizibilă a întregului cer. Punctele de intersecție ale axei lumii cu sfera cerească se numesc Polul Nord și Sud al lumii. Cea mai vizibilă dintre stele din apropierea Polului Nord al lumii este Steaua Polară. Nu există stele strălucitoare în apropierea Polului Sud al lumii.

Planul care trece prin centrul sferei cerești perpendicular pe axa lumii se numește planul ecuatorului ceresc. Linia de intersecție a acestui plan cu sfera cerească se numește ecuator ceresc.

Amintiți-vă că cercul, care se obține prin încrucișarea sferei cerești cu un plan care trece prin centrul ei, se numește în matematică cerc mare, iar dacă planul nu trece prin centru, atunci se obține un cerc mic. Orizontul și ecuatorul ceresc sunt cercuri mari ale sferei cerești și o împart în două emisfere egale. Orizontul împarte sfera cerească în emisfere vizibile și invizibile. Ecuatorul ceresc îl împarte în emisfera nordică și respectiv sudică.

Odată cu rotația zilnică a firmamentului, luminarii se rotesc în jurul axei lumii, descriind cercuri mici pe sfera cerească, numite paralele zilnice; luminarii, îndepărtați la 90 ° de polii lumii, se deplasează de-a lungul cercului cel mare al sferei cerești - ecuatorul ceresc.

După ce am definit linia de plumb și axa lumii, nu este dificil să definim toate celelalte planuri și cercuri ale sferei cerești.

Planul care trece prin centrul sferei cerești, în care se află simultan atât plumbul, cât și axa lumii, se numește planul meridianului ceresc. Cercul cel mare de la intersecția acestui plan al sferei cerești se numește meridianul ceresc. Cel al punctelor de intersecție a meridianului ceresc cu orizontul, care este mai aproape de Polul Nord al lumii, se numește punctul de nord; diametral opus - punctul de sud. Linia care trece prin aceste puncte este linia amiezii.

Punctele de pe orizont care se află la 90° de la nord și sud se numesc est și vest. Aceste patru puncte sunt numite punctele principale ale orizontului.

Avioanele care trec printr-un plumb traversează sfera cerească în cercuri mari și se numesc verticale. Meridianul ceresc este una dintre verticale. Verticala perpendiculară pe meridian și care trece prin punctele de est și vest se numește prima verticală.

Prin definiție, cele trei planuri principale - orizontul matematic, meridianul ceresc și prima verticală - sunt reciproc perpendiculare. Planul ecuatorului ceresc este perpendicular doar pe planul meridianului ceresc, formându-se cu planul orizontului unghi diedru. La polii geografici ai Pământului, planul ecuatorului ceresc coincide cu planul orizontului, iar la ecuatorul Pământului devine perpendicular pe acesta. În primul caz, la polii geografici ai Pământului, axa lumii coincide cu un fir de plumb, iar oricare dintre verticale poate fi luată drept meridian ceresc, în funcție de condițiile sarcinii în cauză. În al doilea caz, la ecuator, axa lumii se află în planul orizontului și coincide cu linia de la amiază; În acest caz, Polul Nord al Lumii coincide cu punctul de nord, iar Polul Sud al Lumii coincide cu punctul de sud (vezi Fig.).

Când se folosește sfera cerească, al cărei centru este aliniat cu centrul Pământului sau cu un alt punct din spațiu, apar și o serie de caracteristici, dar principiul introducerii conceptelor de bază - orizontul, meridianul ceresc, primul verticală, ecuatorul ceresc etc. - rămâne la fel.

Planurile și cercurile principale ale sferei cerești sunt utilizate în introducerea coordonatelor cerești orizontale, ecuatoriale și ecliptice, precum și în descrierea caracteristicilor rotației zilnice vizibile a stelelor.

Cercul cel mare format prin intersecția sferei cerești cu un plan care trece prin centrul său și paralel cu planul orbitei pământului se numește ecliptică. Mișcarea anuală aparentă a Soarelui are loc de-a lungul eclipticii. Punctul de intersecție al eclipticii cu ecuatorul ceresc, la care Soarele trece din emisfera sudică a sferei cerești în cea nordică, se numește echinocțiul de primăvară. Punctul opus al sferei cerești se numește echinocțiul de toamnă. O linie dreaptă care trece prin centrul sferei cerești perpendiculară pe planul eclipticii intersectează sfera la doi poli ecliptici: Polul Nord în emisfera nordică și polul sud în emisfera sudică.

Conținutul articolului

SFERA CELESTIALA. Când observăm cerul, toate obiectele astronomice par a fi situate pe o suprafață în formă de cupolă, în centrul căreia se află observatorul. Această cupolă imaginară formează jumătatea superioară a unei sfere imaginare, care este numită „sfera cerească”. Joacă un rol fundamental în indicarea poziției obiectelor astronomice.

Deși Luna, planetele, Soarele și stelele sunt situate la distanțe diferite de noi, chiar și cele mai apropiate dintre ele sunt atât de departe încât nu putem estima distanța lor cu ochiul. Direcția către stea nu se schimbă pe măsură ce ne deplasăm pe suprafața Pământului. (Adevărat, se schimbă ușor pe măsură ce Pământul se mișcă de-a lungul orbitei sale, dar această schimbare paralactică poate fi observată doar cu ajutorul celor mai precise instrumente.)

Ni se pare că sfera cerească se rotește, din moment ce luminarii se ridică în est și se pun în vest. Motivul pentru aceasta este rotația Pământului de la vest la est. Rotația aparentă a sferei cerești are loc în jurul unei axe imaginare care continuă axa de rotație a pământului. Această axă intersectează sfera cerească în două puncte, numite „polii lumii” nord și sud. Polul nord ceresc se află la aproximativ un grad de Steaua Nordului și nu există stele strălucitoare în apropierea polului sudic.

Axa de rotație a Pământului este înclinată cu aproximativ 23,5 ° față de perpendiculara trasată pe planul orbitei pământului (față de planul eclipticii). Intersecția acestui plan cu sfera cerească dă un cerc - ecliptica, calea aparentă a Soarelui într-un an. Orientarea axei pământului în spațiu aproape că nu se schimbă. Așadar, în fiecare an, în iunie, când capătul nordic al axei este înclinat spre Soare, se ridică sus pe cer în emisfera nordică, unde zilele devin lungi și nopțile scurte. După ce s-a mutat pe partea opusă a orbitei în decembrie, Pământul se întoarce spre Soare cu emisfera sudică, iar în nordul nostru zilele devin scurte și nopțile lungi.

Cu toate acestea, sub influența atracției solare și lunare, orientarea axei pământului se schimbă încă treptat. Mișcarea principală a axei, cauzată de influența Soarelui și a Lunii asupra umflăturii ecuatoriale a Pământului, se numește precesiune. Ca urmare a precesiei, axa pământului se rotește încet în jurul perpendicularei pe planul orbital, descriind un con cu o rază de 23,5° în 26 de mii de ani. Din acest motiv, în câteva secole polul nu va mai fi lângă Steaua Polară. În plus, axa Pământului face mici fluctuații, numite nutație și asociate cu elipticitatea orbitelor Pământului și Lunii, precum și cu faptul că planul orbitei lunare este ușor înclinat față de planul orbitei Pământului.

După cum știm deja, aspectul sferei cerești în timpul nopții se modifică din cauza rotației Pământului în jurul axei sale. Dar chiar dacă observați cerul în același timp pe parcursul anului, aspectul lui se va schimba din cauza rotației Pământului în jurul Soarelui. Este nevoie de aprox. 365 1/4 zile - aproximativ un grad pe zi. Apropo, o zi, sau mai degrabă o zi solară, este timpul în care Pământul se rotește o dată în jurul axei sale în raport cu Soarele. Constă în timpul necesar pentru ca Pământul să se rotească în jurul stelelor („zi siderale”), plus o perioadă mică de timp - aproximativ patru minute - pentru a compensa mișcarea orbitală a Pământului cu un grad pe zi. Astfel, într-un an cca. 365 1/4 zile solare si ok. 366 1/4 stea.

Când sunt privite dintr-un anumit punct de pe Pământ, stelele situate în apropierea polilor fie sunt întotdeauna deasupra orizontului, fie nu se ridică niciodată deasupra acestuia. Toate celelalte stele răsare și apune, iar în fiecare zi răsărirea și apusul fiecărei stele au loc cu 4 minute mai devreme decât în ​​ziua precedentă. Unele stele și constelații se ridică pe cer noaptea timp de iarna- le numim "iarna", iar altele - "vara".

Astfel, vederea sferei cerești este determinată de trei ori: ora din zi asociată cu rotația Pământului; perioada anului asociată cu circulația în jurul soarelui; o epocă asociată cu precesiunea (deși ultimul efect este greu de observat „cu ochii” chiar și în 100 de ani).

Sisteme de coordonate.

Exista diferite căi pentru a indica poziția obiectelor pe sfera cerească. Fiecare dintre ele este potrivit pentru sarcini de un anumit tip.

Sistem alt-azimutal.

Pentru a indica poziția unui obiect pe cer în raport cu obiectele pământești din jurul observatorului, se folosește un sistem de coordonate „alt-azimut” sau „orizontal”. Indică distanța unghiulară a obiectului deasupra orizontului, numită „altitudine”, precum și „azimutul” acestuia - distanța unghiulară de-a lungul orizontului de la un punct condiționat până la un punct direct sub obiect. În astronomie, azimutul se măsoară dintr-un punct de la sud la vest, iar în geodezie și navigație, dintr-un punct de la nord la est. Prin urmare, înainte de a utiliza azimutul, trebuie să aflați în ce sistem este indicat. Punctul din cer direct deasupra capului are o înălțime de 90 ° și se numește „zenit”, iar punctul diametral opus acestuia (sub picioare) se numește „nadir”. Pentru multe sarcini, un cerc mare al sferei cerești, numit „meridianul ceresc” este important; trece prin zenit, nadir și polii cerești și traversează orizontul în puncte de nord și de sud.

sistem ecuatorial.

Datorită rotației Pământului, stelele se mișcă constant în raport cu orizont și puncte cardinale, iar coordonatele lor în sistem orizontal Schimbare. Dar pentru unele sarcini ale astronomiei, sistemul de coordonate trebuie să fie independent de poziția observatorului și de ora din zi. Un astfel de sistem se numește „ecuatorial”; coordonatele sale seamănă cu latitudini și longitudini geografice. În el, planul ecuatorului Pământului, extins până la intersecția cu sfera cerească, stabilește cercul principal - „ecuatorul ceresc”. „Declinația” unei stele seamănă cu latitudinea și este măsurată prin distanța sa unghiulară la nord sau la sud de ecuatorul ceresc. Dacă steaua este vizibilă exact la zenit, atunci latitudinea locului de observație este egală cu declinația stelei. Longitudinea geografică corespunde „ascensiunii drepte” a stelei. Se măsoară la est de punctul de intersecție al eclipticii cu ecuatorul ceresc, pe care Soarele îl trece în martie, în ziua începutului primăverii în emisfera nordică și toamna în sud. Acest punct, important pentru astronomie, este numit „primul punct al Berbecului”, sau „punctul echinocțiului de primăvară”, și este notat prin semn. Valorile ascensiunii drepte sunt de obicei date în ore și minute, considerând 24 de ore ca 360°.

Sistemul ecuatorial este folosit la observarea cu telescoape. Telescopul este instalat astfel încât să se poată roti de la est la vest în jurul axei îndreptate către polul ceresc, compensând astfel rotația Pământului.

alte sisteme.

În unele scopuri, sunt folosite și alte sisteme de coordonate pe sfera cerească. De exemplu, atunci când studiază mișcarea corpurilor în sistemul solar, ei folosesc un sistem de coordonate al cărui plan principal este planul orbitei pământului. Structura Galaxiei este studiată într-un sistem de coordonate, al cărui plan principal este planul ecuatorial al Galaxiei, reprezentat pe cer printr-un cerc care trece de-a lungul Căii Lactee.

Compararea sistemelor de coordonate.

Cele mai importante detalii ale sistemelor orizontale și ecuatoriale sunt prezentate în figuri. În tabel, aceste sisteme sunt comparate cu sistemul de coordonate geografice.

Trecerea de la un sistem la altul.

Adesea este nevoie să se calculeze coordonatele ecuatoriale din coordonatele alt-azimutale ale unei stele și invers. Pentru a face acest lucru, este necesar să cunoaștem momentul observației și poziția observatorului pe Pământ. Matematic, problema se rezolvă folosind un triunghi sferic cu vârfuri la zenit, polul nord ceresc și steaua X; se numește „triunghi astronomic”.

Unghiul cu un vârf la polul nord al lumii între meridianul observatorului și direcția către orice punct al sferei cerești se numește „unghiul orar” al acestui punct; se măsoară la vest de meridian. Unghiul orar al echinocțiului de primăvară, exprimat în ore, minute și secunde, se numește „timp sideral” (Si. T. – timp sideral) în punctul de observație. Și întrucât ascensiunea dreaptă a unei stele este, de asemenea, unghiul polar dintre direcția către ea și față de echinocțiul vernal, atunci timpul sideral este egal cu ascensiunea dreaptă a tuturor punctelor situate pe meridianul observatorului.

Astfel, unghiul orar al oricărui punct de pe sfera cerească este egal cu diferența dintre timpul sideral și ascensiunea sa dreaptă:

Fie latitudinea observatorului j. Având în vedere coordonatele ecuatoriale ale unei stele AȘi d, apoi coordonatele sale orizontale AȘi poate fi calculat folosind următoarele formule:

Puteți rezolva și problema inversă: în funcție de valorile măsurate AȘi h, cunoscând ora, calculează AȘi d. declinaţie d se calculează direct din ultima formulă, apoi din penultima se calculează H, iar din prima, dacă se cunoaște timpul sideral, atunci A.

Reprezentarea sferei cerești.

Timp de secole, oamenii de știință au căutat cele mai bune moduri reprezentări ale sferei cerești pentru studiul sau demonstrarea acesteia. Au fost propuse două tipuri de modele: bidimensionale și tridimensionale.

Sfera cerească poate fi înfățișată pe un plan în același mod în care este reprezentat Pământul sferic pe hărți. În ambele cazuri, trebuie selectat un sistem de proiecție geometrică. Prima încercare de a reprezenta secțiuni ale sferei cerești pe un plan a fost desene rupestre configurații stelare în peșterile oamenilor antici. În zilele noastre, există diverse hărți stelare publicate sub formă de atlase de stele desenate manual sau fotografice care acoperă întreg cerul.

Vechii astronomi chinezi și greci au reprezentat sfera cerească într-un model cunoscut sub numele de „sfera armilară”. Este format din cercuri sau inele metalice legate între ele astfel încât să arate cele mai importante cercuri ale sferei cerești. Acum se folosesc adesea globuri stelare, pe care sunt marcate pozițiile stelelor și cercurile principale ale sferei cerești. Sferele și globurile armilare au un dezavantaj comun: poziția stelelor și marcajele cercurilor sunt marcate pe latura lor exterioară, convexă, pe care o vedem din exterior, în timp ce privim cerul „din interior”, iar stele ni se par plasate pe latura concavă a sferei cereşti. Acest lucru duce uneori la confuzie în direcțiile de mișcare a stelelor și a figurilor constelațiilor.

Planetariul oferă cea mai realistă reprezentare a sferei cerești. Proiecția optică a stelelor pe un ecran emisferic din interior face posibilă reproducerea foarte precisă a aspectului cerului și a tot felul de mișcări ale luminilor de pe acesta.

Sferă cerească auxiliară

Sisteme de coordonate utilizate în astronomia geodezică

Latitudinile și longitudinele geografice ale punctelor de pe suprafața pământului și azimuturile direcțiilor sunt determinate din observațiile corpurilor cerești - Soarele și stelele. Pentru a face acest lucru, este necesar să se cunoască poziția luminilor atât față de Pământ, cât și unul față de celălalt. Pozițiile corpurilor de iluminat pot fi stabilite în sisteme de coordonate alese în mod adecvat. După cum se știe din geometria analitică, pentru a determina poziția stelei s, puteți utiliza sistemul de coordonate carteziene dreptunghiulare XYZ sau polar a,b, R (Fig. 1).

Într-un sistem de coordonate dreptunghiulare, poziția stelei s este determinată de trei coordonate liniare X, Y, Z. În sistemul de coordonate polar, poziția stelei s este dată de o coordonată liniară, vectorul rază R = Оs și două unghiulare: unghiul a dintre axa X și proiecția vectorului rază pe planul de coordonate XOY, iar unghiul b dintre planul de coordonate XOY și vectorul rază R. Relația dintre coordonatele dreptunghiulare și cele polare este descrisă de formulele

X=R cos b cos A,

Y=R cos b păcat A,

Z=R păcat b,

unde R= .

Aceste sisteme sunt utilizate în cazurile în care distanțele liniare R = Os față de corpurile cerești sunt cunoscute (de exemplu, pentru Soare, Lună, planete, sateliți artificiali Pământ). Cu toate acestea, pentru multe luminari observate în afara sistem solar, aceste distanțe sunt fie extrem de mari în comparație cu raza Pământului, fie necunoscute. Pentru a simplifica soluționarea problemelor astronomice și pentru a face fără distanțele față de corpuri de iluminat, se crede că toate luminatoarele sunt la o distanță arbitrară, dar la aceeași distanță de observator. De obicei, această distanță este luată egală cu unu, drept urmare poziția corpurilor de iluminat în spațiu poate fi determinată nu de trei, ci de două coordonate unghiulare a și b ale sistemului polar. Se știe că locul punctelor echidistante de un punct dat „O” este o sferă centrată în acest punct.

Sfera cereasca auxiliara - o sferă imaginară de rază arbitrară sau unitară pe care sunt proiectate imagini ale corpurilor cerești (Fig. 2). Poziția oricărui corp s pe sfera cerească este determinată folosind două coordonate sferice, a și b:

x= cos b cos A,

y= cos b păcat A,

z= păcat b.

În funcție de locul în care se află centrul sferei cerești O, există:

1)topocentric sferă cerească - centrul se află pe suprafața Pământului;

2)geocentric sferă cerească - centrul coincide cu centrul de masă al Pământului;

3)heliocentric sfera cerească - centrul este aliniat cu centrul Soarelui;

4) baricentric sferă cerească - centrul este situat în centrul de greutate al sistemului solar.

Cercurile, punctele și liniile principale ale sferei cerești sunt prezentate în Fig.3.

Una dintre direcțiile principale în raport cu suprafața Pământului este direcția plumb, sau gravitația în punctul de observație. Această direcție intersectează sfera cerească în două puncte diametral opuse - Z și Z. Punctul Z este deasupra centrului și se numește zenit, Z" - sub centru și se numește nadir.

Desenați prin centru un plan perpendicular pe plumbul ZZ". Cercul mare NESW format de acest plan se numește orizont ceresc (adevărat) sau astronomic. Acesta este planul principal al sistemului de coordonate topocentric. Are patru puncte S, W, N, E, unde S este punctul de sud,N- punctul nordic, W - punct al Occidentului, E- punctul de Est. Linia dreaptă NS se numește linia de amiază.

Linia dreaptă P N P S , trasată prin centrul sferei cerești paralelă cu axa de rotație a Pământului, se numește axa lumii. Puncte P N - polul nord al lumii; P S - polul sudic al lumii. În jurul axei Lumii există o mișcare zilnică vizibilă a sferei cerești.

Să desenăm un plan prin centru, perpendicular pe axa lumii P N P S . Cercul mare QWQ „E, format ca urmare a intersecției acestui plan al sferei cerești, se numește ecuatorul ceresc (astronomic).. Iată Q cel mai înalt punct al ecuatorului(deasupra orizontului), Q "- punctul cel mai de jos al ecuatorului(sub orizont). Ecuatorul ceresc și orizontul ceresc se intersectează în punctele W și E.

Planul P N ZQSP S Z "Q" N, care conține un plumb și axa Lumii, se numește meridianul adevărat (ceresc) sau astronomic. Acest plan este paralel cu planul meridianului pământului și perpendicular pe planul orizontului și al ecuatorului. Se numește plan de coordonate inițial.

Desenați prin ZZ „un plan vertical perpendicular pe meridianul ceresc. Cercul rezultat ZWZ” E se numește prima verticală.

Cercul mare ZsZ" de-a lungul căruia planul vertical care trece prin luminatorul s intersectează sfera cerească se numește vertical sau în jurul înălțimii luminii.

Se numește cercul mare P N sP S care trece prin steaua perpendiculară pe ecuatorul ceresc în jurul declinării luminii.

Se numește cercul mic nsn”, care trece prin steaua paralelă cu ecuatorul ceresc paralelă zilnică. Mișcarea zilnică vizibilă a luminilor are loc de-a lungul paralelelor zilnice.

Se numește cercul mic așa „care trece prin luminarul paralel cu orizontul ceresc cerc de înălțimi egale, sau almucantarat.

În prima aproximare, orbita Pământului poate fi luată ca o curbă plată - o elipsă, într-unul dintre focarele căreia se află Soarele. Planul elipsei luat ca orbita Pământului , numit avion ecliptic.

În astronomia sferică, se obișnuiește să se vorbească despre mișcarea anuală aparentă a soarelui. Cercul mare ЕgЕ "d, de-a lungul căruia apare mișcarea aparentă a Soarelui în timpul anului, se numește ecliptic. Planul eclipticii este înclinat față de planul ecuatorului ceresc la un unghi aproximativ egal cu 23,5 0 . Pe fig. 4 prezentate:

g este punctul echinocțiului de primăvară;

d este punctul echinocțiului de toamnă;

E este punctul solstițiului de vară; E" - punctul solstițiului de iarnă; R N R S - axa eclipticii; R N - polul nord al eclipticii; R S - polul sudic al eclipticii; e - înclinarea eclipticii față de ecuator.

Raza arbitrară pe care sunt proiectate corpuri cerești: servește la rezolvarea diferitelor probleme astrometrice. Ochiul observatorului este luat drept centru al sferei cerești; în acest caz, observatorul poate fi atât pe suprafața Pământului, cât și în alte puncte din spațiu (de exemplu, el poate fi referit la centrul Pământului). Pentru un observator terestru, rotația sferei cerești reproduce mișcarea zilnică a luminilor de pe cer.

Fiecare corp ceresc corespunde unui punct de pe sfera cerească în care este străbătut de o linie dreaptă care leagă centrul sferei de centrul luminii. Când se studiază pozițiile și mișcările aparente ale luminilor pe sfera cerească, se alege unul sau altul sistem de coordonate sferice. Calculele pozițiilor corpurilor pe sfera cerească se fac folosind mecanica cerească și trigonometria sferică și fac obiectul astronomiei sferice.

Poveste

Conceptul de sferă cerească a apărut în vremuri străvechi; s-a bazat pe impresia vizuală a existenței unui firmament bombat. Această impresie se datorează faptului că, ca urmare a îndepărtării enorme a corpurilor cerești, ochiul uman nu este capabil să aprecieze diferențele de distanță față de acestea și par a fi la fel de îndepărtate. Printre popoarele antice, aceasta a fost asociată cu prezența unei sfere reale care delimitează întreaga lume și poartă numeroase stele pe suprafața sa. Astfel, în opinia lor, sfera cerească era cel mai important element al universului. Cu dezvoltarea cunoștințe științifice o asemenea vedere a sferei cereşti a căzut. Cu toate acestea, geometria sferei cerești stabilită în antichitate, ca urmare a dezvoltării și îmbunătățirii, a primit o formă modernă, în care este folosită în astrometrie.

Elemente ale sferei cerești

Plumb și concepte aferente

plumb(sau linie verticala) - o linie dreaptă care trece prin centrul sferei cerești și coincide cu direcția plumbului în punctul de observare. Linia plumbă se intersectează cu suprafața sferei cerești în două puncte - zenit peste capul observatorului și nadir sub picioarele observatorului.

Orizont adevărat (matematic sau astronomic).- un cerc mare al sferei cerești, al cărui plan este perpendicular pe plumbul. Orizontul adevărat împarte suprafața sferei cerești în două emisfere: emisfera vizibilă cu vârful la zenit și emisferă invizibilă cu vârful în nadir. Orizontul adevărat nu coincide cu orizontul aparent datorită cotei punctului de observare deasupra suprafața pământului, precum și datorită curburii razelor de lumină din atmosferă.

cerc de inaltime, sau vertical, luminari - un semicerc mare al sferei cerești, care trece prin luminare, zenit și nadir. Almuqantarat(arab. „cerc de înălțimi egale”) - un cerc mic al sferei cerești, al cărui plan este paralel cu planul orizontului matematic. Cercurile de altitudine și almucantarata formează o grilă de coordonate care stabilește coordonatele orizontale ale luminii.

Rotația zilnică a sferei cerești și concepte aferente

axa mondială- o linie imaginară care trece prin centrul lumii, în jurul căreia se rotește sfera cerească. Axa lumii se intersectează cu suprafața sferei cerești în două puncte - polul nord al lumiiȘi polul sudic al lumii. Rotația sferei cerești are loc în sens invers acelor de ceasornic în jurul polului nord, când este privită din interiorul sferei cerești.

Ecuatorul ceresc- un cerc mare al sferei cerești, al cărui plan este perpendicular pe axa lumii și trece prin centrul sferei cerești. Ecuatorul ceresc împarte sfera cerească în două emisfere: de NordȘi sudic.

Cercul de declinație luminos- un cerc mare al sferei cerești, care trece prin polii lumii și acest luminar.

Paralela zilnică- un mic cerc al sferei cerești, al cărui plan este paralel cu planul ecuatorului ceresc. Mișcările zilnice vizibile ale luminilor au loc de-a lungul paralelelor zilnice. Cercurile de declinație și paralelele zilnice formează o grilă de coordonate pe sfera cerească care stabilește coordonatele ecuatoriale ale stelei.

Termeni născuți la intersecția conceptelor „Plumb line” și „Rotația sferei cerești”

Ecuatorul ceresc intersectează orizontul matematic la punctul de estȘi punct vestic. Punctul de est este cel în care punctele sferei cerești care se rotesc se ridică de la orizont. Se numește semicercul de înălțime care trece prin punctul de est prima verticală.

meridianul cerului- un cerc mare al sferei cerești, al cărui plan trece prin plumbul și axa lumii. Meridianul ceresc împarte suprafața sferei cerești în două emisfere: emisfera esticaȘi emisfera vestica.

linia de amiază- linia de intersecție a planului meridianului ceresc și a planului orizontului matematic. Linia amiezii și meridianul ceresc traversează orizontul matematic în două puncte: punctul nordicȘi punctul de sud. Punctul nordic este cel care este mai aproape de polul nord al lumii.

Mișcarea anuală a Soarelui în sfera cerească și concepte aferente

Ecliptic- un cerc mare al sferei cerești, de-a lungul căruia are loc mișcarea anuală aparentă a Soarelui. Planul eclipticii se intersectează cu planul ecuatorului ceresc la un unghi ε = 23°26".

Cele două puncte în care ecliptica intersectează ecuatorul ceresc se numesc echinocții. ÎN punctul echinocțiului de primăvară Soarele în mișcarea sa anuală trece din emisfera sudică a sferei cerești în nordul; V punctul echinocțiului de toamnă- de la emisfera nordică spre sud. Linia care trece prin aceste două puncte se numește echinocții. Două puncte de pe ecliptică care se află la 90 ° distanță de echinocțiu și, astfel, cât mai departe posibil de ecuatorul ceresc sunt numite puncte de solstițiu. Punctul solstițiului de vară situat în emisfera nordică punctul solstițiului de iarnă- V emisfera sudica. Aceste patru puncte sunt notate prin simbolurile zodiacului, corespunzătoare

§ 48. Sferă cerească. Puncte de bază, linii și cercuri pe sfera cerească

Luați în considerare punctele și cercurile principale ale sferei cerești, pentru centrul cărora este luat ochiul observatorului (Fig. 72). Desenați o linie de plumb prin centrul sferei cerești. Punctele de intersecție ale plumbului cu sfera se numesc zenit Z și nadir n.

Orez. 72.

O linie dreaptă care trece prin centrul sferei cerești paralelă cu axa pământului se numește axa lumii. Se numesc punctele de intersecție a axei lumii cu sfera cerească polii lumii. Unul dintre poli, corespunzător polilor Pământului, se numește polul ceresc nord și este desemnat Pn, celălalt se numește polul ceresc sudic Ps.

Planul QQ" care trece prin centrul sferei cerești perpendicular pe axa lumii se numește planul ecuatorului ceresc. Acest plan, care se intersectează cu sfera cerească, formează un cerc al unui cerc mare - ecuatorul ceresc, care împarte sfera cerească în părți nordice și sudice.

Cercul cel mare al sferei cerești care trece prin polii lumii, zenit și nadir, se numește meridianul observatorului PN nPsZ. Axa lumii împarte meridianul observatorului în părți PN ZP la amiază și PN nP la miezul nopții.

Meridianul observatorului se intersectează cu orizontul adevărat în două puncte: punctul nordic N și punctul sudic S. Linia dreaptă care leagă punctele nord și sud se numește linia de amiază.

Dacă priviți din centrul sferei până la punctul N, atunci punctul de est O st va fi în dreapta, iar punctul de vest W va fi în stânga. Cercuri mici ale sferei cerești aa "paralele cu planul se numesc orizontul adevărat almucantarate; mic bb" paralel cu planul ecuatorului ceresc, - paralele cereşti.

Se numesc cercurile sferei cerești Zon care trec prin punctele zenit și nadir verticale. Verticala care trece prin punctele est și vest se numește prima verticală.

Cercurile sferei cerești PNoP care trec prin polii cerești sunt numite cercuri de declinație.

Meridianul observatorului este atât vertical, cât și cerc de declinație. Împarte sfera cerească în două părți - est și vest.

Polul lumii, situat deasupra orizontului (sub orizont), se numește polul ridicat (coborât) al lumii. Numele polului înălțat al lumii este întotdeauna cu același nume cu numele latitudinii locului.

Axa lumii cu planul orizontului adevărat face un unghi egal cu latitudinea geografică a locului.

Poziția luminilor pe sfera cerească este determinată cu ajutorul sistemelor de coordonate sferice. În astronomia nautică se folosesc sisteme de coordonate orizontale și ecuatoriale.