Небесная сфера — мнимая сфера произвольного радиуса, применяемая в астрономии для описания обоюдных положений светил на небосклоне. Для простоты расчетов ее радиус принимают равным единице; центр небесной сферы в зависимости от решаемой задачи совмещают со зрачком наблюдателя, с центром Почвы, Луны, Солнца либо по большому счету с произвольной точкой пространства.
Представление о небесной сфере появилось в глубокой древности. В базу его легло зрительное чувство о существовании хрустального купола неба, на котором словно бы бы укреплены звезды. Небесная сфера в представлении древних народов была наиболее значимым элементом Вселенной. С развитием астрономии таковой взор на небесную сферу отпал. Но заложенная в древности геометрия небесной сферы в следствии совершенствования и развития взяла современный вид, в котором для удобства разных расчетов и употребляется в астрометрии.
Разглядим небесную сферу, как она представляется Наблюдателю в средних широтах с поверхности Почвы (рис. 1).
Две прямые, положение которых возможно установлено экспериментально посредством физических и астрономических инструментов, играются ключевую роль при определении понятий, которые связаны с небесной сферой. Первая из них — отвесная линия; это прямая, совпадающая в данной точке с направлением действия силы тяжести. Эта линия, проведенная через центр небесной сферы, пересекает ее в двух диаметрально противоположных точках: верхняя именуется зенитом, нижняя — надиром. Плоскость, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно отвесной линии, именуется плоскостью математического (либо подлинного) горизонта. Линия пересечения данной плоскости с небесной сферой именуется горизонтом.
Второй прямой помогает ось мира — прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Почвы; около оси мира происходит видимое дневное вращение всего небосвода. Точки пересечения оси мира с небесной сферой именуются Северным и Южным полюсами мира. самая приметная из звезд вблизи Северного полюса мира — Полярная звезда. броских звезд около Южного полюса мира нет.
Плоскость, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно оси мира, именуется плоскостью небесного экватора. Линию пересечения данной плоскости с небесной сферой именуют небесным экватором.
Отметим, что окружность, которая получается при пересечении небесной сферы плоскостью, проходящей через ее центр, именуется в математике громадным кругом, а вдруг плоскость не проходит через центр, то получается небольшой круг. небесный экватор и Горизонт являются громадные круги небесной сферы и дробят ее на два равных полушария. Горизонт дробит небесную сферу на видимое и невидимое полушария. Небесный экватор дробит ее соответственно на Северное и Южное полушария.
При дневном вращении небосвода светила вращаются около оси мира, обрисовывая на небесной сфере малые круги, именуемые суточными параллелями; светила, удаленные от полюсов мира на 90°, движутся на протяжении громадного круга небесной сферы — небесного экватора.
Выяснив ось мира и отвесную линию, нетрудно дать определение всем остальным кругам и плоскостям небесной сферы.
Плоскость, проходящая через центр небесной сферы, в которой в один момент лежат и отвесная линия, и ось мира, Именуется плоскостью небесного меридиана. Громадный круг от пересечения данной плоскостью небесной сферы именуют небесным меридианом. Та из точек пересечения небесного меридиана с горизонтом, которая находится ближе к Северному полюсу мира, именуется точкой севера; диаметрально противоположная — точкой юга. Прямая, проходящая через эти точки, имеется полуденная линия.
Точки горизонта, отстоящие на 90° от юга и точек севера, именуются точками запада и востока. Эти четыре точки именуют главными точками горизонта.
Плоскости, проходящие через отвесную линию, пересекают небесную сферу по громадным кругам и именуются вертикалами. Небесный меридиан есть одним из вертикалов. Вертикал, перпендикулярный меридиану и проходящий через запада и точки востока, именуют первым вертикалом.
По определению три главные плоскости — математического горизонта, первого вертикала и небесного меридиана — взаимно перпендикулярны. Плоскость же небесного экватора перпендикулярна только плоскости небесного меридиана, образуя с плоскостью горизонта двугранный угол. На географических полюсах Почвы плоскость небесного экватора сходится с плоскостью горизонта, а на экваторе Почвы делается ей перпендикулярной. В первом случае, на географических полюсах Почвы, ось мира сходится с отвесной линией и за небесный меридиан возможно принят любой из вертикалов в зависимости от условий стоящей задачи. Во втором случае, на экваторе, ось мира лежит в плоскости горизонта и сходится с полуденной линией; Северный полюс мира наряду с этим сходится с точкой севера, а Южный полюс мира — с точкой юга (см. рис.).
При применении небесной сферы, центр которой совмещается с центром Почвы либо какой-либо второй точкой пространства, кроме этого появляется последовательность изюминок, но принцип введения главных понятий — горизонт, небесный меридиан, первый вертикал, небесный экватор и т. п. — остается прошлым.
круги и Основные плоскости небесной сферы употребляются при введении горизонтальных, экваториальных и эклиптических небесных координат, и при описании изюминок видимого дневного вращения светил.
Громадный круг, образуемый при пересечении небесной сферы плоскостью, проходящей через ее центр и параллельной плоскости земной орбиты, именуется эклиптикой. По эклиптике происходит видимое годичное перемещение Солнца. Точка пересечения эклиптики с небесным экватором, в которой Солнце переходит из Южного полушария небесной сферы в Северное, именуют точкой весеннего равноденствия. Противоположная точка небесной сферы именуется точкой осеннего равноденствия. Прямая, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно плоскости эклиптики, пересекает сферу в двух полюсах эклиптики: Северном полюсе — в Северном полушарии и Южном — в Южном полушарии.
Угловые измерения без инструментов
В практике астрономических наблюдений довольно часто приходится измерять углы между направлениями на небесные светила либо определять угловые размеры протяженных астрономических объектов. Для этого употребляются правильные угломерные инструменты. Но время от времени любитель астрономии сталкивается с необходимостью произвести подобные измерения, не имея под руками инструмента, хотя бы приближенно.
К примеру, на протяжении вечерней прогулки вы заметили броский болид. Попытайтесь по свежему впечатлению допустимо правильнее выяснить направление пролета болида и длину его видимого пути. Это несложнее всего сделать, соотнеся замечаемое явление с ближайшими созвездиями, горизонтом и яркими светилами. Тут вам понадобятся методы безын-струментальных угловых измерений.
Ведите измерение углов по ладони и пальцам вытянутой руки. Лишь не забывайте, что угловая ширина среднего пальца на расстоянии вытянутой руки образовывает около 2°, поперечник ладони равен приблизительно 10°, угол между расставленными громадным и указательным пальцами — около 15° 4-17°, а угловое расстояние от финиша мизинца до конца громадного пальца равняется приблизительно четверти прямого угла. Это средние эти. Уточните их для собственной руки. Для этого прикрепите к стенке полосу бумаги, на которую предварительно нанесите параллельные черточки с промежутком 5 см. В случае, если на эту полосу вы станете наблюдать с расстояния 286 см, то промежуток между двумя соседними черточками виден под углом в 1°.
При жажде для большей точности измерений расстояние между
расставленными пальцами вы имеете возможность «закрепить». Заберите прочную жёсткую нитку с двумя завязанными на финишах петлями. Протяженность нитки должна быть таковой, дабы петли, надетые на финиши, к примеру, громадного и указательного пальцев, ограничивали тот либо другой заданный угол.
Таким методом (или посредством угломерного инструмента) потренируйтесь в зрительном определении угловых размеров на небесном своде. Вы легче их выясните, в случае, если запомните кое-какие угловые расстояния между броскими звездами, угловые размеры картинок нескольких ясных созвездий. Так, к примеру, протяженность ковша Белой Медведицы — около 30°, а расстояние между ? и ? этого созвездия 5°. Выберите себе и другие вехи на звездном небе. Не забывайте кроме этого, что угловой диаметр дисков Солнца и Луны образовывает приблизительно 0,5°. При определении углов наблюдать нужно одним глазом.