¿Cuál es el centro de la esfera celeste? Esfera celeste y sus elementos.

Todos los cuerpos celestes se encuentran a distancias inusualmente grandes y muy diferentes de nosotros. Pero a nosotros nos parecen igualmente distantes y parecen estar situados en alguna esfera. Al resolver problemas prácticos en astronomía aeronáutica, es importante conocer no la distancia a las estrellas, sino su posición en la esfera celeste en el momento de la observación.

La esfera celeste es una esfera imaginaria de radio infinito, cuyo centro es el observador. Al examinar la esfera celeste, su centro está alineado con el ojo del observador. Las dimensiones de la Tierra se desprecian, por lo que el centro de la esfera celeste a menudo se combina con el centro de la Tierra. Las luminarias se aplican a la esfera en la posición en la que son visibles en el cielo en algún momento desde un punto determinado de ubicación del observador.

La esfera celeste tiene una serie de puntos, líneas y círculos característicos. En la Fig. 1.1, un círculo de radio arbitrario representa la esfera celeste en cuyo centro, designado por el punto O, se encuentra el observador. Consideremos los elementos principales de la esfera celeste.

La vertical del observador es una línea recta que pasa por el centro de la esfera celeste y coincide con la dirección de la plomada en el punto del observador. Zenith Z es el punto de intersección de la vertical del observador con la esfera celeste, ubicado sobre la cabeza del observador. Nadir Z" es el punto de intersección de la vertical del observador con la esfera celeste, opuesto al cenit.

El verdadero horizonte N E S W es un círculo máximo en la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular a la vertical del observador. El horizonte verdadero divide la esfera celeste en dos partes: el hemisferio sobre el horizonte, en el que se encuentra el cenit, y el hemisferio subhorizonte, en el que se encuentra el nadir.

El eje mundial PP" es una línea recta alrededor de la cual se produce la rotación diaria visible de la esfera celeste.

Arroz. 1.1. Puntos, líneas y círculos básicos de la esfera celeste.

El eje del mundo es paralelo al eje de rotación de la Tierra, y para un observador ubicado en uno de los polos de la Tierra, coincide con el eje de rotación de la Tierra. La rotación diaria aparente de la esfera celeste es un reflejo de la rotación diaria real de la Tierra alrededor de su eje.

Los polos celestes son los puntos de intersección del eje del mundo con la esfera celeste. El polo celeste ubicado en la región de la constelación de la Osa Menor se llama polo celeste norte P, y el polo opuesto se llama polo sur.

El ecuador celeste es un gran círculo en la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular al eje del mundo. El plano del ecuador celeste divide la esfera celeste en el hemisferio norte, en el que se encuentra el polo norte celeste, y el hemisferio sur, en el que se sitúa el polo sur celeste.

El meridiano celeste, o meridiano del observador, es un gran círculo en la esfera celeste que pasa por los polos del mundo, el cenit y el nadir. Coincide con el plano del meridiano terrestre del observador y divide la esfera celeste en los hemisferios oriental y occidental.

Los puntos del norte y del sur son los puntos de intersección del meridiano celeste con el horizonte verdadero. El punto más cercano al Polo Norte del mundo se llama punto norte del horizonte verdadero C, y el punto más cercano al Polo Sur del mundo se llama punto sur S. Los puntos del este y del oeste son los puntos de intersección del ecuador celeste con el horizonte verdadero.

La línea del mediodía es una línea recta en el plano del horizonte verdadero que conecta los puntos del norte y del sur. Esta línea se llama mediodía porque al mediodía según la hora solar verdadera local, la sombra de un polo vertical coincide con esta línea, es decir, con el meridiano verdadero de un punto determinado.

Los puntos sur y norte del ecuador celeste son los puntos de intersección del meridiano celeste con el ecuador celeste. El punto más cercano al punto sur del horizonte se llama punto sur del ecuador celeste, y el punto más cercano al punto norte del horizonte se llama punto norte.

La vertical de una luminaria, o círculo de altitud, es un gran círculo en la esfera celeste que pasa por el cenit, el nadir y la luminaria. La primera vertical es la vertical que pasa por los puntos de este y oeste.

El círculo de declinación, o círculo horario de una luminaria, RMR, es un gran círculo en la esfera celeste que pasa por los polos de myoa y de la luminaria.

El paralelo diario de una luminaria es un pequeño círculo en la esfera celeste dibujado a través de la luminaria paralelo al plano del ecuador celeste. El aparente movimiento diario de las luminarias se produce a lo largo de paralelos diarios.

El almucantarat de la luminaria AMAG es un pequeño círculo en la esfera celeste dibujado a través de la luminaria paralelo al plano del horizonte verdadero.

Los elementos considerados de la esfera celeste se utilizan ampliamente en la astronomía aeronáutica.

ESFERA CELESTIAL
Cuando observamos el cielo, todos los objetos astronómicos parecen estar ubicados sobre una superficie en forma de cúpula, en cuyo centro se encuentra el observador. Esta cúpula imaginaria forma la mitad superior de una esfera imaginaria llamada "esfera celestial". Desempeña un papel fundamental a la hora de indicar la posición de los objetos astronómicos.

Aunque la Luna, los planetas, el Sol y las estrellas se encuentran a diferentes distancias de nosotros, incluso los más cercanos están tan lejos que no podemos estimar su distancia a simple vista. La dirección hacia una estrella no cambia a medida que avanzamos por la superficie de la Tierra. (Es cierto que cambia ligeramente a medida que la Tierra se mueve a lo largo de su órbita, pero este cambio paraláctico solo se puede notar con la ayuda de los instrumentos más precisos). Nos parece que la esfera celeste gira, ya que las luminarias se elevan en el este y ambientado en el oeste. La razón de esto es la rotación de la Tierra de oeste a este. La rotación aparente de la esfera celeste se produce alrededor de un eje imaginario que continúa el eje de rotación terrestre. Este eje cruza la esfera celeste en dos puntos llamados “polos celestes” norte y sur. El polo norte celeste se encuentra aproximadamente a un grado de la Estrella Polar y no hay estrellas brillantes cerca del polo sur.

El eje de rotación de la Tierra está inclinado aproximadamente 23,5° con respecto a la perpendicular al plano de la órbita de la Tierra (al plano de la eclíptica). La intersección de este plano con la esfera celeste da un círculo: la eclíptica, la trayectoria aparente del Sol durante un año. La orientación del eje de la Tierra en el espacio permanece casi sin cambios. Por lo tanto, cada año en junio, cuando el extremo norte del eje está inclinado hacia el Sol, se eleva en lo alto del cielo en el hemisferio norte, donde los días se vuelven largos y las noches cortas. Tras pasar al lado opuesto de la órbita en diciembre, la Tierra está orientada hacia el Sol por el hemisferio sur, y en nuestro norte los días se vuelven más cortos y las noches más largas.
ver también ESTACIONES . Sin embargo, bajo la influencia de la gravedad solar y lunar, la orientación del eje terrestre cambia gradualmente. El principal movimiento del eje provocado por la influencia del Sol y la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra se llama precesión. Como resultado de la precesión, el eje de la Tierra gira lentamente alrededor de una perpendicular al plano orbital, describiendo un cono con un radio de 23,5° durante 26 mil años. Por este motivo, al cabo de unos siglos el polo ya no estará cerca de la Estrella Polar. Además, el eje de la Tierra sufre pequeñas oscilaciones llamadas nutación, que están asociadas con la elipticidad de las órbitas de la Tierra y la Luna, así como con el hecho de que el plano de la órbita de la Luna está ligeramente inclinado con respecto al plano de la Tierra. orbita. Como ya sabemos, la apariencia de la esfera celeste cambia durante la noche debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje. Pero incluso si observas el cielo al mismo tiempo durante todo el año, su apariencia cambiará debido a la revolución de la Tierra alrededor del Sol. Para una órbita completa de 360°, la Tierra necesita aprox. 3651/4 días: aproximadamente un grado por día. Por cierto, un día, o más precisamente un día solar, es el tiempo durante el cual la Tierra gira una vez alrededor de su eje en relación con el Sol. Consiste en el tiempo que tarda la Tierra en girar con respecto a las estrellas (el “día sideral”), más un breve tiempo -unos cuatro minutos- necesario para la rotación, compensando en un grado el movimiento orbital de la Tierra por día. . Así, en un año aprox. 3651/4 días solares y aprox. 3661/4 estrellas.
Cuando se ve desde un punto específico
Las estrellas terrestres ubicadas cerca de los polos están siempre sobre el horizonte o nunca se elevan por encima de él. Todas las demás estrellas salen y se ponen, y cada día la salida y puesta de cada estrella ocurre 4 minutos antes que el día anterior. Algunas estrellas y constelaciones aparecen en el cielo durante la noche de invierno; las llamamos "invierno" y otras, "verano". Así, la apariencia de la esfera celeste está determinada por tres momentos: la hora del día asociada a la rotación de la Tierra; la época del año asociada con la revolución alrededor del Sol; una época asociada con la precesión (aunque este último efecto apenas se nota "a simple vista" incluso después de 100 años).
Sistemas coordinados. Hay varias formas de indicar la posición de los objetos en la esfera celeste. Cada uno de ellos es adecuado para un tipo específico de tarea.
Sistema alt-azimutal. Para indicar la posición de un objeto en el cielo en relación con los objetos terrestres que rodean al observador, se utiliza un sistema de coordenadas "alt-azimut" u "horizontal". Indica la distancia angular de un objeto sobre el horizonte, llamada "altura", así como su "azimut", la distancia angular a lo largo del horizonte desde un punto convencional hasta un punto que se encuentra directamente debajo del objeto. En astronomía, el acimut se mide desde el punto sur hacia el oeste, y en geodesia y navegación, desde el punto norte hacia el este. Por lo tanto, antes de utilizar el azimut, es necesario averiguar en qué sistema está indicado. El punto en el cielo directamente encima de tu cabeza tiene una altura de 90° y se llama "cenit", y el punto diametralmente opuesto (bajo tus pies) se llama "nadir". Para muchos problemas, es importante un gran círculo de la esfera celeste, llamado “meridiano celeste”; pasa por el cenit, el nadir y los polos del mundo, y cruza el horizonte en los puntos del norte y del sur.
Sistema ecuatorial. Debido a la rotación de la Tierra, las estrellas se mueven constantemente con respecto al horizonte y los puntos cardinales, y sus coordenadas en el sistema horizontal cambian. Pero para algunos problemas de astronomía, el sistema de coordenadas debe ser independiente de la posición y la hora del día del observador. Este sistema se llama "ecuatorial"; sus coordenadas se asemejan a latitudes y longitudes geográficas. En él, el plano del ecuador terrestre, extendido hasta la intersección con la esfera celeste, define el círculo principal: el "ecuador celeste". La "declinación" de una estrella se asemeja a la latitud y se mide por su distancia angular al norte o al sur del ecuador celeste. Si la estrella es visible exactamente en el cenit, entonces la latitud del lugar de observación es igual a la declinación de la estrella. La longitud geográfica corresponde a la “ascensión recta” de la estrella. Se mide al este del punto de intersección de la eclíptica con el ecuador celeste, por el que pasa el Sol en marzo, día del inicio de la primavera en el hemisferio norte y del otoño en el sur. Este punto, importante para la astronomía, se llama “primer punto de Aries”, o “punto del equinoccio de primavera”, y se designa con el signo
Otros sistemas. Para algunos fines, también se utilizan otros sistemas de coordenadas de la esfera celeste. Por ejemplo, al estudiar el movimiento de los cuerpos en el sistema solar, se utiliza un sistema de coordenadas cuyo plano principal es el plano de la órbita terrestre. La estructura de la galaxia se estudia en un sistema de coordenadas, cuyo plano principal es el plano ecuatorial de la galaxia, representado en el cielo por un círculo que pasa a lo largo de la Vía Láctea.
Comparación de sistemas de coordenadas. Los detalles más importantes de los sistemas horizontal y ecuatorial se muestran en las figuras. En la tabla, estos sistemas se comparan con el sistema de coordenadas geográficas.
Transición de un sistema a otro. A menudo es necesario calcular sus coordenadas ecuatoriales a partir de las coordenadas alt-azimutales de una estrella y viceversa. Para ello es necesario conocer el momento de la observación y la posición del observador en la Tierra. Matemáticamente, el problema se resuelve utilizando un triángulo esférico con vértices en el cenit, el polo norte celeste y la estrella X; se llama "triángulo astronómico". El ángulo con el vértice del polo norte celeste entre el meridiano del observador y la dirección a algún punto de la esfera celeste se denomina “ángulo horario” de este punto; se mide al oeste del meridiano. El ángulo horario del equinoccio de primavera, expresado en horas, minutos y segundos, se llama "tiempo sidéreo" (S. T. - tiempo sidéreo) en el punto de observación. Y como la ascensión recta de una estrella es también el ángulo polar entre la dirección hacia ella y el punto del equinoccio de primavera, el tiempo sidéreo es igual a la ascensión recta de todos los puntos que se encuentran en el meridiano del observador. Así, el ángulo horario de cualquier punto de la esfera celeste es igual a la diferencia entre el tiempo sidéreo y su ascensión recta:

Sea j la latitud del observador. Si se dan las coordenadas ecuatoriales de la estrella a y d, entonces sus coordenadas horizontales a y se pueden calcular usando las siguientes fórmulas: También puedes resolver el problema inverso: usando los valores medidos de a y h, conociendo la hora, calcular a y d. La declinación d se calcula directamente a partir de la última fórmula, luego H se calcula a partir de la penúltima fórmula y a partir de la primera, si se conoce el tiempo sidéreo, se calcula a.
Representación de la esfera celeste. Durante muchos siglos, los científicos han buscado las mejores formas de representar la esfera celeste para su estudio o demostración. Se propusieron dos tipos de modelos: bidimensionales y tridimensionales. La esfera celeste se puede representar en un plano de la misma manera que la Tierra esférica se representa en los mapas. En ambos casos es necesario seleccionar un sistema de proyección geométrica. El primer intento de representar partes de la esfera celeste en un plano fueron las pinturas rupestres de configuraciones estelares en las cuevas de los pueblos antiguos. Hoy en día existen diversos mapas estelares, publicados en forma de atlas estelares dibujados a mano o fotográficos que cubren todo el cielo. Los antiguos astrónomos chinos y griegos conceptualizaron la esfera celeste en un modelo conocido como "esfera armilar". Consiste en círculos o anillos de metal conectados entre sí para mostrar los círculos más importantes de la esfera celeste. Hoy en día se utilizan a menudo globos estelares, en los que se marcan las posiciones de las estrellas y los círculos principales de la esfera celeste. Las esferas armilares y los globos tienen un inconveniente común: las posiciones de las estrellas y las marcas de los círculos están marcadas en su lado exterior convexo, que vemos desde fuera, mientras miramos el cielo "desde dentro", y el Nos parece que las estrellas están situadas en el lado cóncavo de la esfera celeste. Esto a veces genera confusión en las direcciones de movimiento de las estrellas y las figuras de las constelaciones. La representación más realista de la esfera celeste la proporciona un planetario. La proyección óptica de estrellas sobre una pantalla hemisférica desde el interior permite reproducir con mucha precisión la apariencia del cielo y todo tipo de movimientos de las luminarias en él.
ver también
ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA;
PLANETARIO;
ESTRELLAS .

Enciclopedia de Collier. - Sociedad Abierta. 2000 .

Diccionario enciclopédico grande: una esfera auxiliar imaginaria de radio arbitrario sobre la que se proyectan los cuerpos celestes. Se utiliza en astronomía para estudiar la posición relativa y el movimiento de objetos espaciales basándose en la determinación de sus coordenadas en la esfera celeste.... ... diccionario enciclopédico

Una esfera auxiliar imaginaria de radio arbitrario sobre la que se proyectan los cuerpos celestes; Sirve para resolver diversos problemas astrométricos. La idea de N s. surgió en la antigüedad; se basa en lo visual... Gran enciclopedia soviética

Esfera imaginaria de radio arbitrario, en la que los cuerpos celestes se representan tal como son visibles desde un punto de observación en la superficie terrestre (topocéntrico n.s.) o como serían visibles desde el centro de la Tierra (geocéntrico n.s.) o el centro de el sol … … Gran Diccionario Politécnico Enciclopédico

esfera celestial- dangaus sfera statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. esfera celeste vok. Himmelskugel, f; Himmelssphare, frus. esfera celeste, f; firmamento, m pranc. esfera celeste, f … Fizikos terminų žodynas

El cielo aparece ante el observador como una cúpula esférica que lo rodea por todos lados. En este sentido, ya en la antigüedad surgió el concepto de esfera celeste (bóveda celeste) y se definieron sus principales elementos.

Esfera celestial Se llama esfera imaginaria de radio arbitrario, en cuya superficie interior, según le parece al observador, se encuentran los cuerpos celestes. Al observador siempre le parece que está en el centro de la esfera celeste (es decir, en la Fig. 1.1).

Arroz. 1.1. Elementos básicos de la esfera celeste.

Deje que el observador sostenga una plomada en sus manos: un pequeño peso enorme en un hilo. La dirección de este hilo se llama. plomada. Dibujemos una plomada que pase por el centro de la esfera celeste. Intersectará esta esfera en dos puntos diametralmente opuestos llamados cenit Y nadir. El cenit se encuentra exactamente encima de la cabeza del observador y el nadir está oculto por la superficie terrestre.

Dibujemos un plano que pase por el centro de la esfera celeste perpendicular a la plomada. Cruzará la esfera en un círculo máximo llamado matemático o verdadero horizonte. (Recuerde que un círculo formado por una sección de una esfera por un plano que pasa por el centro se llama grande; Si el plano corta la esfera sin pasar por su centro, entonces la sección se forma. pequeño círculo). El horizonte matemático es paralelo al horizonte aparente del observador, pero no coincide con él.

Por el centro de la esfera celeste trazamos un eje paralelo al eje de rotación de la Tierra y lo llamamos eje mundial(en latín - Axis Mundi). El eje del mundo corta la esfera celeste en dos puntos diametralmente opuestos llamados polos del mundo. Hay dos polos del mundo. del Norte Y del Sur. Se considera polo norte celeste aquel en relación con el cual la rotación diaria de la esfera celeste, que surge como resultado de la rotación de la Tierra alrededor de su eje, se produce en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se mira al cielo desde el interior de la esfera celeste (como lo miramos). Cerca del polo norte del mundo se encuentra la Estrella Polar, la Osa Menor, la estrella más brillante de esta constelación.

Contrariamente a la creencia popular, Polaris no es la estrella más brillante del cielo estrellado. Tiene una segunda magnitud y no es una de las estrellas más brillantes. Es poco probable que un observador inexperto lo encuentre rápidamente en el cielo. No es fácil buscar la Estrella Polar por la forma característica de la Osa Menor: las otras estrellas de esta constelación son incluso más débiles que la Estrella Polar y no pueden ser puntos de referencia fiables. La forma más fácil para un observador novato de encontrar la Estrella Polar en el cielo es navegar por las estrellas de la cercana y brillante constelación de la Osa Mayor (Fig. 1.2). Si conectas mentalmente las dos estrellas más externas de la Osa Mayor, y , y continúas en línea recta hasta que se cruza con la primera estrella más o menos notable, entonces esta será la Estrella Polar. La distancia en el cielo entre la estrella Osa Mayor y Polaris es aproximadamente cinco veces mayor que la distancia entre las estrellas y la Osa Mayor.

Arroz. 1.2. Constelaciones circumpolares Osa Mayor
y la Osa Menor

El polo sur celeste está marcado en el cielo por la estrella apenas visible Sigma Octanta.

El punto del horizonte matemático más cercano al polo norte celeste se llama punto norte. El punto más alejado del verdadero horizonte desde el polo norte del mundo es punto sur. También se encuentra más cerca del polo sur del mundo. Una línea en el plano del horizonte matemático que pasa por el centro de la esfera celeste y los puntos norte y sur se llama línea del mediodía.

Dibujemos un plano que pase por el centro de la esfera celeste perpendicular al eje del mundo. Cruzará la esfera en un círculo máximo llamado Ecuador celestial. El ecuador celeste se cruza con el horizonte verdadero en dos puntos diametralmente opuestos este Y Oeste. El ecuador celeste divide la esfera celeste en dos mitades. hemisferio norte con su pico en el polo norte celeste y Hemisferio sur con su cima en el polo sur celeste. El plano del ecuador celeste es paralelo al plano del ecuador terrestre.

Los puntos norte, sur, oeste y este se llaman lados del horizonte.

El gran círculo de la esfera celeste que pasa por los polos celestes y el cenit y el nadir. N / A, llamado meridiano celeste. El plano del meridiano celeste coincide con el plano del meridiano terrestre del observador y es perpendicular a los planos del horizonte matemático y al ecuador celeste. El meridiano celeste divide la esfera celeste en dos hemisferios: oriental, con vértice en el punto este , Y occidental, con vértice en el punto oeste . El meridiano celeste corta el horizonte matemático en los puntos norte y sur. Ésta es la base del método de orientación de las estrellas en la superficie terrestre. Si conectas mentalmente el punto cenital, que se encuentra sobre la cabeza del observador, con la Estrella Polar y continúas esta línea, entonces el punto de su intersección con el horizonte será el punto norte. El meridiano celeste cruza el horizonte matemático a lo largo de la línea del mediodía.

Un pequeño círculo paralelo al horizonte verdadero se llama almucantar(en árabe - un círculo de alturas iguales). Puedes realizar tantos almucantarats como quieras en la esfera celeste.

Los pequeños círculos paralelos al ecuador celeste se llaman paralelos celestes, también se pueden realizar una infinidad de ellos. El movimiento diario de las estrellas se produce a lo largo de paralelos celestes.

Los grandes círculos de la esfera celeste que pasan por el cenit y el nadir se llaman círculos de altura o círculos verticales (verticales). Círculo vertical que pasa por los puntos de este y oeste. W., llamado primera vertical. Los planos verticales son perpendiculares al horizonte matemático y almucantarates.

Grandes círculos que pasan por los polos celestes y se llaman círculos de horas o círculos de declinación. Los planos de los círculos horarios son perpendiculares al ecuador celeste y a los paralelos celestes.

El meridiano celeste es a la vez un círculo vertical y un círculo de declinación, por lo que su plano es perpendicular tanto al horizonte matemático como al ecuador celeste.

No importa en qué parte de la superficie de la Tierra se encuentre el observador, siempre ve la rotación diaria de la esfera celeste que se produce alrededor del eje del mundo. Al observador le parece que cada luminaria en el cielo describe un círculo alrededor de la Estrella Polar durante el día, es decir, se mueve a lo largo de un paralelo celeste.

Supongamos que el observador se encuentre en la superficie de la Tierra en un punto con latitud geográfica. Representaremos esquemáticamente el globo y al observador que se encuentra en él (Fig. 1.3). Observemos las posiciones de los elementos principales de la esfera celeste en la proyección sobre el plano del meridiano geográfico del observador.

De la Fig. 1.3 se puede ver que el ángulo de inclinación del eje mundial con respecto al plano del horizonte matemático es igual a . Esto nos permite formular Teorema sobre la altura de la Estrella Polar sobre el horizonte:

Tema 4. ESFERA CELESTIAL. SISTEMAS DE COORDENADAS ASTRONÓMICAS

4.1. ESFERA CELESTIAL

Esfera celestial - una esfera imaginaria de radio arbitrario sobre la que se proyectan los cuerpos celestes. Sirve para resolver diversos problemas astrométricos. Generalmente se considera que el ojo del observador es el centro de la esfera celeste. Para un observador en la superficie terrestre, la rotación de la esfera celeste reproduce el movimiento diario de las luminarias en el cielo.

La idea de la Esfera Celeste surgió en la antigüedad; se basó en la impresión visual de la existencia de una bóveda celeste abovedada. Esta impresión se debe a que, debido a la enorme distancia entre los cuerpos celestes, el ojo humano no es capaz de apreciar las diferencias en las distancias a ellos, y parecen igualmente distantes. Entre los pueblos antiguos, esto se asociaba con la presencia de una esfera real que limitaba el mundo entero y llevaba numerosas estrellas en su superficie. Por tanto, en su opinión, la esfera celeste era el elemento más importante del Universo. Con el desarrollo del conocimiento científico, esta visión de la esfera celeste desapareció. Sin embargo, la geometría de la esfera celeste, establecida en la antigüedad, como resultado del desarrollo y la mejora, recibió una forma moderna, en la que se utiliza en astrometría.

El radio de la esfera celeste se puede tomar de cualquier forma: para simplificar las relaciones geométricas, se supone que es igual a la unidad. Dependiendo del problema a resolver, el centro de la esfera celeste se puede ubicar en el lugar:

dónde está ubicado el observador (esfera celeste topocéntrica),

al centro de la Tierra (esfera celeste geocéntrica),

al centro de un planeta en particular (esfera celeste planetocéntrica),

al centro del Sol (esfera celeste heliocéntrica) o a cualquier otro punto del espacio.

Cada luminaria de la esfera celeste corresponde a un punto en el que es intersectada por una línea recta que conecta el centro de la esfera celeste con la luminaria (con su centro). Al estudiar las posiciones relativas y los movimientos visibles de las luminarias en la esfera celeste, se elige uno u otro sistema de coordenadas, determinado por los puntos y líneas principales. Estos últimos suelen ser grandes círculos de la esfera celeste. Cada círculo máximo de una esfera tiene dos polos, definidos por los extremos de un diámetro perpendicular al plano del círculo dado.

Nombres de los puntos y arcos más importantes de la esfera celeste.

plomada (o línea vertical): una línea recta que pasa por los centros de la Tierra y la esfera celeste. Una plomada cruza la superficie de la esfera celeste en dos puntos: cenit , por encima de la cabeza del observador, y nadir – punto diametralmente opuesto.

Horizonte matemático - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular a la plomada. El plano del horizonte matemático pasa por el centro de la esfera celeste y divide su superficie en dos mitades: visible para el observador, con el vértice en el cenit, y invisible, con la cima en el nadir. El horizonte matemático puede no coincidir con el horizonte visible debido a los desniveles de la superficie de la Tierra y las diferentes alturas de los puntos de observación, así como a la curvatura de los rayos de luz en la atmósfera.

Arroz. 4.1. Esfera celestial

eje mundial – el eje de rotación aparente de la esfera celeste, paralelo al eje de la Tierra.

El eje del mundo se cruza con la superficie de la esfera celeste en dos puntos: polo norte del mundo Y polo sur del mundo .

Polo celeste - un punto de la esfera celeste alrededor del cual se produce el movimiento diario visible de las estrellas debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje. El polo norte del mundo está ubicado en la constelación. Osa Menor, al sur de la constelación Octante. Como resultado precesión Los polos del mundo se desplazan unos 20" por año.

La altura del polo celeste es igual a la latitud del observador. El polo celeste ubicado en la parte de la esfera por encima del horizonte se llama elevado, mientras que el otro polo celeste ubicado en la parte de la esfera por debajo del horizonte se llama bajo.

Ecuador celestial - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano es perpendicular al eje del mundo. El ecuador celeste divide la superficie de la esfera celeste en dos hemisferios: del Norte hemisferio , con su cumbre en el polo norte celeste, y Hemisferio sur , con su pico en el polo sur celeste.

El ecuador celeste cruza el horizonte matemático en dos puntos: punto este Y punto Oeste . El punto oriental es aquel en el que los puntos de la esfera celeste en rotación cruzan el horizonte matemático, pasando del hemisferio invisible al visible.

meridiano celeste - un gran círculo de la esfera celeste, cuyo plano pasa por la plomada y el eje del mundo. El meridiano celeste divide la superficie de la esfera celeste en dos hemisferios: hemisferio este , con su vértice en el punto este, y hemisferio oeste , con su vértice en el punto oeste.

Línea del mediodía – la línea de intersección del plano del meridiano celeste y el plano del horizonte matemático.

meridiano celeste se cruza con el horizonte matemático en dos puntos: punto norte Y apuntar al sur . El punto norte es el que está más cerca del polo norte del mundo.

Eclíptica – la trayectoria del aparente movimiento anual del Sol a través de la esfera celeste. El plano de la eclíptica corta al plano del ecuador celeste en un ángulo ε = 23°26".

La eclíptica cruza el ecuador celeste en dos puntos: primavera Y otoño equinoccio . En el momento del equinoccio de primavera, el Sol se mueve desde el hemisferio sur de la esfera celeste hacia el norte, en el momento del equinoccio de otoño, desde el hemisferio norte de la esfera celeste hacia el sur.

Los puntos de la eclíptica que están a 90° de los equinoccios se llaman punto verano solsticio (en el hemisferio norte) y punto invierno solsticio (en el hemisferio sur).

Eje eclíptica – Diámetro de la esfera celeste perpendicular al plano de la eclíptica.

4.2. Principales líneas y planos de la esfera celeste.

El eje de la eclíptica se cruza con la superficie de la esfera celeste en dos puntos: polo norte de la eclíptica , situada en el hemisferio norte, y polo sur de la eclíptica, situada en el hemisferio sur.

Almucantarat (Círculo árabe de alturas iguales) luminaria: un pequeño círculo de la esfera celeste que pasa a través de la luminaria, cuyo plano es paralelo al plano del horizonte matemático.

Círculo de altura o vertical círculo o vertical luminarias - un gran semicírculo de la esfera celeste que pasa por el cenit, la luminaria y el nadir.

Paralelo diario luminaria: un pequeño círculo de la esfera celeste que pasa a través de la luminaria, cuyo plano es paralelo al plano del ecuador celeste. Los movimientos diarios visibles de las luminarias ocurren a lo largo de paralelos diarios.

Círculo declinación luminarias: un gran semicírculo de la esfera celeste que pasa por los polos del mundo y la luminaria.

Círculo eclíptica latitud , o simplemente el círculo de latitud de la luminaria, un gran semicírculo de la esfera celeste que pasa por los polos de la eclíptica y la luminaria.

Círculo galáctico latitud luminarias: un gran semicírculo de la esfera celeste que pasa a través de los polos galácticos y las luminarias.

2. SISTEMAS DE COORDENADAS ASTRONÓMICAS

El sistema de coordenadas celestes se utiliza en astronomía para describir la posición de luminarias en el cielo o puntos en una esfera celeste imaginaria. Las coordenadas de luminarias o puntos se especifican mediante dos valores angulares (o arcos), que determinan de forma única la posición de los objetos en la esfera celeste. Por tanto, el sistema de coordenadas celestes es un sistema de coordenadas esférico en el que la tercera coordenada, la distancia, a menudo se desconoce y no desempeña ningún papel.

Los sistemas de coordenadas celestes se diferencian entre sí en la elección del plano principal. Dependiendo de la tarea a realizar, puede resultar más conveniente utilizar uno u otro sistema. Los más utilizados son los sistemas de coordenadas horizontales y ecuatoriales. Con menos frecuencia: eclíptica, galáctica y otras.

Sistema de coordenadas horizontales

El sistema de coordenadas horizontales (horizontal) es un sistema de coordenadas celestes en el que el plano principal es el plano del horizonte matemático y los polos son el cenit y el nadir. Se utiliza para observar las estrellas y el movimiento de los cuerpos celestes del Sistema Solar en la Tierra a simple vista, mediante binoculares o un telescopio. Las coordenadas horizontales de los planetas, el Sol y las estrellas cambian continuamente durante el día debido a la rotación diaria de la esfera celeste.

lineas y planos

El sistema de coordenadas horizontales siempre es topocéntrico. El observador siempre está situado en un punto fijo de la superficie terrestre (marcado con la letra O en la figura). Supondremos que el observador se encuentra en el hemisferio norte de la Tierra en la latitud φ. Usando una plomada, la dirección al cenit (Z) se determina como el punto superior al que se dirige la plomada, y el nadir (Z") se determina como el punto inferior (debajo de la Tierra). Por lo tanto, la línea ( ZZ") que conecta el cenit y el nadir se llama plomada.

4.3. Sistema de coordenadas horizontales

El plano perpendicular a la plomada en el punto O se llama plano del horizonte matemático. En este plano, la dirección al sur (geográfica) y al norte se determina, por ejemplo, en la dirección de la sombra más corta del gnomon durante el día. Será más corto al mediodía verdadero, y la línea (NS) que conecta el sur con el norte se llama línea del mediodía. Se considera que los puntos este (E) y oeste (W) están a 90 grados del punto sur, respectivamente, en sentido antihorario y horario, visto desde el cenit. Por tanto, NESW es ​​el plano del horizonte matemático.

El avión que pasa por las líneas del mediodía y de la plomada (ZNZ"S) se llama plano del meridiano celeste , y el avión que pasa por el cuerpo celeste es plano vertical de un cuerpo celeste dado . El gran círculo en el que cruza la esfera celeste, llamada vertical del cuerpo celeste .

En un sistema de coordenadas horizontales, una coordenada es altura de la luminaria h, o su distancia cenital z. La otra coordenada es el azimut. A.

Altura h de la luminaria Se llama arco de la vertical de la luminaria desde el plano del horizonte matemático hasta la dirección hacia la luminaria. Las alturas se miden de 0° a +90° hasta el cenit y de 0° a −90° hasta el nadir.

Distancia cenital z de la luminaria Se llama arco de la vertical de la luminaria desde el cenit hasta la luminaria. Las distancias cenit se miden de 0° a 180° desde el cenit hasta el nadir.

Azimut A de la luminaria Se llama arco del horizonte matemático desde el punto sur hasta la vertical de la luminaria. Los acimutes se miden en el sentido de la rotación diaria de la esfera celeste, es decir, al oeste del punto sur, y van de 0° a 360°. A veces, los acimutes se miden de 0° a +180° oeste y de 0° a −180° este (en geodesia, los acimutes se miden desde el punto norte).

Características de los cambios en las coordenadas de los cuerpos celestes.

Durante el día, la estrella describe un círculo perpendicular al eje del mundo (PP"), que en la latitud φ está inclinado hacia el horizonte matemático en un ángulo φ. Por lo tanto, se moverá paralelo al horizonte matemático solo en φ igual a 90 grados, es decir, en el Polo Norte, por lo tanto, todas las estrellas visibles allí no se pondrán (incluido el Sol, durante seis meses, véase la duración del día) y su altura h será constante. Las estrellas disponibles para observación en una época determinada del año se dividen en:

descendente y ascendente (h pasa por 0 durante el día)

no viniendo (h siempre es mayor que 0)

no ascendente (h siempre es menor que 0)

La altura máxima h de la estrella se observará una vez al día durante uno de sus dos pasos por el meridiano celeste -el clímax superior, y la mínima- durante el segundo de ellos -el clímax inferior-. De la culminación inferior a la superior, la altura h de la estrella aumenta, de superior a inferior disminuye.

Primer sistema de coordenadas ecuatoriales

En este sistema, el plano principal es el plano del ecuador celeste. Una coordenada en este caso es la declinación δ (más raramente, la distancia polar p). Otra coordenada es el ángulo horario t.

La declinación δ de una luminaria es el arco del círculo de declinación desde el ecuador celeste hasta la luminaria, o el ángulo entre el plano del ecuador celeste y la dirección hacia la luminaria. Las declinaciones se miden de 0° a +90° hacia el polo norte celeste y de 0° a −90° hacia el polo sur celeste.

4.4. Sistema de coordenadas ecuatoriales

La distancia polar p de una luminaria es el arco del círculo de declinación desde el polo norte celeste hasta la luminaria, o el ángulo entre el eje del mundo y la dirección hacia la luminaria. Las distancias polares se miden de 0° a 180° desde el polo norte celeste hacia el sur.

El ángulo horario t de una luminaria es el arco del ecuador celeste desde el punto superior del ecuador celeste (es decir, el punto de intersección del ecuador celeste con el meridiano celeste) hasta el círculo de declinación de la luminaria, o el ángulo diédrico entre los planos del meridiano celeste y el círculo de declinación de la luminaria. Los ángulos horarios se cuentan en el sentido de la rotación diaria de la esfera celeste, es decir, al oeste del punto más alto del ecuador celeste, y van de 0° a 360° (en grados) o de 0h a 24h (en medida horaria). A veces, los ángulos horarios se miden de 0° a +180° (0h a +12h) al oeste y de 0° a −180° (0h a −12h) al este.

Segundo sistema de coordenadas ecuatoriales

En este sistema, como en el primer sistema ecuatorial, el plano principal es el plano del ecuador celeste y una coordenada es la declinación δ (con menos frecuencia, la distancia polar p). La otra coordenada es la ascensión recta α. La ascensión recta (RA, α) de una luminaria es el arco del ecuador celeste desde el punto del equinoccio de primavera hasta el círculo de declinación de la luminaria, o el ángulo entre la dirección al punto del equinoccio de primavera y el plano. del círculo de declinación de la luminaria. Las ascensiones rectas se cuentan en el sentido opuesto a la rotación diaria de la esfera celeste, oscilando entre 0° y 360° (en grados) o entre 0h y 24h (en horas).

RA es el equivalente astronómico de la longitud de la Tierra. Tanto RA como la longitud miden el ángulo este-oeste a lo largo del ecuador; ambas medidas se basan en el punto cero en el ecuador. Para la longitud, el punto cero es el primer meridiano; para RA, la marca cero es el lugar en el cielo donde el Sol cruza el ecuador celeste en el equinoccio de primavera.

La declinación (δ) en astronomía es una de las dos coordenadas del sistema de coordenadas ecuatoriales. Igual a la distancia angular en la esfera celeste desde el plano del ecuador celeste hasta la luminaria y suele expresarse en grados, minutos y segundos de arco. La declinación es positiva al norte del ecuador celeste y negativa al sur. La declinación siempre tiene signo, incluso si la declinación es positiva.

La declinación de un objeto celeste que pasa por el cenit es igual a la latitud del observador (si consideramos la latitud norte con un signo + y la latitud sur como negativa). En el hemisferio norte de la Tierra, para una latitud determinada φ, los objetos celestes con declinación

δ > +90° − φ no van más allá del horizonte, por eso se llaman no fijados. Si la declinación del objeto es δ

Sistema de coordenadas de la eclíptica

En este sistema, el plano principal es el plano de la eclíptica. Una coordenada en este caso es la latitud de la eclíptica β y la otra es la longitud de la eclíptica λ.

4.5. Relación entre los sistemas de coordenadas de la eclíptica y el segundo ecuatorial

La latitud de la eclíptica de una luminaria β es el arco del círculo de latitud desde la eclíptica a la luminaria, o el ángulo entre el plano de la eclíptica y la dirección hacia la luminaria. Las latitudes de la eclíptica se miden de 0° a +90° hasta el polo norte de la eclíptica y de 0° a −90° hasta el polo sur de la eclíptica.

La longitud de la eclíptica λ de una luminaria es el arco de la eclíptica desde el punto del equinoccio de primavera hasta el círculo de latitud de la luminaria, o el ángulo entre la dirección al punto del equinoccio de primavera y el plano del círculo de latitud. de la luminaria. Las longitudes de la eclíptica se miden en la dirección del movimiento anual aparente del Sol a lo largo de la eclíptica, es decir, al este del equinoccio de primavera en el rango de 0° a 360°.

Sistema de coordenadas galácticas

En este sistema, el plano principal es el plano de nuestra galaxia. Una coordenada en este caso es la latitud galáctica by la otra es la longitud galáctica l.

4.6. Sistemas de coordenadas galácticos y segundos ecuatoriales.

La latitud galáctica b de una luminaria es el arco del círculo de latitud galáctica desde la eclíptica hasta la luminaria, o el ángulo entre el plano del ecuador galáctico y la dirección hacia la luminaria.

Las latitudes galácticas varían de 0° a +90° en el polo norte galáctico y de 0° a −90° en el polo sur galáctico.

La longitud galáctica l de una luminaria es el arco del ecuador galáctico desde el punto de referencia C hasta el círculo de latitud galáctica de la luminaria, o el ángulo entre la dirección al punto de referencia C y el plano del círculo de la luminaria latitud de la luminaria. Las longitudes galácticas se miden en sentido antihorario cuando se ven desde el polo norte galáctico, es decir, al este del datum C, y van de 0° a 360°.

El punto de referencia C se encuentra cerca de la dirección del centro galáctico, pero no coincide con él, ya que este último, debido a la ligera elevación del Sistema Solar sobre el plano del disco galáctico, se encuentra aproximadamente 1° al sur del ecuador galáctico. El punto de partida C se elige de modo que el punto de intersección de los ecuadores galáctico y celeste con una ascensión recta de 280° tenga una longitud galáctica de 32,93192° (para la época 2000).

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Esfera celestial es una esfera imaginaria de radio arbitrario con centro en un punto arbitrario, en cuya superficie se trazan las posiciones de las luminarias tal como son visibles en el cielo en algún momento desde un punto determinado.

La esfera celeste gira. No es difícil comprobarlo simplemente observando el cambio en la posición de los cuerpos celestes con respecto al observador o al horizonte. Si apunta la cámara a la estrella Osa Menor y abre la lente durante varias horas, las imágenes de las estrellas en la placa fotográfica describirán arcos cuyos ángulos centrales son los mismos (Fig. 17). Material del sitio

Debido a la rotación de la esfera celeste, cada luminaria se mueve en un pequeño círculo, cuyo plano es paralelo al plano del ecuador. paralelo diario. Como puede verse en la Figura 18, el paralelo diario puede cruzar el horizonte matemático, pero no puede cruzarlo. La intersección del horizonte por una luminaria se llama amanecer, si pasa a la parte superior de la esfera celeste, y poniéndose cuando la luminaria pasa a la parte inferior de la esfera celeste. En el caso de que el paralelo diario por el que se mueve la luminaria no cruza el horizonte, la luminaria se llama no ascendente o no visitantes dependiendo de dónde se encuentre: siempre en la parte superior o siempre en la parte inferior de la esfera celeste.