Qual è il centro della sfera celeste. Sfera celeste e suoi elementi

Tutti i corpi celesti si trovano a distanze insolitamente grandi e molto diverse da noi. Ma a noi sembrano ugualmente distanti e sembrano collocati su una sfera. Quando si risolvono problemi pratici nell'astronomia aeronautica, è importante conoscere non la distanza delle stelle, ma la loro posizione sulla sfera celeste al momento dell'osservazione.

La sfera celeste è una sfera immaginaria di raggio infinito, il cui centro è l'osservatore. Quando si esamina la sfera celeste, il suo centro è allineato con l'occhio dell'osservatore. Le dimensioni della Terra vengono trascurate, per questo il centro della sfera celeste viene spesso combinato con il centro della Terra. I luminari vengono applicati alla sfera nella posizione in cui sono visibili nel cielo in un dato momento da un dato punto di localizzazione dell'osservatore.

La sfera celeste ha una serie di punti, linee e cerchi caratteristici. Nella fig. 1.1, un cerchio di raggio arbitrario raffigura la sfera celeste, al centro della quale, designato dal punto O, si trova l'osservatore. Consideriamo gli elementi principali della sfera celeste.

La verticale dell'osservatore è una linea retta che passa per il centro della sfera celeste e coincide con la direzione del filo a piombo nel punto dell'osservatore. Lo Zenith Z è il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, situato sopra la testa dell'osservatore. Nadir Z" è il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, opposto allo zenit.

L’orizzonte vero N E S O è un cerchio massimo sulla sfera celeste, il cui piano è perpendicolare alla verticale dell’osservatore. L'orizzonte vero divide la sfera celeste in due parti: l'emisfero sopra l'orizzonte, in cui si trova lo zenit, e l'emisfero suborizzonte, in cui si trova il nadir.

L'asse mondiale PP" è una linea retta attorno alla quale avviene la rotazione giornaliera visibile della sfera celeste.

Riso. 1.1. Punti fondamentali, linee e cerchi della sfera celeste

L'asse del mondo è parallelo all'asse di rotazione della Terra e per un osservatore situato in uno dei poli della Terra coincide con l'asse di rotazione della Terra. L'apparente rotazione giornaliera della sfera celeste è un riflesso dell'effettiva rotazione giornaliera della Terra attorno al proprio asse.

I poli celesti sono i punti di intersezione dell'asse del mondo con la sfera celeste. Il polo celeste situato nella regione della costellazione dell'Orsa Minore è chiamato polo celeste Nord P, mentre il polo opposto è chiamato Polo Sud.

L'equatore celeste è un grande cerchio sulla sfera celeste, il cui piano è perpendicolare all'asse del mondo. Il piano dell'equatore celeste divide la sfera celeste nell'emisfero settentrionale, in cui si trova il Polo Celeste Nord, e nell'emisfero meridionale, in cui si trova il Polo Celeste Sud.

Il meridiano celeste, o meridiano dell'osservatore, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per i poli del mondo, zenit e nadir. Coincide con il piano del meridiano terrestre dell'osservatore e divide la sfera celeste negli emisferi orientale ed occidentale.

I punti nord e sud sono i punti di intersezione del meridiano celeste con l'orizzonte vero. Il punto più vicino al Polo Nord del mondo è chiamato punto nord dell'orizzonte reale C, e il punto più vicino al Polo Sud del mondo è chiamato punto sud S. I punti est e ovest sono i punti di intersezione dell'equatore celeste con l'orizzonte vero.

La linea di mezzogiorno è una linea retta nel piano dell'orizzonte vero che collega i punti nord e sud. Questa linea è chiamata mezzogiorno perché a mezzogiorno, secondo l'ora solare locale, l'ombra di un polo verticale coincide con questa linea, cioè con il vero meridiano di un dato punto.

I punti sud e nord dell'equatore celeste sono i punti di intersezione del meridiano celeste con l'equatore celeste. Il punto più vicino al punto meridionale dell'orizzonte è chiamato punto sud dell'equatore celeste, mentre il punto più vicino al punto settentrionale dell'orizzonte è chiamato punto nord

La verticale di un luminare, o cerchio di altitudine, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per lo zenit, il nadir e il luminare. La prima verticale è quella verticale che passa per i punti est e ovest.

Il cerchio di declinazione, o cerchio orario di un luminare, RMR, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per i poli di myoa e del luminare.

Il parallelo quotidiano di un luminare è un piccolo cerchio sulla sfera celeste tracciato attraverso il luminare parallelo al piano dell'equatore celeste. L'apparente movimento quotidiano dei luminari avviene lungo paralleli giornalieri.

L'Almucantarat del luminare AMAG è un piccolo cerchio sulla sfera celeste disegnato attraverso il luminare parallelo al piano del vero orizzonte.

Gli elementi considerati della sfera celeste sono ampiamente utilizzati nell'astronomia aeronautica.

SFERA CELESTE
Quando osserviamo il cielo, tutti gli oggetti astronomici sembrano posizionati su una superficie a forma di cupola, al centro della quale si trova l'osservatore. Questa cupola immaginaria forma la metà superiore di una sfera immaginaria chiamata "sfera celeste". Svolge un ruolo fondamentale nell'indicare la posizione degli oggetti astronomici.

Sebbene la Luna, i pianeti, il Sole e le stelle si trovino a distanze diverse da noi, anche i più vicini sono così lontani che non siamo in grado di stimare la loro distanza a occhio. La direzione verso una stella non cambia mentre ci muoviamo sulla superficie terrestre. (È vero, cambia leggermente man mano che la Terra si muove lungo la sua orbita, ma questo spostamento parallattico può essere notato solo con l'aiuto degli strumenti più precisi.) Ci sembra che la sfera celeste ruoti, poiché i luminari sorgono a est e ambientato a ovest. La ragione di ciò è la rotazione della Terra da ovest a est. La rotazione apparente della sfera celeste avviene attorno ad un asse immaginario che continua l'asse di rotazione terrestre. Questo asse interseca la sfera celeste in due punti chiamati “poli celesti” nord e sud. Il polo nord celeste si trova a circa un grado dalla stella polare e non ci sono stelle luminose vicino al polo sud.

L'asse di rotazione della Terra è inclinato di circa 23,5° rispetto alla perpendicolare al piano dell'orbita terrestre (al piano dell'eclittica). L'intersezione di questo piano con la sfera celeste dà origine a un cerchio: l'eclittica, il percorso apparente del Sole nell'arco di un anno. L'orientamento dell'asse terrestre nello spazio rimane pressoché invariato. Pertanto, ogni anno nel mese di giugno, quando l'estremità settentrionale dell'asse è inclinata verso il Sole, esso sale alto nel cielo nell'emisfero settentrionale, dove le giornate diventano lunghe e le notti brevi. Dopo essersi spostata sul lato opposto dell'orbita a dicembre, la Terra risulta essere rivolta verso il Sole dall'emisfero australe, e nel nostro nord i giorni diventano brevi e le notti lunghe.
Vedi anche STAGIONI. Tuttavia, sotto l'influenza della gravità solare e lunare, l'orientamento dell'asse terrestre cambia gradualmente. Il movimento principale dell'asse causato dall'influenza del Sole e della Luna sul rigonfiamento equatoriale della Terra è chiamato precessione. Per effetto della precessione, l'asse terrestre ruota lentamente attorno ad una perpendicolare al piano orbitale, descrivendo in 26mila anni un cono di raggio di 23,5°. Per questo motivo, dopo qualche secolo, il polo non sarà più vicino alla Stella Polare. Inoltre, l'asse terrestre subisce piccole oscillazioni chiamate nutazione, che sono legate all'ellitticità delle orbite della Terra e della Luna, nonché al fatto che il piano dell'orbita della Luna è leggermente inclinato rispetto al piano dell'orbita terrestre orbita. Come già sappiamo, l'aspetto della sfera celeste cambia durante la notte a causa della rotazione della Terra attorno al proprio asse. Ma anche se osservi il cielo nello stesso periodo dell'anno, il suo aspetto cambierà a causa della rivoluzione della Terra attorno al Sole. Per un'orbita completa di 360°, la Terra richiede ca. 3651/4 giorni - circa un grado al giorno. A proposito, un giorno, o meglio un giorno solare, è il tempo durante il quale la Terra ruota una volta attorno al proprio asse rispetto al Sole. Consiste nel tempo impiegato dalla Terra per ruotare rispetto alle stelle (il “giorno siderale”), più un breve tempo - circa quattro minuti - necessario alla rotazione, compensando di un grado il movimento orbitale della Terra ogni giorno. . Quindi, in un anno ca. 3651/4 giorni solari e ca. 3661/4 stelle.
Se visto da un punto specifico
Le stelle terrestri situate vicino ai poli sono sempre sopra l'orizzonte o non si alzano mai al di sopra di esso. Tutte le altre stelle sorgono e tramontano e ogni giorno il sorgere e il tramontare di ciascuna stella avviene 4 minuti prima rispetto al giorno precedente. Alcune stelle e costellazioni sorgono nel cielo di notte in inverno - le chiamiamo "inverno" e altre - "estate". Pertanto, l'aspetto della sfera celeste è determinato da tre tempi: l'ora del giorno associata alla rotazione della Terra; il periodo dell'anno associato alla rivoluzione attorno al Sole; un'epoca associata alla precessione (sebbene quest'ultimo effetto sia appena percettibile “ad occhio” anche dopo 100 anni).
Sistemi di coordinate. Esistono vari modi per indicare la posizione degli oggetti sulla sfera celeste. Ognuno di essi è adatto per un tipo specifico di attività.
Sistema altazimutale. Per indicare la posizione di un oggetto nel cielo rispetto agli oggetti terrestri che circondano l'osservatore, viene utilizzato un sistema di coordinate “altizimutale” o “orizzontale”. Indica la distanza angolare di un oggetto sopra l'orizzonte, chiamata "altezza", così come il suo "azimut" - la distanza angolare lungo l'orizzonte da un punto convenzionale a un punto che si trova direttamente sotto l'oggetto. In astronomia, l'azimut viene misurato dal punto sud a ovest, e in geodesia e navigazione, dal punto nord a est. Pertanto, prima di utilizzare l'azimut, è necessario scoprire in quale sistema è indicato. Il punto nel cielo direttamente sopra la tua testa ha un'altezza di 90° e si chiama "zenit", mentre il punto diametralmente opposto ad esso (sotto i tuoi piedi) è chiamato "nadir". Per molti problemi è importante un grande cerchio della sfera celeste, chiamato “meridiano celeste”; passa attraverso lo zenit, il nadir e i poli del mondo e attraversa l'orizzonte nei punti nord e sud.
Sistema equatoriale. A causa della rotazione della Terra, le stelle si muovono costantemente rispetto all'orizzonte e ai punti cardinali e le loro coordinate nel sistema orizzontale cambiano. Ma per alcuni problemi astronomici, il sistema di coordinate deve essere indipendente dalla posizione dell’osservatore e dall’ora del giorno. Tale sistema è detto “equatoriale”; le sue coordinate assomigliano a latitudini e longitudini geografiche. In esso, il piano dell'equatore terrestre, esteso fino all'intersezione con la sfera celeste, definisce il cerchio principale - l'“equatore celeste”. La "declinazione" di una stella assomiglia alla latitudine e si misura dalla sua distanza angolare a nord o a sud dell'equatore celeste. Se una stella è visibile esattamente allo zenit, la latitudine del luogo di osservazione è uguale alla declinazione della stella. La longitudine geografica corrisponde all'"ascensione retta" della stella. Si misura ad est del punto di intersezione dell'eclittica con l'equatore celeste, che il Sole attraversa a marzo, nel giorno dell'inizio della primavera nell'emisfero settentrionale e dell'autunno in quello meridionale. Questo punto, importante per l’astronomia, è chiamato “primo punto dell’Ariete”, o “punto dell’equinozio di primavera”, ed è indicato dal segno
Altri sistemi. Per alcuni scopi vengono utilizzati anche altri sistemi di coordinate sulla sfera celeste. Ad esempio, quando si studia il movimento dei corpi nel sistema solare, viene utilizzato un sistema di coordinate, il cui piano principale è il piano dell'orbita terrestre. La struttura della Galassia è studiata in un sistema di coordinate, il cui piano principale è il piano equatoriale della Galassia, rappresentato nel cielo da un cerchio che passa lungo la Via Lattea.
Confronto di sistemi di coordinate. I dettagli più importanti dei sistemi orizzontale ed equatoriale sono mostrati nelle figure. Nella tabella, questi sistemi vengono confrontati con il sistema di coordinate geografiche.
Transizione da un sistema all'altro. Spesso è necessario calcolare le sue coordinate equatoriali dalle coordinate altazimutali di una stella e viceversa. Per fare ciò è necessario conoscere il momento dell'osservazione e la posizione dell'osservatore sulla Terra. Matematicamente il problema si risolve utilizzando un triangolo sferico con vertici allo zenit, al polo nord celeste e alla stella X; è chiamato il "triangolo astronomico". L'angolo con il vertice al polo nord celeste compreso tra il meridiano dell'osservatore e la direzione verso un certo punto della sfera celeste è chiamato “angolo orario” di questo punto; si misura ad ovest del meridiano. L'angolo orario dell'equinozio di primavera, espresso in ore, minuti e secondi, è chiamato “tempo siderale” (S. T. - tempo siderale) nel punto di osservazione. E poiché l’ascensione retta di una stella è anche l’angolo polare tra la direzione verso di essa e il punto dell’equinozio di primavera, il tempo siderale è uguale all’ascensione retta di tutti i punti che giacciono sul meridiano dell’osservatore. Pertanto, l'angolo orario di qualsiasi punto della sfera celeste è uguale alla differenza tra il tempo siderale e la sua ascensione retta:

Sia j la latitudine dell'osservatore. Se vengono fornite le coordinate equatoriali della stella a e d, le sue coordinate orizzontali a e possono essere calcolate utilizzando le seguenti formule: Puoi anche risolvere il problema inverso: utilizzando i valori misurati di a e h, conoscendo l'ora, calcolare a e d. Dall'ultima formula si calcola direttamente la declinazione d, dalla penultima formula si calcola H, dalla prima, se si conosce il tempo siderale, si calcola a.
Rappresentazione della sfera celeste. Per molti secoli, gli scienziati hanno cercato i modi migliori per rappresentare la sfera celeste a scopo di studio o dimostrazione. Sono stati proposti due tipi di modelli: bidimensionale e tridimensionale. La sfera celeste può essere rappresentata su un piano nello stesso modo in cui la Terra sferica viene rappresentata sulle mappe. In entrambi i casi è necessario selezionare un sistema di proiezione geometrica. Il primo tentativo di rappresentare parti della sfera celeste su un piano furono le pitture rupestri di configurazioni stellari nelle grotte degli antichi. Al giorno d'oggi esistono diverse mappe stellari, pubblicate sotto forma di atlanti stellari disegnati a mano o fotografici che coprono l'intero cielo. Gli antichi astronomi cinesi e greci concettualizzavano la sfera celeste in un modello noto come "sfera armillare". È costituito da cerchi o anelli metallici collegati tra loro in modo da mostrare i cerchi più importanti della sfera celeste. Al giorno d'oggi vengono spesso utilizzati globi stellari, sui quali sono segnate le posizioni delle stelle e dei cerchi principali della sfera celeste. Le sfere armillari e i globi hanno un inconveniente comune: le posizioni delle stelle e i segni dei cerchi sono segnati sul loro lato esterno, convesso, che noi vediamo dall'esterno, mentre guardiamo il cielo “dall'interno”, e il le stelle ci sembrano poste sul lato concavo della sfera celeste. Ciò a volte porta a confusione nelle direzioni del movimento delle stelle e delle figure delle costellazioni. La rappresentazione più realistica della sfera celeste è fornita da un planetario. La proiezione ottica delle stelle su uno schermo emisferico dall'interno consente di riprodurre in modo molto accurato l'aspetto del cielo e tutti i tipi di movimenti dei luminari su di esso.
Vedi anche
ASTRONOMIA E ASTROFISICA;
PLANETARIO;
STELLE.

Enciclopedia di Collier. - Società aperta. 2000 .

Grande Dizionario Enciclopedico - una sfera ausiliaria immaginaria di raggio arbitrario su cui vengono proiettati i corpi celesti. Viene utilizzato in astronomia per studiare la posizione relativa e il movimento degli oggetti spaziali in base alla determinazione delle loro coordinate sulla sfera celeste.... ... Dizionario enciclopedico

Una sfera ausiliaria immaginaria di raggio arbitrario su cui sono proiettati i corpi celesti; serve a risolvere vari problemi astrometrici. L'idea di N.s. è sorto in tempi antichi; si basa sull'aspetto visivo... Grande Enciclopedia Sovietica

Una sfera immaginaria di raggio arbitrario, in cui i corpi celesti sono raffigurati come sono visibili da un punto di osservazione sulla superficie terrestre (topocentrico n.s.) o come sarebbero visibili dal centro della Terra (geocentrico n.s.) o dal centro della Terra. il sole… … Grande Dizionario Enciclopedico Politecnico

sfera celeste- dangaus sfera statusas T sritis fizika atitikmenys: ingl. sfera celeste vok. Himmelskugel, f; Himmelsphare, f rus. sfera celeste, f; firmamento, m pranc. sfera celeste, f… Fizikos terminų žodynas

Il cielo appare all'osservatore come una cupola sferica che lo circonda da tutti i lati. A questo proposito, già nell'antichità, nacque il concetto di sfera celeste (volta celeste) e furono definiti i suoi elementi principali.

Sfera celeste chiamata sfera immaginaria di raggio arbitrario, sulla cui superficie interna, come sembra all'osservatore, si trovano i corpi celesti. All'osservatore sembra sempre di trovarsi al centro della sfera celeste (cioè in Fig. 1.1).

Riso. 1.1. Elementi fondamentali della sfera celeste

Lascia che l'osservatore tenga tra le mani un filo a piombo: un piccolo peso massiccio su un filo. La direzione di questo thread si chiama filo a piombo. Tracciamo un filo a piombo attraverso il centro della sfera celeste. Intersecherà questa sfera in due punti diametralmente opposti chiamati zenit E nadir. Lo zenit si trova esattamente sopra la testa dell'osservatore e il nadir è nascosto dalla superficie terrestre.

Disegniamo un piano passante per il centro della sfera celeste perpendicolare al filo a piombo. Attraverserà la sfera in un cerchio massimo chiamato matematico O vero orizzonte. (Ricordiamo che la circonferenza formata dalla sezione di una sfera mediante un piano passante per il centro si chiama grande; se il piano taglia la sfera senza passare per il suo centro, allora si forma la sezione piccolo cerchio). L'orizzonte matematico è parallelo all'orizzonte apparente dell'osservatore, ma non coincide con esso.

Attraverso il centro della sfera celeste disegniamo un asse parallelo all'asse di rotazione della Terra e lo chiamiamo asse mundi(in latino - Axis Mundi). L'asse del mondo interseca la sfera celeste in due punti diametralmente opposti chiamati poli del mondo. Ci sono due poli del mondo - settentrionale E meridionale. Per polo nord celeste si intende quello rispetto al quale la rotazione quotidiana della sfera celeste, derivante dalla rotazione della Terra attorno al proprio asse, avviene in senso antiorario guardando il cielo dall'interno della sfera celeste (come lo guardiamo). Vicino al polo nord del mondo si trova la stella polare - l'Orsa Minore - la stella più luminosa di questa costellazione.

Contrariamente alla credenza popolare, la Stella Polare non è la stella più luminosa del cielo stellato. Ha una seconda magnitudine e non è una delle stelle più luminose. È improbabile che un osservatore inesperto lo trovi rapidamente nel cielo. Non è facile cercare la Polare a causa della forma caratteristica del secchio dell'Orsa Minore: le altre stelle di questa costellazione sono ancora più deboli della Polare e non possono essere punti di riferimento affidabili. Il modo più semplice per un osservatore alle prime armi per trovare la Stella Polare nel cielo è navigare attraverso le stelle della vicina costellazione luminosa dell'Orsa Maggiore (Fig. 1.2). Se colleghi mentalmente le due stelle più esterne del secchio dell'Orsa Maggiore, e , e continui la linea retta finché non si interseca con la prima stella più o meno evidente, allora questa sarà la Stella Polare. La distanza nel cielo dalla stella Orsa Maggiore alla Stella Polare è circa cinque volte maggiore della distanza tra le stelle e l'Orsa Maggiore.

Riso. 1.2. Costellazioni circumpolari dell'Orsa Maggiore
e l'Orsa Minore

Il polo sud celeste è segnato nel cielo dalla stella appena visibile Sigma Octanta.

Viene chiamato il punto dell'orizzonte matematico più vicino al polo nord celeste punto nord. Il punto più lontano dell'orizzonte vero dal polo nord del mondo è punto sud. Si trova anche più vicino al polo sud del mondo. Una linea nel piano dell'orizzonte matematico che passa per il centro della sfera celeste e i punti nord e sud è chiamata linea di mezzogiorno.

Disegniamo un piano passante per il centro della sfera celeste perpendicolare all'asse del mondo. Attraverserà la sfera in un cerchio massimo chiamato equatore celeste. L'equatore celeste si interseca con l'orizzonte vero in due punti diametralmente opposti est E ovest. L'equatore celeste divide la sfera celeste in due metà: Emisfero settentrionale con il suo picco al polo nord celeste e Emisfero meridionale con la sua sommità al polo sud celeste. Il piano dell'equatore celeste è parallelo al piano dell'equatore terrestre.

Vengono chiamati i punti nord, sud, ovest ed est lati dell'orizzonte.

Il cerchio massimo della sfera celeste che passa attraverso i poli celesti e, lo zenit e il nadir N / a, chiamato meridiano celeste. Il piano del meridiano celeste coincide con il piano del meridiano terrestre dell'osservatore ed è perpendicolare ai piani dell'orizzonte matematico e dell'equatore celeste. Il meridiano celeste divide la sfera celeste in due emisferi - orientale, con apice nel punto est , E occidentale, con apice nel punto ovest . Il meridiano celeste interseca l'orizzonte matematico nei punti nord e sud. Questa è la base per il metodo di orientamento delle stelle sulla superficie terrestre. Se colleghi mentalmente il punto zenit, che si trova sopra la testa dell'osservatore, con la Stella Polare e continui ulteriormente questa linea, il punto della sua intersezione con l'orizzonte sarà il punto nord. Il meridiano celeste attraversa l'orizzonte matematico lungo la linea di mezzogiorno.

Si chiama un piccolo cerchio parallelo all'orizzonte vero almucantarato(in arabo - un cerchio di uguali altezze). Puoi eseguire tutti gli almucantarat che desideri sulla sfera celeste.

Si chiamano piccoli cerchi paralleli all'equatore celeste paralleli celesti, se ne possono effettuare anche infiniti. Il movimento quotidiano delle stelle avviene lungo i paralleli celesti.

Vengono chiamati i cerchi massimi della sfera celeste passanti per lo zenit e il nadir cerchi di altezza O cerchi verticali (verticali). Cerchio verticale passante per i punti est e ovest W, chiamato prima verticale. I piani verticali sono perpendicolari all'orizzonte matematico e almucantarati.

Si chiamano cerchi massimi che passano per i poli celesti cerchi orari O cerchi di declinazione. I piani dei cerchi orari sono perpendicolari all'equatore celeste e ai paralleli celesti.

Il meridiano celeste è sia un cerchio verticale che un cerchio di declinazione, quindi il suo piano è perpendicolare sia all'orizzonte matematico che all'equatore celeste.

Non importa dove si trovi l'osservatore sulla superficie della Terra, vede sempre la rotazione quotidiana della sfera celeste che avviene attorno all'asse del mondo. All'osservatore sembra che ogni luminare nel cielo descriva durante il giorno un cerchio attorno alla Stella Polare, cioè si muova lungo un parallelo celeste.

Lascia che l'osservatore si trovi sulla superficie della Terra in un punto con latitudine geografica. Descriviamo schematicamente il globo e l'osservatore su di esso (Fig. 1.3). Notiamo le posizioni dei principali elementi della sfera celeste nella proiezione sul piano del meridiano geografico dell'osservatore.

Dalla fig. 1.3 si può vedere che l'angolo di inclinazione dell'asse del mondo rispetto al piano dell'orizzonte matematico è uguale a . Questo ci permette di formulare teorema sull'altezza della Stella Polare sopra l'orizzonte:

Argomento 4. SFERA CELESTE. SISTEMI DI COORDINATE ASTRONOMICHE

4.1. SFERA CELESTE

Sfera celeste - una sfera immaginaria di raggio arbitrario su cui vengono proiettati i corpi celesti. Serve a risolvere vari problemi astrometrici. L'occhio dell'osservatore è solitamente considerato il centro della sfera celeste. Per un osservatore sulla superficie terrestre, la rotazione della sfera celeste riproduce il movimento quotidiano dei luminari nel cielo.

L'idea della Sfera Celeste è nata in tempi antichi; si basava sull'impressione visiva dell'esistenza di una volta celeste a cupola. Questa impressione è dovuta al fatto che, a causa dell'enorme distanza dei corpi celesti, l'occhio umano non è in grado di apprezzare le differenze nelle loro distanze, ed essi appaiono ugualmente distanti. Presso i popoli antichi ciò era associato alla presenza di una vera e propria sfera che delimitava il mondo intero e portava sulla sua superficie numerose stelle. Pertanto, secondo loro, la sfera celeste era l'elemento più importante dell'Universo. Con lo sviluppo delle conoscenze scientifiche questa visione della sfera celeste scomparve. Tuttavia, la geometria della sfera celeste, stabilita nei tempi antichi, a seguito dello sviluppo e del miglioramento, ha ricevuto una forma moderna, nella quale viene utilizzata in astrometria.

Il raggio della sfera celeste può essere preso in qualsiasi modo: per semplificare i rapporti geometrici si assume pari all'unità. A seconda del problema da risolvere, il centro della sfera celeste può essere posto nel luogo:

dove si trova l'osservatore (sfera celeste topocentrica),

al centro della Terra (sfera celeste geocentrica),

al centro di un particolare pianeta (sfera celeste planetocentrica),

al centro del Sole (sfera celeste eliocentrica) o a qualsiasi altro punto dello spazio.

Ogni luminare della sfera celeste corrisponde a un punto in cui è intersecato da una linea retta che collega il centro della sfera celeste con il luminare (con il suo centro). Quando si studiano le posizioni relative e i movimenti visibili dei luminari sulla sfera celeste, viene scelto l'uno o l'altro sistema di coordinate, determinato dai punti e dalle linee principali. Questi ultimi sono solitamente grandi cerchi della sfera celeste. Ciascun cerchio massimo di una sfera ha due poli, definiti su di esso dagli estremi di un diametro perpendicolare al piano del cerchio dato.

Nomi dei punti e degli archi più importanti della sfera celeste

Filo a piombo (o linea verticale) - una linea retta che passa attraverso i centri della Terra e la sfera celeste. Un filo a piombo interseca la superficie della sfera celeste in due punti: zenit , sopra la testa dell'osservatore, e nadir – punto diametralmente opposto.

Orizzonte matematico - un cerchio massimo della sfera celeste, il cui piano è perpendicolare al filo a piombo. Il piano dell'orizzonte matematico passa per il centro della sfera celeste e ne divide la superficie in due metà: visibile per l'osservatore, con il vertice allo zenit, e invisibile, con la parte superiore al nadir. L'orizzonte matematico potrebbe non coincidere con l'orizzonte visibile a causa delle irregolarità della superficie terrestre e delle diverse altezze dei punti di osservazione, nonché della deflessione dei raggi luminosi nell'atmosfera.

Riso. 4.1. Sfera celeste

asse mundi – l’asse di rotazione apparente della sfera celeste, parallelo all’asse terrestre.

L'asse del mondo si interseca con la superficie della sfera celeste in due punti: polo nord del mondo E polo sud del mondo .

Polo celeste - un punto sulla sfera celeste attorno al quale avviene il movimento quotidiano visibile delle stelle dovuto alla rotazione della Terra attorno al proprio asse. Il Polo Nord del mondo si trova nella costellazione Orsa Minore, meridionale nella costellazione Ottante. Di conseguenza precessione I poli del mondo si spostano di circa 20 pollici all'anno.

L'altezza del polo celeste è uguale alla latitudine dell'osservatore. Il polo celeste situato nella parte sopra l'orizzonte della sfera è chiamato elevato, mentre l'altro polo celeste situato nella parte suborizzonte della sfera è chiamato basso.

Equatore celeste - un cerchio massimo della sfera celeste, il cui piano è perpendicolare all'asse del mondo. L'equatore celeste divide la superficie della sfera celeste in due emisferi: settentrionale emisfero , con il suo vertice al polo nord celeste, e Emisfero meridionale , con il suo apice al polo celeste sud.

L'equatore celeste interseca l'orizzonte matematico in due punti: punto est E punto ovest . Il punto orientale è quello in cui i punti della sfera celeste rotante intersecano l'orizzonte matematico, passando dall'emisfero invisibile a quello visibile.

Meridiano celeste - un cerchio massimo della sfera celeste, il cui piano passa attraverso il filo a piombo e l'asse del mondo. Il meridiano celeste divide la superficie della sfera celeste in due emisferi - emisfero orientale , con il suo apice nel punto est, e emisfero occidentale , con il suo apice nel punto ovest.

Linea di mezzogiorno – la linea di intersezione del piano del meridiano celeste e del piano dell'orizzonte matematico.

Meridiano celeste interseca con l'orizzonte matematico in due punti: punto nord E puntare a sud . Il punto nord è quello più vicino al polo nord del mondo.

Eclittica – la traiettoria del movimento apparente annuale del Sole attraverso la sfera celeste. Il piano dell'eclittica si interseca con il piano dell'equatore celeste con un angolo ε = 23°26".

L'eclittica interseca l'equatore celeste in due punti: primavera E autunno equinozio . Nel punto dell'equinozio di primavera, il Sole si sposta dall'emisfero meridionale della sfera celeste a quello settentrionale, nel punto dell'equinozio d'autunno - dall'emisfero settentrionale della sfera celeste a quello meridionale.

Si chiamano punti dell'eclittica che distano 90° dagli equinozi punto estate solstizio (nell'emisfero settentrionale) e punto inverno solstizio (nell'emisfero australe).

Asse eclittica – diametro della sfera celeste perpendicolare al piano dell'eclittica.

4.2. Linee principali e piani della sfera celeste

L'asse dell'eclittica interseca la superficie della sfera celeste in due punti: polo nord dell'eclittica , situata nell'emisfero settentrionale, e polo sud dell'eclittica, giacente nell'emisfero australe.

Almucantarat (Cerchio arabo di uguali altezze) luminare - un piccolo cerchio della sfera celeste che passa attraverso il luminare, il cui piano è parallelo al piano dell'orizzonte matematico.

Cerchio di altezza O verticale cerchio O verticale luminari - un grande semicerchio della sfera celeste che passa per lo zenit, il luminare e il nadir.

Parallelo quotidiano luminare - un piccolo cerchio della sfera celeste che passa attraverso il luminare, il cui piano è parallelo al piano dell'equatore celeste. I movimenti giornalieri visibili dei luminari avvengono lungo paralleli giornalieri.

Cerchio declinazione luminari: un grande semicerchio della sfera celeste, che passa attraverso i poli del mondo e il luminare.

Cerchio eclittica latitudine , o semplicemente il cerchio di latitudine del luminare - un grande semicerchio della sfera celeste, che passa attraverso i poli dell'eclittica e del luminare.

Cerchio galattico latitudine luminari: un grande semicerchio della sfera celeste che passa attraverso i poli e i luminari galattici.

2. SISTEMI DI COORDINATE ASTRONOMICHE

Il sistema di coordinate celesti viene utilizzato in astronomia per descrivere la posizione dei luminari nel cielo o dei punti su una sfera celeste immaginaria. Le coordinate dei luminari o dei punti sono specificate da due valori angolari (o archi), che determinano in modo univoco la posizione degli oggetti sulla sfera celeste. Pertanto, il sistema di coordinate celesti è un sistema di coordinate sferiche in cui la terza coordinata, la distanza, è spesso sconosciuta e non svolge alcun ruolo.

I sistemi di coordinate celesti differiscono tra loro nella scelta del piano principale. A seconda dell'attività da svolgere, potrebbe essere più conveniente utilizzare l'uno o l'altro sistema. I più comunemente usati sono i sistemi di coordinate orizzontali ed equatoriali. Meno spesso: eclittica, galattica e altri.

Sistema di coordinate orizzontali

Il sistema di coordinate orizzontali (orizzontale) è un sistema di coordinate celesti in cui il piano principale è il piano dell'orizzonte matematico e i poli sono lo zenit e il nadir. Viene utilizzato per osservare le stelle e il movimento dei corpi celesti del Sistema Solare a terra ad occhio nudo, attraverso un binocolo o un telescopio. Le coordinate orizzontali dei pianeti, del Sole e delle stelle cambiano continuamente durante la giornata a causa della rotazione quotidiana della sfera celeste.

Linee e piani

Il sistema di coordinate orizzontali è sempre topocentrico. L'osservatore si trova sempre in un punto fisso sulla superficie terrestre (contrassegnato con la lettera O in figura). Assumeremo che l'osservatore si trovi nell'emisfero settentrionale della Terra alla latitudine φ. Utilizzando un filo a piombo, la direzione verso lo zenit (Z) viene determinata come il punto superiore verso cui è diretto il filo a piombo e il nadir (Z") viene determinato come il punto inferiore (sotto la Terra). Pertanto, la linea ( ZZ") che collega lo zenit al nadir è chiamato filo a piombo.

4.3. Sistema di coordinate orizzontali

Il piano perpendicolare al filo a piombo nel punto O è chiamato piano dell'orizzonte matematico. Su questo piano la direzione verso sud (geografico) e nord è determinata, ad esempio, in direzione dell'ombra più corta dello gnomone durante il giorno. Sarà più breve a mezzogiorno vero e la linea (NS) che collega il sud al nord è chiamata linea di mezzogiorno. I punti est (E) e ovest (W) sono considerati a 90 gradi dal punto sud, rispettivamente, in senso antiorario e orario, visti dallo zenit. Quindi, NESW è il piano dell'orizzonte matematico

Viene chiamato l'aereo che passa per il mezzogiorno e il filo a piombo (ZNZ"S). piano del meridiano celeste , e il piano passante per l'astro è piano verticale di un dato corpo celeste . Il cerchio massimo in cui attraversa la sfera celeste, detta verticale del corpo celeste .

In un sistema di coordinate orizzontali, una coordinata lo è altezza del luminare h, o il suo distanza zenitale z. L'altra coordinata è l'azimut UN.

Altezza h del luminare si chiama arco della verticale del luminare dal piano dell'orizzonte matematico alla direzione verso il luminare. Le altezze sono misurate da 0° a +90° allo zenit e da 0° a −90° al nadir.

Distanza zenitale z del luminare si chiama arco della verticale del luminare dallo zenit al luminare. Le distanze zenitali sono misurate da 0° a 180° dallo zenit al nadir.

Azimut A del luminare è chiamato l'arco dell'orizzonte matematico dal punto sud alla verticale del luminare. Gli azimut si misurano nel senso della rotazione giornaliera della sfera celeste, cioè a ovest del punto sud, e vanno da 0° a 360°. A volte gli azimut vengono misurati da 0° a +180° ovest e da 0° a −180° est (in geodesia, gli azimut vengono misurati dal punto nord).

Caratteristiche dei cambiamenti nelle coordinate dei corpi celesti

Durante il giorno la stella descrive un cerchio perpendicolare all'asse del mondo (PP"), che alla latitudine φ è inclinato rispetto all'orizzonte matematico di un angolo φ. Pertanto si sposterà parallelamente all'orizzonte matematico solo a φ pari a 90 gradi, cioè al Polo Nord, quindi tutte le stelle visibili lì non tramonteranno (compreso il Sole per sei mesi, vedere la durata del giorno) e la loro altezza h sarà costante le stelle disponibili per l'osservazione in un dato periodo dell'anno si dividono in:

discendente e ascendente (h passa per 0 durante il giorno)

non-coming (h è sempre maggiore di 0)

non ascendente (h è sempre inferiore a 0)

L'altezza massima h della stella sarà osservata una volta al giorno durante uno dei suoi due passaggi attraverso il meridiano celeste - culminazione superiore, e la minima - durante il secondo di essi - culminazione inferiore. Dalla culminazione inferiore a quella superiore l'altezza h della stella aumenta, dalla superiore a quella inferiore diminuisce.

Primo sistema di coordinate equatoriali

In questo sistema, il piano principale è il piano dell'equatore celeste. In questo caso, una coordinata è la declinazione δ (più raramente, la distanza polare p). Un'altra coordinata è l'angolo orario t.

La declinazione δ di un luminare è l'arco del cerchio di declinazione dall'equatore celeste al luminare, oppure l'angolo tra il piano dell'equatore celeste e la direzione verso il luminare. Le declinazioni sono misurate da 0° a +90° al polo celeste nord e da 0° a −90° rispetto al polo celeste sud.

4.4. Sistema di coordinate equatoriali

La distanza polare p di un luminare è l'arco del cerchio di declinazione dal polo nord celeste al luminare, o l'angolo tra l'asse del mondo e la direzione verso il luminare. Le distanze polari sono misurate da 0° a 180° dal polo celeste nord a sud.

L'angolo orario t di un luminare è l'arco dell'equatore celeste dal punto più alto dell'equatore celeste (cioè il punto di intersezione dell'equatore celeste con il meridiano celeste) al circolo di declinazione del luminare, ovvero il angolo diedro tra i piani del meridiano celeste e il cerchio di declinazione del luminare. Gli angoli orari si contano nel senso della rotazione giornaliera della sfera celeste, cioè ad ovest del punto più alto dell'equatore celeste, variando da 0° a 360° (in misura di gradi) o da 0h a 24h (in misura di gradi) misura oraria). A volte gli angoli orari vengono misurati da 0° a +180° (da 0h a +12h) verso ovest e da 0° a −180° (da 0h a −12h) verso est.

Secondo sistema di coordinate equatoriali

In questo sistema, come nel primo sistema equatoriale, il piano principale è il piano dell'equatore celeste e una coordinata è la declinazione δ (meno spesso, la distanza polare p). L'altra coordinata è l'ascensione retta α. L'ascensione retta (RA, α) di un luminare è l'arco dell'equatore celeste dal punto dell'equinozio di primavera al cerchio di declinazione del luminare, ovvero l'angolo tra la direzione del punto dell'equinozio di primavera e il piano del cerchio di declinazione del luminare. L'ascensione retta si conta nel senso opposto alla rotazione giornaliera della sfera celeste, che va da 0° a 360° (in misura di gradi) o da 0h a 24h (in misura oraria).

RA è l'equivalente astronomico della longitudine terrestre. Sia l'AR che la longitudine misurano l'angolo est-ovest lungo l'equatore; entrambe le misure si basano sul punto zero all'equatore. Per la longitudine, il punto zero è il primo meridiano; per RA, il punto zero è il punto nel cielo dove il Sole attraversa l'equatore celeste all'equinozio di primavera.

La declinazione (δ) in astronomia è una delle due coordinate del sistema di coordinate equatoriali. Pari alla distanza angolare sulla sfera celeste dal piano dell'equatore celeste al luminare e viene solitamente espressa in gradi, minuti e secondi d'arco. La declinazione è positiva a nord dell'equatore celeste e negativa a sud. La declinazione ha sempre un segno, anche se la declinazione è positiva.

La declinazione di un oggetto celeste passante per lo zenit è pari alla latitudine dell'osservatore (se consideriamo la latitudine nord con segno +, e la latitudine sud come negativa). Nell'emisfero settentrionale della Terra, per una data latitudine φ, oggetti celesti con declinazione

δ > +90° − φ non oltrepassano l'orizzonte, pertanto si dicono non tramontanti. Se la declinazione dell'oggetto è δ

Sistema di coordinate eclittiche

In questo sistema, il piano principale è il piano dell'eclittica. Una coordinata in questo caso è la latitudine eclittica β, e l'altra è la longitudine eclittica λ.

4.5. Relazione tra il sistema dell'eclittica e quello del secondo sistema di coordinate equatoriali

La latitudine eclittica di un luminare β è l'arco del cerchio di latitudine dall'eclittica al luminare, o l'angolo tra il piano dell'eclittica e la direzione verso il luminare. Le latitudini eclittiche sono misurate da 0° a +90° al polo nord dell'eclittica e da 0° a −90° al polo sud dell'eclittica.

La longitudine eclittica λ di un luminare è l'arco dell'eclittica dal punto dell'equinozio di primavera al circolo di latitudine del luminare, o l'angolo tra la direzione del punto dell'equinozio di primavera e il piano del circolo di latitudine del luminare. Le longitudini eclittiche sono misurate nella direzione del movimento annuale apparente del Sole lungo l'eclittica, cioè a est dell'equinozio di primavera nell'intervallo da 0° a 360°.

Sistema di coordinate galattiche

In questo sistema, il piano principale è il piano della nostra Galassia. Una coordinata in questo caso è la latitudine galattica b, e l'altra è la longitudine galattica l.

4.6. Sistemi di coordinate galattiche e del secondo equatoriale.

La latitudine galattica b di un luminare è l'arco del cerchio di latitudine galattica dall'eclittica al luminare, o l'angolo tra il piano dell'equatore galattico e la direzione verso il luminare.

Le latitudini galattiche vanno da 0° a +90° al polo nord galattico e da 0° a −90° al polo sud galattico.

La longitudine galattica l di un luminare è l'arco dell'equatore galattico dal punto di riferimento C al cerchio della latitudine galattica del luminare, o l'angolo tra la direzione del punto di riferimento C e il piano del cerchio del luminare galattico latitudine del luminare. Le longitudini galattiche vengono misurate in senso antiorario se viste dal polo nord galattico, cioè a est del dato C, variando da 0° a 360°.

Il punto di riferimento C si trova vicino alla direzione del centro galattico, ma non coincide con esso, poiché quest'ultimo, a causa della leggera elevazione del sistema solare rispetto al piano del disco galattico, si trova a circa 1° a sud della equatore galattico. Il punto di partenza C è scelto in modo che il punto di intersezione degli equatori galattico e celeste con un'ascensione retta di 280° abbia una longitudine galattica di 32,93192° (per l'epoca 2000).

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Sfera celesteè una sfera immaginaria di raggio arbitrario con centro in un punto arbitrario, sulla cui superficie sono tracciate le posizioni dei luminari così come sono visibili nel cielo in un determinato momento da un dato punto.

La sfera celeste ruota. Non è difficile verificarlo semplicemente osservando il cambiamento della posizione dei corpi celesti rispetto all'osservatore o all'orizzonte. Se punti la fotocamera sulla stella dell'Orsa Minore e apri l'obiettivo per diverse ore, le immagini delle stelle sulla lastra fotografica descriveranno archi, i cui angoli centrali sono gli stessi (Fig. 17). Materiale dal sito

A causa della rotazione della sfera celeste, ogni luminare si muove in un piccolo cerchio, il cui piano è parallelo al piano dell'equatore - parallelo quotidiano. Come si può vedere dalla Figura 18, il parallelo giornaliero può intersecare l'orizzonte matematico, ma potrebbe non intersecarlo. Si chiama l'intersezione dell'orizzonte con un luminare alba, se passa nella parte superiore della sfera celeste, e tramontando quando il luminare passa nella parte inferiore della sfera celeste. Nel caso in cui il parallelo quotidiano lungo il quale si muove il luminare non attraversa l'orizzonte, viene chiamato il luminare non ascendente O non visitatori a seconda di dove si trova: sempre nella parte superiore o sempre nella parte inferiore della sfera celeste.