Небесни координати - Всичко за космоса
пространство. Астрономия. Вселена. Науката
 |
|
| Карта на сайта |
| Търсене |
| Обратна връзка |
| Партньори |
Начало Материали Блог Статии за космоса Небесни координати
| Небесни координати |
За да определят видимите позиции на звездите в небето, астрономите използват небесни координати. Преди да ги обсъдим, нека направим някои предварителни бележки.
За да се определи позицията на точка в пространството, се въвежда пространствена координатна система. За да направите това, през определена точка O - началото на координатите - начертайте три взаимно перпендикулярни прави линии OX, OY и OZ, наречени оси на правоъгълни координати (фиг. 30), и изберете единица мащаб. За да се определи позицията на точката M, перпендикулярът MN се спуска от нея към равнината XOY. Дължината на перпендикуляра MN, разделена на дължината на мащабната единица, е една от координатите на точката M, наречена нейна апликация; нека го обозначим с z. Ако точката M се намира над равнинатаXOY - приложението е положително. За точки под равнината XOY приложението е отрицателно. Освен това от точката N спускаме перпендикулярите NP и NQ върху осите OX и OY. Сегментът OR на оста OX ни дава абсцисата на точка M: за това трябва да разделим дължината на сегмента OR на дължината на мащабната единица; абсцисата се обозначава с буквата х. За да се получи третата координата, наречена ордината на точката M, е необходимо сегментът OQ да се раздели на същата единица дължина на мащаба; Ординатата се означава с буквата у. Трите величини, x, y и z, се наричат правоъгълни координати на точка M по отношение на осите OXYZ.
Можете да го направите по различен начин. Нека свържем точките O и M с зрителната линия OM. Често се нарича радиус-вектор на точка М и дължината му се означава с r. Всички точки с еднаква стойност на r лежат върху повърхността на топка, чийто център е в началото O и чийто радиус е r. 30. Ъгълът φ е ъгловата височина на точката M над равнината XOY, а ъгълът λ, = ∠NOP не е нищо друго освен ъгълът между равнините NOM и XOZ. Като зададем ъглите λ и φ, ще намерим посоката на лъча OM. За да намерим позицията на точка M върху този лъч, трябва да посочим и радиус вектора r. И така, в тази система, наречена система от сферични координати, за да се определи положението на точка М, трябва да бъдат посочени три величини - две ъглови и една линейна.
Сферичните и правоъгълните координати са свързани с прости формули, които са лесни за извличане.
Въпреки това, за определяне на видимото положение на небесните тела, такава координатна система, за съжаление, не е напълно подходяща. Обикновено рядко знаем разстоянията до небесните тела. Затова още в древни времена астрономите въвеждат понятието небесна сфера. Сферична повърхност с произволен радиус ще наричаме центъркоето е в окото на наблюдателя, небесната сфера. Всеки зрителен лъч пресича небесната сфера в определена точка. Ще приемем, че небесното тяло се намира в точката, в която зрителната линия пресича небесната сфера. Така под положението на светилото ще разберем не истинското му положение в пространството, а мястото, което то заема в небесната сфера. Това дава възможност да се ограничим до две ъглови координати на звездата.
При установяване на небесните координати на светилата астрономите по специален начин избират посоките на осите X, Y и Z. В този раздел се ограничаваме до въвеждането на хоризонтална координатна система. Нека установим как са разположени основните точки на тази система.
Окачваме малък товар на кабела и изчакваме, докато спре. Тогава посоката на висящото въже съвпада с отвеса, който пресича небесната сфера в две точки. Точката над главата на наблюдателя се нарича зенит. Втората точка, разположена под краката на наблюдателя (разбира се, невидима), се нарича надир.
Нека изобразим небесната сфера на чертежа по такъв начин, сякаш наблюдателят я гледа отстрани, а не е в центъра й, което трябва да се запомни добре при разглеждане на рисунката (фиг. 31). На тази фигура зенитът е обозначен с буквата Z, а надирът с буквите Na. Сега начертаваме през центъра О на небесната сфера, т.е. през окото на наблюдателя, равнина, перпендикулярна на отвеса ZO. Това е равнината на математическия хоризонт. Той пресича небесната сфера в голям кръг, който се нарича математически хоризонт. (Имайте предвид, че голям кръг е този, който разполовява небесната сфера.) Математическият хоризонт разделя небесната сфера на две полукълба. Полукълбото, разположено под математическотохоризонт, скрит под повърхността на Земята и невидим за наблюдателя.
След това намираме точките на юг, запад, север и изток на математическия хоризонт. Основната точка на математическия хоризонт е южната точка S. Как да я намерим?
Изглежда, че най-лесният начин е да използвате компас. Това обаче не е така и ето защо. Известно е, че магнитният меридиан не съвпада с географския, а стрелката на компаса не сочи точно точката на юг. По-надежден метод е свързан с наблюдението на дневното движение на Слънцето. По обяд Слънцето е точно над точката на юг и достига най-голямото си ниво над хоризонта. В този момент всички сенки на вертикални обекти стават най-къси и са насочени строго към северната точка. Достатъчно е да следвате сянката, хвърлена от вертикално колче - гномон (фиг.).
Така в момента на истинското пладне сянката на гномона ще бъде разположена по линията юг-север, която се нарича обедна линия. Следователно, знаейки момента на истинското пладне и наблюдавайки сянката на гномона, ще намерим позицията на обедната линия (фиг.). След като намерим позициите на точките на юг S и север N, ще определим и позицията на математическия хоризонт на западната точка W и източната точка E (виж фиг. ).
След като установихме позицията на южната точка, начертаваме равнина през нея, центъра на небесната сфера и зенита; получаваме равнината на небесния меридиан. Пресечната точка на тази равнина с небесната сфера дава голяма окръжност NZSNa, минаваща през точките N, Z, S, Na и наречена небесен меридиан. Когато небесно тяло в своето ежедневно движение пресича небесния меридиан, казват, че то кулминира.
Сега нека начертаем равнина през центъра на небесната сфера, зенита и точките на изток E и запад W. Това е равнината на първия вертикал. голям кръг,на която тази равнина пресича небесната сфера се нарича първи вертикал.
Равнините на математическия хоризонт и небесния меридиан са основните в хоризонталната координатна система (фиг. 33). Нека светилото е в точка Q на небесната сфера. Нека начертаем зрителна линия OQ и построим равнина, минаваща през правите OZ и OQ, т.е. през отвеса и зрителната линия. Тази равнина се нарича вертикална равнина на звездата. Тя пресича небесната сфера по големия кръг ZQK, който се нарича звезден вертикал. Отбелязваме точката на пресичане на вертикалата на осветителното тяло с математическия хоризонт с буквата K. Тогава дъгата на големия кръг KQ, която измерва ъгъла KOQ, е равна на ъгловата височина на осветителното тяло над хоризонта и се нарича височина на осветителното тяло H. Ако осветителното тяло е на хоризонта, тогава височината му е нула; ако е в зенита, тогава h \u003d + 90 °. За осветителните тела под хоризонта височината е отрицателна (h o .
Светилата, които имат еднаква височина, са разположени върху малък кръг от небесната сфера, чиято равнина е успоредна на равнината на математическия хоризонт. Ще го наречем кръг с равни височини.
За да се определи втората координата, която би позволила да се установи в коя точка от кръга с равни височини се намира това светило, е необходимо да се измери ъгълът между равнините на вертикала на светилото и небесния меридиан. Този ъгъл се измерва от дъгата на хоризонта SK, затворена между южната точка S и точката K на пресечната точка на вертикала на звездата с хоризонта (виж фиг. 33). Нарича се азимут на звездата и се обозначава с буквата а. Азимутът се измерва от южната точка на запад. Така например в точка W е 90 °, в точка N - 180 °, а азимутът на точка E е 270 °.
И така, две числа - азимут и зенитно разстояние (или азимут и височина), наречени хоризонтални координати,направи възможно намирането на светилото, от което се нуждаем.
Например, нека се даде, че в даден момент от времето светилото има азимут a = 72° и зенитно разстояние z = 34°. Как да го намерим в небето?
Обръщаме се с лице към точката на юг; след това от тази точка се обръщаме на запад под ъгъл, равен на 72 °. Сега сме изправени пред точката на пресичане на вертикала на звездата с хоризонта. Изваждаме стойността на зенитното разстояние от 90 °, получаваме 56 ° за височината на осветителното тяло и, вдигайки поглед към този ъгъл над хоризонта, ще намерим осветителното тяло, от което се нуждаем.
За определяне на хоризонталните координати на осветителните тела се използва специално устройство, наречено универсален инструмент. Този инструмент се състои от зрителна тръба, която може да се върти около хоризонтална ос, снабдена с разделен кръг. Насочвайки тръбата към осветителното тяло, ние отчитаме по вертикално разделен кръг. Това е надморска височина или зенитно разстояние. Хоризонталната ос е монтирана в стойка, което ви позволява да въртите инструмента около вертикалната ос, т.е. да променяте азимута. Отчитайки хоризонталната окръжност, определяме и тази координата.
Завършвайки описанието на хоризонталните координати, отбелязваме, че светилото, разположено в зенита и имащо зенитно разстояние, равно на нула, няма азимут. Зенитът и надирът са две "специални" точки от тази координатна система.
Преди да преминем към описанието на други системи от небесни координати, нека разгледаме ежедневното въртене на небесната сфера.