Разказ за сферата - най-древната и важна наука за небето
Астрономите Тимохарис и Аристил, които са работили в Mouseion около 296-272 г. пр. н. е., са първите, които изработват позицията на главните звезди и измерват разстоянията от тях до определени фиксирани точки на небесния свод. Тези трудове поставиха основите на учението за видимото положение на звездите върху небесната сфера, така наречената сфера, и направиха възможно да се започне съставянето на звездни каталози, т.е. списъци на звезди, посочващи техните координати. За да може читателят да има някаква представа за древната наука - сферата, в нашите рисунки сме показали най-важните опорни точки, линии и кръгове, прилагани към модела на небесната сфера от много поколения астрономи от древността до наши дни.
Когато гледаме тъмно звездно небе, всички звезди изглеждат на еднакво разстояние. В древността са смятали, че това наистина е така. И въпреки че вие и аз знаем, че това не е вярно, е също толкова удобно да си представим небето като огромна небесна сфера, която ни заобикаля през двадесети век, както и преди повече от две хиляди години.
Днес небесната сфера е сфера с безкрайно голям радиус, в центъра на която се намира наблюдателят. Едва днес знаем със сигурност, че това царство е въображаемо. Ако начертаем цялата небесна структура и маркираме наблюдателя с точка O, тогава оста, около която се върти небето, ще прониже сферата в две точки: P и P′. Това са СЕВЕРНИЯТ И ЮЖНИЯ ПОЛЮС на света.
Вероятно вече сте забелязали, че ПОЛЮСЪТ НА СВЕТА съвсем не се намира при наблюдателя над короната - в ЗЕНИТ (Z), а е изместен встрани. И колкото по-далеч сте от СВЕТОВНАТА ОС, толкова по-далеч от зенита се отдалечава полюсът на света. Ако стоите с лице към северния полюс на света, звездното небе ще се върти около наблюдателя обратно на часовниковата стрелка - от изток на запад.
Основнолинии, кръгове и точки на небесната сфера
Големият кръг (Q) на небесната сфера, перпендикулярен на оста на света, се нарича НЕБЕСЕН ЕКВАТОР. Той разделя небесната сфера на северно и южно полукълбо.
Ако започнете да режете небесната сфера, като диня, успоредно на небесния екватор, ще получите кръгове (q), всички намаляващи към полюса. Те се наричат ДНЕВНИ ПАРАЛЕЛИ. На тях има ежедневно движение на небесни тела.
Привидно денонощно движение на звездите на екватора
Когато стоите прави, над главата ви е зенитната точка, а под краката ви, в другото полукълбо, е ТОЧКАТА НАДИР (Z′).
Голям кръг, който може да бъде начертан през двата небесни полюса, зенит и надир, се нарича НЕБЕСЕН МЕРИДИАН, нарича се още меридиан на наблюдателя. Небесният меридиан се пресича с ИСТИНСКИЯ ХОРИЗОНТ в две точки: тази, която е най-близо до северния небесен полюс, се нарича СЕВЕРНА ТОЧКА (N), а тази срещу нея е ЮЖНА ТОЧКА (S). Линията, свързваща тези две точки, се нарича ОБЕДНА ЛИНИЯ, защото точно на обяд късата сянка от Слънцето се простира в тази посока. По обяд можете точно да определите посоката на основните точки без компас.
Привидно денонощно движение на звездите на полюсите
Ако, след като сте избрали звезда за вашето наблюдение, нарисувате през нея голям кръг, така че да минава едновременно през зенита и надира, тогава този кръг ще се нарича ВЕРТИКАЛ на избраната звезда (C).
Голям кръг, минаващ през звезда или друго видимо светило и полюсите на света, се нарича ЧАСОВ КРЪГ НА ЗВЕЗДАТА или КРЪГ НА УПАДА. Кръговете на деклинацията са като меридиани, начертани върху глобус. Те се движат заедно със звездното небе. В този случай часовият кръг, който минава през съзвездието Риби и се образува при пресичане снебесният екватор ТОЧКАТА НА ГРЪБНАЧНОТО РАВНОДЕНСТВИЕ, се нарича НУЛЕВ КРЪГ. Когато нулевият кръг съвпадне с меридиана на наблюдателя, в точката на наблюдение започва нов звезден ден. Стрелката на часовника ще се премести с едно деление - първият часов кръг на деклинацията ще премине през вашия меридиан. Сидеричното време в точката на наблюдение ще бъде - 1 час. След още един час - втората часова окръжност ще премине през меридиана - ще бъдат два часа звездно време и т.н. Когато всички 24-часови кръгове на деклинация преминат през вашия меридиан, ще започне нов звезден ден. Сидеричният ден е по-кратък от слънчевия и затова картината на звездното небе се променя всеки ден. Някои съзвездия се издигат, достигат най-високата си позиция в небето - кулминират. Други се спускат на запад, криейки се зад линията на хоризонта.
Какво се случва с основните, опорни точки, линии и кръгове на небесната сфера през деня?
Привидното денонощно движение на звездите на средни географски ширини
Ако наблюдателят седи неподвижно, тогава небесните полюси, зенитът и надирът, северната и южната точка остават непроменени. За него постоянни са полудневната и отвесната линия, небесният меридиан и равнините на небесния екватор и истинския хоризонт.
Всички други точки, линии и окръжности на небесната сфера се движат постоянно. Започнете сами да въртите мислено небесната сфера. Вижте, каквато и точка да поставите върху сферата, тя веднага ще започне да се движи, описвайки дневния паралел, като звезда. По същия начин часовите ъгли на осветителните тела ще се променят, като равномерно преминават 15 ° на всеки час.
Откриване на географска ширина
Но височините и азимутите на осветителните тела се променят неравномерно поради ежедневното въртене. На хоризонта тези промени се случват бързо и когато светилото се приближи до най-високата точка на изкачването, движението се забавя.
Но това е все ощеНе всички. Факт е, че природата на въртене на небесната сфера на различни географски ширини е различна. Изглежда сме свикнали с идеята да разделяме небето на две полукълба. Ние, жителите на северната част на Земята, имаме свое небе. Антиподите - тези, които живеят от другата страна на екватора - имат свои. Но се оказва, че има място на земята, от което можете да видите цялото небе. Всички звезди от двете полукълба минават пред наблюдателя за един ден. Разбира се, говорим за екватора. Човек на екватора вижда прекрасна картина. Звездите на двете полукълба изгряват на изток, издигат се вертикално нагоре, перпендикулярно на хоризонта, и също толкова стръмно се спускат на запад. Полярната звезда се вижда близо до северната точка над хоризонта. Погледнете нашата рисунка, затворете очи и си представете себе си в тропиците.
Древна небесна карта на Земята
Съвсем различна ситуация е за човек, който се е изкачил до Северния полюс за наблюдения. Тук зенитната точка съвпада с небесния полюс, а хоризонтът с небесния екватор. Северният полюс е страна не само на незалязващото слънце, но и на незалязващите звезди. Небесните тела просто се въртят около Полярната звезда успоредно на хоризонта по дневни паралели, без никога да кулминират. Питате: "Как да определите географската ширина под такова небе?" Така че това е една и съща картина само за една точка в северното и една в южното полукълбо. Тези точки са полюсите на Земята – 90° северна и южна ширина. Какъв е техният дълг.
Най-трудната ситуация е за наблюдател, разположен в средните северни или южни ширини. Това е просто нашият случай. Тук звездите, разположени близо до Полярната звезда, описват кръгове около нея, без да излизат отвъд хоризонта. По-отдалечените - стават и залязват, като се крият в определено време зад линиятаистински хоризонт. В своето ежедневно движение всяка звезда пресича два пъти небесния меридиан в най-високите точки на северното и южното полукълбо. Моментът на преминаване на небесното тяло през небесния меридиан се нарича КУЛМИНАЦИЯ НА СВЕТИЛОТО и се използва за определяне на звездното време и географската дължина на мястото на наблюдение. Географската ширина на вашето местоположение е лесно да се определи от височината на небесния полюс над хоризонта, както е показано на фигурата.