Видимо денонощно движение на звездите
Поради аксиалното въртене на Земята, звездите изглеждат като движещи се по небето. При внимателно наблюдение можете да видите, че Полярната звезда почти не променя позицията си спрямо хоризонта.
Всички други звезди описват пълни кръгове през деня с център близо до полярната. Това може лесно да се провери, като направите следния експеримент. Камерата, настроена на "безкрайност", ще бъде насочена към Полярната звезда и сигурно фиксирана в това положение. Отворете затвора с напълно отворен обектив за половин или един час. Развивайки така заснетото изображение, върху него ще видим концентрични дъги - следи от пътеките на звездите. Общият център на тези дъги - точка, която остава неподвижна при ежедневното движение на звездите, условно се нарича северен полюс на света. Полярната звезда е много близо до него. Точката, която е диаметрално противоположна на него, се нарича южният полюс на света. В северното полукълбо е под хоризонта.
Удобно е да се изучават явленията на ежедневното движение на звездите с помощта на математическа конструкция - небесната сфера, т.е. въображаема сфера с произволен радиус, чийто център е в точката на наблюдение. Видимите позиции на всички осветителни тела се проектират върху повърхността на тази сфера и за удобство на измерванията са изградени поредица от точки и линии. По този начин отвесZCZґ, минаващ през наблюдателя, пресича небето над него в зенитната точка Z. Диаметрално противоположната точка Zґ се нарича надир. Равнината(NESW),перпендикулярна на отвесаZZґе равнината на хоризонта - тази равнина докосва повърхността на земното кълбо в точката, където се намира наблюдателят. Той разделя повърхността на небесната сфера на две полукълба: видимото, всички точки на което са над хоризонта, и невидимото, чиито точки са под хоризонта.
Ос на видимо въртене на небесната сфера,свързващ двата полюса на света(PиP')и преминаващ през наблюдателя (C), наречен оста на света. Оста на света за всеки наблюдател винаги ще бъде успоредна на оста на въртене на Земята. На хоризонта под северния полюс на света лежи точката на север N, диаметрално противоположната точка S - точката на юг. ЛиниятаNSсе нарича обедна линия, тъй като сянка от вертикално поставена пръчка пада по нея върху хоризонтална равнина по обяд. (Как да начертаете линия на обяд на земята и как да се движите по хоризонта по нея и Полярната звезда сте учили в пети клас в курса по физическа география.) Точките на изтокEна запад W лежат на линията на хоризонта. Те са отделени от северната северна и южната южна точки с 90°. През точкатаN,небесните полюси, зенитът Z и точката S преминава равнината на небесния меридиан, съвпадаща за наблюдателяCс равнината на неговия географски меридиан. И накрая, равнината(AWQE),минаваща през наблюдателя (точкаC)перпендикулярно на оста на света, образува равнината на небесния екватор, успоредна на равнината на земния екватор. Небесният екватор разделя повърхността на небесната сфера на две полукълба: северното полукълбо с връх на северния небесен полюс и южното полукълбо с връх на южния небесен полюс.
Ежедневно движение на светила на различни географски ширини
Сега знаем, че с промяна на географската ширина на мястото на наблюдение се променя ориентацията на оста на въртене на небесната сфера спрямо хоризонта. Нека разгледаме какви ще бъдат видимите движения на небесните тела в района на Северния полюс, на екватора и в средните ширини на Земята.
На полюса на Земята небесният полюс е в зенита си и звездите се движат в кръгове, успоредни на хоризонта. Тук звездите не залязват и не изгряват, височината им над хоризонта е непроменена.
В средните ширини има както възходящи, така изалязващи звезди, както и такива, които никога не падат под хоризонта (фиг. 13, б). Например, циркумполярните съзвездия на географските ширини на СССР никога не залязват. Съзвездия, разположени по-далеч от северния полюс на света, ежедневните пътеки на осветителните тела отказват за кратко над хоризонта. И съзвездията, които се намират още по на юг, не са възходящи.
Но колкото повече наблюдателят се движи на юг, толкова повече южни съзвездия може да види. На екватора на Земята за един ден можеха да се видят съзвездията на цялото звездно небе, ако Слънцето не се намесваше през деня. За наблюдател на екватора всички звезди изгряват и залязват перпендикулярно на равнината на хоризонта. Всяка звезда тук прекарва точно половината от пътя си над хоризонта. За наблюдател на екватора на Земята северният небесен полюс съвпада със северната точка, а южният небесен полюс съвпада с южната точка.Оста на света за него е разположена в равнината на хоризонта.
кулминации
Полюсът на света с видимото въртене на небето, отразяващо въртенето на Земята около оста си, заема постоянно положение над хоризонта на дадена географска ширина. През деня звездите описват кръгове, успоредни на екватора над хоризонта около оста на света. В същото време всяко светило пресича небесния меридиан два пъти на ден.
Явленията при преминаване на светилата през небесния меридиан се наричат кулминации. В горната кулминация височината на светилото е максимална, в долната кулминация - минимална. Интервалът от време между кулминациите е половин ден.
За светилоM, което не залязва на дадена географска ширина, и двете кулминации са видими (над хоризонта), за звезди, които изгряват и залязват, M1 иM2, долната кулминация се случва под хоризонта, под северната точка. За светилоM3,, разположено далеч на юг от небесния екватор, и двете кулминации може да са невидими.Моментът на горната кулминация на центъра на Слънцето се нарича истинско пладне, а моментът на долната кулминация се наричаистинска полунощ. При истинското пладне сянката от вертикалния прът пада по обедната линия.