Nebeská sféra má své hlavní prvky: body, čáry, roviny. Nebeská sféra. Zvláštní body nebeské sféry Nadirský bod nebeské sféry
Živý deník
Facebook
CvrlikáníNebeská koule je imaginární koule o libovolném poloměru, používaná v astronomii k popisu vzájemných poloh svítidel na obloze. Pro jednoduchost výpočtů se jeho poloměr rovná jednotce; Střed nebeské sféry je v závislosti na řešeném problému kombinován s zornicí pozorovatele, se středem Země, Měsíce, Slunce nebo dokonce s libovolným bodem v prostoru.
Myšlenka nebeské sféry vznikla ve starověku. Vycházel z vizuálního dojmu existence křišťálové kopule oblohy, na které jakoby byly uchyceny hvězdy. Nebeská sféra v myslích starověkých národů byla nejdůležitějším prvkem Vesmíru. S rozvojem astronomie tento pohled na nebeskou sféru zmizel. Geometrie nebeské sféry, stanovená ve starověku, však v důsledku vývoje a zlepšování získala moderní podobu, ve které se pro pohodlí různých výpočtů používá v astrometrii.
Uvažujme nebeskou sféru, jak se jeví Pozorovateli ve středních zeměpisných šířkách od povrchu Země (obr. 1).
Dvě přímky, jejichž polohu lze experimentálně určit pomocí fyzikálních a astronomických přístrojů, hrají důležitou roli při definování pojmů souvisejících s nebeskou sférou.
První z nich je olovnice; Jedná se o přímku, která se v daném bodě shoduje se směrem gravitace. Tato čára, vedená středem nebeské sféry, ji protíná ve dvou diametrálně opačných bodech: horní se nazývá zenit, spodní se nazývá nadir. Rovina procházející středem nebeské sféry kolmá na olovnici se nazývá rovina matematického (neboli pravého) horizontu. Průsečík této roviny s nebeskou sférou se nazývá horizont.
Druhá přímka je osa světa - přímka procházející středem nebeské sféry rovnoběžná s osou rotace Země; Je zde viditelná denní rotace celé oblohy kolem světové osy.
Průsečíky osy světa s nebeskou sférou se nazývají severní a jižní pól světa. Nejnápadnější z hvězd poblíž severního pólu světa je Polárka. V blízkosti jižního pólu světa nejsou žádné jasné hvězdy.
Rovina procházející středem nebeské sféry kolmo k ose světa se nazývá rovina nebeského rovníku. Průsečík této roviny s nebeskou sférou se nazývá nebeský rovník.
Připomeňme, že kružnici, která vznikne, když nebeskou sféru protne rovina procházející jejím středem, se v matematice říká velká kružnice, a pokud rovina středem neprochází, získá se malá kružnice. Horizont a nebeský rovník představují velké kruhy nebeské sféry a rozdělují ji na dvě stejné polokoule. Horizont rozděluje nebeskou sféru na viditelnou a neviditelnou polokouli. Nebeský rovník ji rozděluje na severní a jižní polokouli.
Během denní rotace oblohy se svítidla otáčejí kolem osy světa a popisují malé kruhy na nebeské sféře, nazývané denní rovnoběžky; svítidla, 90° vzdálená od světových pólů, se pohybují po velkém kruhu nebeské sféry – nebeském rovníku.
Po definování olovnice a osy světa není těžké definovat všechny ostatní roviny a kružnice nebeské sféry.
Rovina procházející středem nebeské sféry, ve které leží současně olovnice i osa světa, se nazývá rovina nebeského poledníku. Velká kružnice z průsečíku této roviny s nebeskou sférou se nazývá nebeský poledník. Bod průsečíku nebeského poledníku s horizontem, který je blíže severnímu pólu světa, se nazývá severní bod; diametrálně opačný - bod jihu. Přímka procházející těmito body je polední čára.
Body na horizontu, které jsou 90° od severních a jižních bodů, se nazývají východní a západní body. Tyto čtyři body se nazývají hlavní body horizontu.
Roviny procházející olovnicí protínají nebeskou sféru ve velkých kruzích a nazývají se vertikály. Nebeský poledník je jednou z vertikál. Vertika kolmá k poledníku a procházející body východu a západu se nazývá první vertikála.
Podle definice jsou tři hlavní roviny – matematický horizont, nebeský poledník a první vertikála – vzájemně kolmé. Rovina nebeského rovníku je kolmá pouze k rovině nebeského poledníku a svírá s rovinou obzoru dihedrální úhel. Na geografických pólech Země se rovina nebeského rovníku shoduje s rovinou obzoru a na rovníku Země se k ní stává kolmou. V prvním případě se na geografických pólech Země osa světa shoduje s olovnicí a kteroukoli svislici lze považovat za nebeský poledník, v závislosti na podmínkách daného úkolu. V druhém případě na rovníku leží světová osa v rovině obzoru a shoduje se s polední čarou; Severní pól světa se shoduje s bodem severu a jižní pól světa se shoduje s bodem jihu (viz obrázek).
Při použití nebeské sféry, jejíž střed se shoduje se středem Země nebo nějakým jiným bodem ve vesmíru, také vzniká řada znaků, ale princip zavádění základních pojmů - horizont, nebeský poledník, první svislice, nebeský rovník, atd. - zůstává stejný.
Hlavní roviny a kružnice nebeské sféry se používají při zavádění horizontálních, rovníkových a ekliptických nebeských souřadnic, jakož i při popisu rysů zdánlivé denní rotace svítidel.
Velká kružnice, která vznikla, když nebeskou sféru protne rovina procházející jejím středem a rovnoběžná s rovinou zemské oběžné dráhy, se nazývá ekliptika. K viditelnému ročnímu pohybu Slunce dochází podél ekliptiky. Průsečík ekliptiky s nebeským rovníkem, ve kterém Slunce přechází z jižní polokoule nebeské sféry na severní, se nazývá bod jarní rovnodennosti. Opačný bod nebeské sféry se nazývá podzimní rovnodennost. Přímka procházející středem nebeské sféry kolmá k rovině ekliptiky protíná sféru na dvou pólech ekliptiky: severním pólu na severní polokouli a jižním pólu na jižní polokouli.
Zdá se nám, že všechny hvězdy se nacházejí na určité kulové ploše oblohy a jsou stejně vzdálené od pozorovatele. Ve skutečnosti se nacházejí v různých vzdálenostech od nás, které jsou tak rozsáhlé, že oko tyto rozdíly nezaznamená. Proto se pomyslné kulové ploše začalo říkat nebeská sféra.
Nebeská sféra- jedná se o pomyslnou kouli o libovolném poloměru, jejíž střed je v závislosti na řešeném problému kombinován s jedním nebo druhým bodem v prostoru. Střed nebeské sféry lze zvolit v místě pozorování (oko pozorovatele), ve středu Země nebo Slunce atd. Pojem nebeská sféra se používá pro úhlová měření, ke studiu relativních poloha a pohyb vesmírných objektů na obloze.
Viditelné polohy všech svítidel se promítají na povrch nebeské koule a pro usnadnění měření je na ní konstruována řada bodů a čar. Například některé hvězdy v „kbelíku“ Velké medvědice jsou umístěny daleko od sebe, ale pro pozemského pozorovatele jsou promítány do stejné části nebeské sféry.
Přímka procházející středem nebeské sféry a shodující se se směrem olovnice v místě pozorování se nazývá naprostý nebo svislá čára. V bodech protíná nebeskou sféru zenit(horní bod průsečíku olovnice s nebeskou sférou) a nadir(bod nebeské sféry opačný k zenitu). Rovina procházející středem nebeské sféry a kolmá na olovnici se nazývá rovina pravdy nebo matematický horizont.
Vertikální kruh nebo vertikální svítidlo, je velký kruh nebeské sféry, procházející zenitem, svítidlem a nadirem.
axis mundi- přímka procházející středem nebeské sféry rovnoběžná s osou rotace Země, protínající nebeskou sféru ve dvou diametrálně opačných bodech.
Průsečík osy světa s nebeskou sférou, v jehož blízkosti se nachází Polárka, se nazývá Severní pól světa, opačný bod - Jižní pól světa. Polárka se nachází v úhlové vzdálenosti asi 1° (přesněji 44′) od severního pólu.
Velká kružnice procházející středem nebeské sféry a kolmá k ose světa se nazývá nebeský rovník. Rozděluje nebeskou sféru na dvě části: Severní polokoule s vrcholem na severním pólu a Jižní- s vrcholem na jižním pólu.
Skloňovací kruh svítidla - velký kruh nebeské sféry procházející póly světa a svítidlem.
Denní paralela- malý kruh nebeské sféry, jehož rovina je kolmá na osu světa.
Velký kruh nebeské sféry procházející zenitem, nadirem a póly světa se nazývá nebeský poledník. Nebeský poledník se protíná se skutečným horizontem ve dvou diametrálně opačných bodech. Nazývá se průsečík pravého horizontu a nebeského poledníku nejblíže severnímu pólu Severní bod. Nazývá se průsečík pravého horizontu a nebeského poledníku nejblíže jižnímu pólu bod na jih. Čára spojující body sever a jih se nazývá polední linka. Leží v rovině skutečného horizontu. Stíny z objektů v poledne padají ve směru polední čáry.
Skutečný horizont se také protíná s nebeským rovníkem ve dvou diametrálně opačných bodech - bod východu A bod na západ. Pro pozorovatele stojícího ve středu nebeské sféry obráceného k severnímu bodu bude východní bod umístěn vpravo a západní bod vlevo. Při zapamatování tohoto pravidla je snadné se pohybovat v terénu.
Obsah článku
NEBESKÉ KULE. Když pozorujeme oblohu, všechny astronomické objekty se zdají být umístěny na kupolovitém povrchu, v jehož středu se nachází pozorovatel. Tato pomyslná kupole tvoří horní polovinu pomyslné koule zvané „nebeská koule“. Hraje zásadní roli při určování polohy astronomických objektů.
Rotační osa Země je nakloněna přibližně o 23,5° vzhledem ke kolmici k rovině zemské oběžné dráhy (k rovině ekliptiky). Průsečík této roviny s nebeskou sférou dává kružnici - ekliptiku, zdánlivou dráhu Slunce za rok. Orientace zemské osy v prostoru zůstává téměř nezměněna. Proto každý rok v červnu, kdy je severní konec osy nakloněn ke Slunci, stoupá vysoko na oblohu na severní polokouli, kde se dny prodlužují a noci zkracují. Když se Země v prosinci přesunula na opačnou stranu oběžné dráhy, ukázalo se, že je jižní polokoulí otočená ke Slunci a na našem severu se dny zkracují a noci prodlužují. Cm. Taky SEZÓNY .
Vlivem sluneční a měsíční gravitace se však orientace zemské osy postupně mění. Hlavní pohyb osy způsobený vlivem Slunce a Měsíce na rovníkové vyboulení Země se nazývá precese. V důsledku precese se zemská osa pomalu otáčí kolem kolmice k orbitální rovině a za 26 tisíc let popisuje kužel o poloměru 23,5°. Z tohoto důvodu po několika staletích již pól nebude blízko Polárky. Zemská osa navíc prochází malými oscilacemi zvanými nutace, které jsou spojeny s eliptičností oběžných drah Země a Měsíce a také s tím, že rovina oběžné dráhy Měsíce je mírně nakloněna k rovině zemské dráhy. obíhat.
Jak již víme, vzhled nebeské sféry se během noci mění v důsledku rotace Země kolem své osy. Ale i když budete oblohu pozorovat po celý rok ve stejnou dobu, její podoba se změní v důsledku zemské revoluce kolem Slunce. Pro úplný 360° oběh potřebuje Země cca. 365 1/4 dne – přibližně jeden stupeň za den. Mimochodem, den, přesněji řečeno sluneční den, je doba, za kterou se Země jednou otočí kolem své osy vzhledem ke Slunci. Skládá se z doby, kterou Země potřebuje k rotaci vzhledem ke hvězdám („hvězdný den“), plus krátkého času – asi čtyři minuty – potřebného k tomu, aby rotace kompenzovala orbitální pohyb Země o jeden stupeň za den. Tedy za rok cca. 365 1/4 slunečního dne a cca. 366 1/4 hvězdičky.
Při pozorování z určitého bodu na Zemi jsou hvězdy umístěné v blízkosti pólů buď vždy nad obzorem, nebo nad ním nikdy nevystupují. Všechny ostatní hvězdy vycházejí a zapadají a každý den vychází a zapadá každá hvězda o 4 minuty dříve než předchozí den. Některé hvězdy a souhvězdí vycházejí na oblohu v noci v zimě - říkáme jim „zimní“, zatímco jiné jsou „léto“.
Vzhled nebeské sféry je tedy určen třemi časy: denní dobou spojenou s rotací Země; roční období spojené s revolucí kolem Slunce; epocha spojená s precezí (ačkoli druhý efekt je sotva patrný „okem“ ani za 100 let).
Souřadnicové systémy.
Existují různé způsoby, jak určit polohu objektů na nebeské sféře. Každý z nich je vhodný pro určitý typ úkolu.
Alt-azimut systém.
K označení polohy objektu na obloze ve vztahu k pozemským objektům obklopujícím pozorovatele se používá „alt-azimut“ nebo „horizontální“ souřadnicový systém. Označuje úhlovou vzdálenost objektu nad horizontem, nazývanou „výška“, a také jeho „azimut“ – úhlovou vzdálenost podél horizontu od konvenčního bodu k bodu ležícímu přímo pod objektem. V astronomii se azimut měří od bodu na jih na západ a v geodézii a navigaci - od bodu severu k východu. Proto před použitím azimutu musíte zjistit, ve kterém systému je indikován. Bod na obloze přímo nad vaší hlavou má výšku 90° a nazývá se „zenit“ a bod diametrálně protilehlý k němu (pod vašimi nohami) se nazývá „nadir“. Pro mnoho problémů je důležitý velký kruh nebeské sféry, nazývaný „nebeský poledník“; prochází zenitem, nadirem a póly světa a překračuje horizont v bodech severu a jihu.
Rovníková soustava.
Vlivem rotace Země se hvězdy neustále pohybují vzhledem k horizontu a světovým stranám a jejich souřadnice v horizontálním systému se mění. Ale u některých astronomických problémů musí být souřadnicový systém nezávislý na poloze pozorovatele a denní době. Takový systém se nazývá „rovníkový“; jeho souřadnice připomínají zeměpisné šířky a délky. V něm rovina zemského rovníku, rozšířená až k průsečíku s nebeskou sférou, definuje hlavní kruh - „nebeský rovník“. „Deklinace“ hvězdy připomíná zeměpisnou šířku a měří se její úhlovou vzdáleností na sever nebo na jih od nebeského rovníku. Pokud je hvězda viditelná přesně v zenitu, pak se zeměpisná šířka místa pozorování rovná deklinaci hvězdy. Zeměpisná délka odpovídá „rektascenci“ hvězdy. Měří se východně od průsečíku ekliptiky s nebeským rovníkem, kterým Slunce prochází v březnu, v den začátku jara na severní polokouli a podzimu na jižní. Tento bod, důležitý pro astronomii, se nazývá „první bod Berana“ nebo „bod jarní rovnodennosti“ a je označen znamením. Hodnoty rektascenze se obvykle udávají v hodinách a minutách, přičemž 24 hodin se považuje za rovných 360°.
Rovníkový systém se používá při pozorování dalekohledy. Dalekohled je instalován tak, že se může otáčet od východu na západ kolem osy směřující k nebeskému pólu, čímž kompenzuje rotaci Země.
Jiné systémy.
Pro některé účely se používají i jiné souřadnicové systémy na nebeské sféře. Například při studiu pohybu těles ve sluneční soustavě využívají souřadnicový systém, jehož hlavní rovinou je rovina zemské oběžné dráhy. Struktura Galaxie je studována v souřadnicovém systému, jehož hlavní rovinou je rovníková rovina Galaxie, reprezentovaná na obloze kružnicí procházející podél Mléčné dráhy.
Porovnání souřadnicových systémů.
Nejdůležitější detaily horizontálního a rovníkového systému jsou znázorněny na obrázcích. V tabulce jsou tyto systémy porovnány s geografickým souřadnicovým systémem.
| POROVNÁNÍ SOUŘADNICOVÝCH SYSTÉMŮ | |||
| Charakteristický | Alt-azimut systém | Rovníková soustava | Geografický systém |
| Hlavní kruh | Horizont | Nebeský rovník | Rovník |
| Poláci | Zenith a nadir | Severní a jižní pól světa | Severní a Jižní pól |
| Úhlová vzdálenost od hlavního kruhu | Výška | Skloňování | Zeměpisná šířka |
| Úhlová vzdálenost podél základní kružnice | Azimut | Rektascenze | Zeměpisná délka |
| Referenční bod na hlavním kruhu | Jižní bod na obzoru (v geodézii – severní bod) |
Bod jarní rovnodennosti | Průsečík s greenwichským poledníkem |
Přechod z jednoho systému do druhého.
Často je potřeba vypočítat její rovníkové souřadnice z alt-azimutálních souřadnic hvězdy a naopak. K tomu je nutné znát okamžik pozorování a polohu pozorovatele na Zemi. Matematicky je úloha řešena pomocí sférického trojúhelníku s vrcholy v zenitu, severním nebeským pólem a hvězdou X; nazývá se „astronomický trojúhelník“.
Úhel s vrcholem na severním nebeském pólu mezi poledníkem pozorovatele a směrem k nějakému bodu na nebeské sféře se nazývá „hodinový úhel“ tohoto bodu; měří se západně od poledníku. Hodinový úhel jarní rovnodennosti, vyjádřený v hodinách, minutách a sekundách, se v místě pozorování nazývá „hvězdný čas“ (Si. T. - hvězdný čas). A protože rektascenze hvězdy je také polárním úhlem mezi směrem k ní a bodem jarní rovnodennosti, hvězdný čas se rovná rektascenci všech bodů ležících na poledníku pozorovatele.
Hodinový úhel libovolného bodu na nebeské sféře se tedy rovná rozdílu mezi hvězdným časem a jeho rektascenzí:
Nechť je zeměpisná šířka pozorovatele j. Pokud jsou uvedeny rovníkové souřadnice hvězdy A A d, pak jeho vodorovné souřadnice A A lze vypočítat pomocí následujících vzorců:
Můžete také vyřešit inverzní problém: pomocí naměřených hodnot A A h, znát čas, počítat A A d. Skloňování d vypočítaný přímo z posledního vzorce, následně vypočtený z předposledního N, a z prvního, pokud je znám hvězdný čas, se počítá A.
Znázornění nebeské sféry.
Po mnoho staletí vědci hledali nejlepší způsoby, jak reprezentovat nebeskou sféru pro studium nebo demonstraci. Byly navrženy dva typy modelů: dvourozměrný a trojrozměrný.
Nebeská sféra může být zobrazena v rovině stejným způsobem, jako je sférická Země zobrazena na mapách. V obou případech je nutné zvolit geometrický projekční systém. Prvním pokusem znázornit části nebeské sféry v rovině byly skalní malby hvězdných konfigurací v jeskyních starých lidí. V dnešní době existují různé hvězdné mapy, vydávané ve formě ručně kreslených nebo fotografických hvězdných atlasů pokrývajících celou oblohu.
Starověcí čínští a řečtí astronomové konceptualizovali nebeskou sféru v modelu známém jako „armilární sféra“. Skládá se z kovových kruhů nebo kroužků spojených dohromady tak, aby znázorňovaly nejdůležitější kruhy nebeské sféry. V dnešní době se často používají hvězdné glóby, na kterých jsou vyznačeny polohy hvězd a hlavních kružnic nebeské sféry. Armilární koule a koule mají společnou nevýhodu: pozice hvězd a označení kruhů jsou vyznačeny na jejich vnější, konvexní straně, kterou pozorujeme zvenčí, zatímco na oblohu se díváme „zevnitř“, resp. hvězdy se nám zdají být umístěny na konkávní straně nebeské sféry. To někdy vede ke zmatkům ve směrech pohybu hvězd a obrazců souhvězdí.
Nejrealističtější zobrazení nebeské sféry poskytuje planetárium. Optická projekce hvězd na polokulovou obrazovku zevnitř umožňuje velmi přesně reprodukovat vzhled oblohy a všechny druhy pohybů svítidel na ní.
Body a linie nebeské sféry - jak najít almukantarát, kde prochází nebeský rovník, což je nebeský poledník.
Co je to nebeská koule
Nebeská sféra- abstraktní pojem, imaginární koule o nekonečném poloměru, jejímž středem je pozorovatel. V tomto případě je střed nebeské sféry jakoby na úrovni očí pozorovatele (jinými slovy, vše, co vidíte nad hlavou od horizontu k horizontu, je právě tato sféra). Pro usnadnění vnímání však můžeme uvažovat střed nebeské sféry a střed Země v tom není chyba; Polohy hvězd, planet, Slunce a Měsíce jsou zakresleny na kouli v poloze, ve které jsou v určitém okamžiku na obloze vidět z daného bodu polohy pozorovatele.
Jinými slovy, i když pozorujeme polohu hvězd na nebeské sféře, my, když jsme na různých místech planety, budeme neustále vidět trochu jiný obraz, protože známe principy „fungování“ nebeské sféry, když se podíváme na na noční obloze se snadno zorientujeme pomocí jednoduché technologie. Když budeme znát pohled nad hlavou v bodě A, porovnáme jej s pohledem na oblohu v bodě B a díky odchylkám známých orientačních bodů budeme schopni pochopit, kde přesně se nyní nacházíme.
Lidé již dávno přišli s řadou nástrojů, které nám usnadňují náš úkol. Pokud se pohybujete po „pozemské“ zeměkouli jednoduše pomocí zeměpisné šířky a délky, pak celá řada podobných prvků – bodů a čar – je k dispozici také pro „nebeskou“ zeměkouli – nebeskou sféru.
Nebeská sféra a pozice pozorovatele. Pokud se pozorovatel pohne, pohne se celá pro něj viditelná koule.
Prvky nebeské sféry
Nebeská sféra má řadu charakteristických bodů, čar a kružnic, uvažujme o hlavních prvcích nebeské sféry.
Vertikální pozorovatel
Vertikální pozorovatel- přímka procházející středem nebeské sféry a shodující se se směrem olovnice v bodě pozorovatele. Zenith- průsečík vertikály pozorovatele s nebeskou sférou, umístěný nad hlavou pozorovatele. Nadir- průsečík vertikály pozorovatele s nebeskou sférou, naproti zenitu.
Pravdivý horizont- velký kruh na nebeské sféře, jehož rovina je kolmá na vertikálu pozorovatele. Skutečný horizont rozděluje nebeskou sféru na dvě části: polokoule nad horizontem, ve kterém se nachází zenit, a subhorizontální polokoule, ve kterém se nachází nadir.
Axis mundi (zemská osa)- přímka, kolem které dochází k viditelné denní rotaci nebeské sféry. Osa světa je rovnoběžná s osou rotace Země a pro pozorovatele nacházejícího se na jednom z pólů Země se shoduje s osou rotace Země. Zdánlivá denní rotace nebeské sféry je odrazem skutečné denní rotace Země kolem její osy. Nebeské póly jsou průsečíky osy světa s nebeskou sférou. Nazývá se nebeský pól, který se nachází v oblasti souhvězdí Malé medvědice Severní pól svět a opačný pól se nazývá Jižní pól.
Velký kruh na nebeské sféře, jehož rovina je kolmá na osu světa. Rovina nebeského rovníku rozděluje nebeskou sféru na Severní polokoule, ve kterém se nachází severní pól, a Jižní polokoule, kde se nachází jižní pól.
Neboli poledník pozorovatele je velký kruh na nebeské sféře, procházející světovými póly, zenitem a nadirem. Shoduje se s rovinou pozemského poledníku pozorovatele a rozděluje nebeskou sféru na východní A západní hemisféra.
Severní a jižní body- průsečík nebeského poledníku se skutečným horizontem. Bod nejblíže severnímu pólu světa se nazývá severní bod skutečného horizontu C a bod nejblíže jižnímu světovému pólu se nazývá jižní bod S. Body východu a západu jsou body průsečík nebeského rovníku se skutečným horizontem.
Polední linka- přímka v rovině skutečného horizontu spojující body severu a jihu. Tato přímka se nazývá poledne, protože v poledne podle místního skutečného slunečního času se stín svislého pólu shoduje s touto přímkou, tj. se skutečným poledníkem daného bodu.
Průsečíky nebeského poledníku s nebeským rovníkem. Bod nejblíže jižnímu bodu horizontu se nazývá jižní bod nebeského rovníku, a bod nejblíže severnímu bodu obzoru je severní bod nebeského rovníku.
Vertikální svítidlo
Vertikální svítidlo nebo výškový kruh, - velký kruh na nebeské sféře, procházející zenitem, nadirem a svítidlem. První vertikála je vertikála procházející body východu a západu.
Skloňovací kruh, nebo , je velký kruh na nebeské sféře, procházející póly světa a svítidlem.
Malý kruh na nebeské sféře protažený svítidlem rovnoběžně s rovinou nebeského rovníku. Zjevný denní pohyb svítidel nastává podél denních rovnoběžek.
Almucantaratská svítidla
Almucantaratská svítidla- malý kruh na nebeské sféře protažený svítidlem rovnoběžně s rovinou skutečného horizontu.
Všechny výše uvedené prvky nebeské sféry se aktivně používají k řešení praktických problémů orientace v prostoru a určování polohy svítidel. V závislosti na účelu a podmínkách měření se používají dva různé systémy sférické nebeské souřadnice.
V jedné soustavě je svítidlo orientováno vzhledem ke skutečnému horizontu a nazývá se tato soustava a ve druhé je vzhledem k nebeskému rovníku nazýváno.
V každém z těchto systémů je poloha hvězdy na nebeské sféře určena dvěma úhlovými veličinami, stejně jako poloha bodů na povrchu Země je určena pomocí zeměpisné šířky a délky.
Nebeská koule je imaginární koule o libovolném poloměru, používaná v astronomii k popisu vzájemných poloh svítidel na obloze. Pro jednoduchost výpočtů se jeho poloměr rovná jednotce; Střed nebeské sféry je v závislosti na řešeném problému kombinován s zornicí pozorovatele, se středem Země, Měsíce, Slunce nebo dokonce s libovolným bodem v prostoru.
Myšlenka nebeské sféry vznikla ve starověku. Vycházel z vizuálního dojmu existence křišťálové kopule oblohy, na které jakoby byly uchyceny hvězdy. Nebeská sféra v myslích starověkých národů byla nejdůležitějším prvkem Vesmíru. S rozvojem astronomie tento pohled na nebeskou sféru zmizel. Geometrie nebeské sféry, stanovená ve starověku, však v důsledku vývoje a zlepšování získala moderní podobu, ve které se pro pohodlí různých výpočtů používá v astrometrii.
Uvažujme nebeskou sféru, jak se jeví Pozorovateli ve středních zeměpisných šířkách od povrchu Země (obr. 1).
Dvě přímky, jejichž polohu lze experimentálně určit pomocí fyzikálních a astronomických přístrojů, hrají důležitou roli při definování pojmů souvisejících s nebeskou sférou. První z nich je olovnice; Jedná se o přímku, která se v daném bodě shoduje se směrem gravitace. Tato čára, vedená středem nebeské sféry, ji protíná ve dvou diametrálně opačných bodech: horní se nazývá zenit, spodní se nazývá nadir. Rovina procházející středem nebeské sféry kolmá na olovnici se nazývá rovina matematického (neboli pravého) horizontu. Průsečík této roviny s nebeskou sférou se nazývá horizont.
Druhá přímka je osa světa - přímka procházející středem nebeské sféry rovnoběžná s osou rotace Země; Je zde viditelná denní rotace celé oblohy kolem světové osy. Průsečíky osy světa s nebeskou sférou se nazývají severní a jižní pól světa. Nejnápadnější z hvězd poblíž severního pólu světa je Polárka. V blízkosti jižního pólu světa nejsou žádné jasné hvězdy.
Rovina procházející středem nebeské sféry kolmo k ose světa se nazývá rovina nebeského rovníku. Průsečík této roviny s nebeskou sférou se nazývá nebeský rovník.
Připomeňme, že kružnici, která vznikne, když nebeskou sféru protne rovina procházející jejím středem, se v matematice říká velká kružnice, a pokud rovina středem neprochází, získá se malá kružnice. Horizont a nebeský rovník představují velké kruhy nebeské sféry a rozdělují ji na dvě stejné polokoule. Horizont rozděluje nebeskou sféru na viditelnou a neviditelnou polokouli. Nebeský rovník ji rozděluje na severní a jižní polokouli.
Během denní rotace oblohy se svítidla otáčejí kolem osy světa a popisují malé kruhy na nebeské sféře, nazývané denní rovnoběžky; svítidla, 90° vzdálená od světových pólů, se pohybují po velkém kruhu nebeské sféry – nebeském rovníku.
Po definování olovnice a osy světa není těžké definovat všechny ostatní roviny a kružnice nebeské sféry.
Rovina procházející středem nebeské sféry, ve které leží současně olovnice i osa světa, se nazývá rovina nebeského poledníku. Velká kružnice z průsečíku této roviny s nebeskou sférou se nazývá nebeský poledník. Bod průsečíku nebeského poledníku s horizontem, který je blíže severnímu pólu světa, se nazývá severní bod; diametrálně opačný - bod jihu. Přímka procházející těmito body je polední čára.
Body na horizontu, které jsou 90° od severních a jižních bodů, se nazývají východní a západní body. Tyto čtyři body se nazývají hlavní body horizontu.
Roviny procházející olovnicí protínají nebeskou sféru ve velkých kruzích a nazývají se vertikály. Nebeský poledník je jednou z vertikál. Vertika kolmá k poledníku a procházející body východu a západu se nazývá první vertikála.
Podle definice jsou tři hlavní roviny – matematický horizont, nebeský poledník a první vertikála – vzájemně kolmé. Rovina nebeského rovníku je kolmá pouze k rovině nebeského poledníku a svírá s rovinou obzoru dihedrální úhel. Na geografických pólech Země se rovina nebeského rovníku shoduje s rovinou obzoru a na rovníku Země se k ní stává kolmou. V prvním případě se na geografických pólech Země osa světa shoduje s olovnicí a kteroukoli svislici lze považovat za nebeský poledník, v závislosti na podmínkách daného úkolu. V druhém případě na rovníku leží světová osa v rovině obzoru a shoduje se s polední čarou; Severní pól světa se shoduje s bodem severu a jižní pól světa se shoduje s bodem jihu (viz obrázek).
Při použití nebeské sféry, jejíž střed se shoduje se středem Země nebo nějakým jiným bodem ve vesmíru, také vzniká řada znaků, ale princip zavádění základních pojmů - horizont, nebeský poledník, první svislice, nebeský rovník, atd. - zůstává stejný.
Hlavní roviny a kružnice nebeské sféry se používají při zavádění horizontálních, rovníkových a ekliptických nebeských souřadnic, jakož i při popisu rysů zdánlivé denní rotace svítidel.
Velká kružnice, která vznikla, když nebeskou sféru protne rovina procházející jejím středem a rovnoběžná s rovinou zemské oběžné dráhy, se nazývá ekliptika. K viditelnému ročnímu pohybu Slunce dochází podél ekliptiky. Průsečík ekliptiky s nebeským rovníkem, ve kterém Slunce přechází z jižní polokoule nebeské sféry na severní, se nazývá bod jarní rovnodennosti. Opačný bod nebeské sféry se nazývá podzimní rovnodennost. Přímka procházející středem nebeské sféry kolmá k rovině ekliptiky protíná sféru na dvou pólech ekliptiky: severním pólu na severní polokouli a jižním pólu na jižní polokouli.