Небесная сфера

Основной источник статьи: Большая российская энциклопедия^[1]

НЕБЕ́СНАЯ СФЕ́РА – сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила. Центром небесной сферы может быть любая точка пространства, где находится наблюдатель. Как правило, радиус небесной сферы принимают равным 1. Положение светила на небесной сфере описывается небесными координатами. На небесной сфере выделяют особые точки и круги, задающие основные плоскости систем небесных координат.

В сферической геометрии линией наименьшей длины, соединяющей две точки, является дуга окружности, образованной пересечением большого круга (плоскости, проходящей через центр сферы) со сферой. Перпендикуляр к выбранному большому кругу, проходящий через центр сферы, пересекает её в точках, называемых полюсами. Три точки, лежащие на сфере и соединённые дугами окружностей больших кругов, проходящих через эти точки, образуют сферический треугольник. Для вычисления углов и сторон в сферической треугольнике используются формулы сферической тригонометрии.

Углы в астрономии измеряются в градусах (угловых минутах и секундах), радианах и часах (минутах и секундах). Применяются следующие обозначения: [math]\displaystyle{ 1^h }[/math] (1 час) – это центральный угол, соответствующий 1/24 части окружности; [math]\displaystyle{ 1^h= 60^m= 3600^s }[/math] ([math]\displaystyle{ 1^m }[/math] – 1 минута, [math]\displaystyle{ 1^s }[/math] – 1 секунда). Очевидно, что [math]\displaystyle{ 1^h=15°, 1^m=15′, 1^s= 15′′ }[/math]. Точность современных астрометрических наблюдений намного превышает [math]\displaystyle{ 1′′ }[/math], поэтому часто в качестве единицы измерения углов используется миллисекунда дуги.

Диаграмма, показывающая соотношение зенита, надира и горизонта (в различных определениях). Зенит противоположен надиру.

Полюсы различных систем небесных координат являются особыми точками небесной сферы. Для наблюдателя, находящегося на Земле, отвесная линия пересекает небесную сферу в точках, называемых зенитом [math]\displaystyle{ Z }[/math] и надиром [math]\displaystyle{ N }[/math] наблюдателя, – это полюсы горизонтальной системы небесных координат. Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется плоскостью горизонта. Точки пересечения небесной сферы осью вращения Земли называются полюсами мира, а сама ось – осью мира. Тот полюс мира, при взгляде с которого вращение Земли происходит против часовой стрелки, называется северным, а противоположный полюс – южным. Плоскость, перпендикулярная оси мира и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора; плоскость, проходящая через полюсы мира и зенит наблюдателя, называется плоскостью небесного меридиана. Линии пересечения указанных плоскостей с небесной сферой называются соответственно небесным экватором и небесным меридианом. Небесный меридиан пересекает плоскость горизонта в двух точках: та из них, которая ближе к северному полюсу мира, называется точкой севера, противоположная – точкой юга. Выделяют ещё две ключевые точки на плоскости горизонта: в 90° по часовой стрелке от точки севера находится точка востока, в 270° – точка запада.

В современную эпоху северный полюс мира располагается вблизи Полярной звезды (на расстоянии менее 1°). Поэтому для наблюдателя, находящегося в Северном полушарии Земли, Полярная звезда в течение суток почти неподвижна, а остальные звёзды совершают вокруг неё круговое движение. Кажущееся вращение небесной сферы вокруг оси мира является отражением вращения Земли вокруг оси.

Видимое годовое движение Солнца по небесной сфере отражает движение Земли вокруг Солнца. Плоскость, перпендикулярная вектору орбитального углового момента системы Земля–Луна, называется плоскостью эклиптики. Линия пересечения этой плоскости с небесной сферой называется эклиптикой – вдоль этой линии проходит годовой путь Солнца по небесной сфере. Плоскость эклиптики делит небесную сферу на Северное и Южное полушария (северным полюсом эклиптики называется тот из них, который удалён от сев. полюса мира менее чем на 90°). Наклон эклиптики к плоскости небесного экватора составляет около 23,5° и медленно меняется из-за составляющей прецессии Земли, вызванной притяжением других планет Солнечной системы. Это притяжение приводит также к возмущениям в движении Земли. В результате центр масс Земли оказывается то чуть ниже, то чуть выше плоскости эклиптики. Соответственно на небесной сфере центр Солнца находится то выше, то ниже эклиптики.

Точки пересечения небесного экватора с эклиптикой называют точками весеннего ( ♈ ) и осеннего ( ♎ ) равноденствий. Точку весеннего равноденствия Солнце проходит примерно 21 марта, двигаясь из Южного полушария небесной сферы в Северное, а точку осеннего равноденствия – примерно 23 сентября, двигаясь из Северного полушария в Южное. Так как положение определённых таким образом точек равноденствия находят в результате решения уравнений динамики, эти точки называют динамическими, а сам момент пересечения центром Солнца динамической точки весеннего равноденствия – динамическим равноденствием.

Для объектоцентрической системы координат особые точки небесной сферы также могут быть определены через введение основные плоскости и полюсов. Например, за основную плоскость системы, связанной с искусственным спутником Земли, может быть принята плоскость его орбиты. В любом случае для преобразования координат небесных тел из объектоцентрической системы координат в экваториальную необходимо знать взаимную ориентацию основных точек и плоскостей этих систем.

Литература статьи Большой российской энциклопедии[править | править код]

Жаров В. Е. Сферическая астрономия. Фрязино, 2006.

Примечания[править | править код]

↑ Жаров В. Е. НЕБЕСНАЯ СФЕРА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2017); 26.05.2022.

[БРЭ-1] Жаров В. Е. НЕБЕСНАЯ СФЕРА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2017); 26.05.2022.

[1]

Небесная сфера

Литература статьи Большой российской энциклопедии[править | править код]

Примечания[править | править код]

Навигация