Pagrindiniai dangaus sferos elementai

Dangus stebėtojui atrodo kaip sferinis kupolas, supantis jį iš visų pusių. Šiuo atžvilgiu net senovėje atsirado dangaus sferos (dangaus skliauto) sąvoka ir buvo apibrėžti pagrindiniai jos elementai.

Dangaus sfera vadinama įsivaizduojama savavališko spindulio sfera, kurios vidiniame paviršiuje, kaip atrodo stebėtojui, išsidėstę dangaus kūnai. Stebėtojui visada atrodo, kad jis yra dangaus sferos centre (t.y. 1.1 pav.).

Ryžiai. 1.1. Pagrindiniai dangaus sferos elementai

Tegul stebėtojas rankose laiko svambalas – nedidelį masyvų svorį ant sriegio. Šios gijos kryptis vadinama svambalas. Nubrėžkime svambalo liniją per dangaus sferos centrą. Ji kirs šią sferą dviejuose diametraliai priešinguose taškuose, vadinamuose zenitas Ir žemiausias. Zenitas yra tiksliai virš stebėtojo galvos, o žemiausią tašką slepia žemės paviršius.

Nubrėžkime plokštumą per dangaus sferos centrą, statmeną svambalai. Jis kirs sferą dideliu ratu, vadinamu matematinės arba tikras horizontas. (Prisiminkime, kad apskritimas, sudarytas iš rutulio atkarpos per centrą einančios plokštumos, vadinamas didelis; jei plokštuma pjauna sferą neperžengdama jos centro, tada susidaro pjūvis mažas ratas). Matematinis horizontas yra lygiagretus stebėtojo matomam horizontui, bet su juo nesutampa.

Per dangaus sferos centrą nubrėžiame ašį, lygiagrečią Žemės sukimosi ašiai ir vadiname axis mundi(lotyniškai – Axis Mundi). Pasaulio ašis kerta dangaus sferą dviejuose diametraliai priešinguose taškuose, vadinamuose pasaulio poliai. Yra du pasaulio poliai - šiaurinis Ir pietinė. Šiauriniu dangaus ašigaliu laikomas tas ašigalis, kurio atžvilgiu kasdienis dangaus sferos sukimasis, atsirandantis dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį, vyksta prieš laikrodžio rodyklę, žiūrint į dangų iš dangaus sferos vidaus (kaip mes žiūrime į tai). Netoli pasaulio šiaurinio ašigalio yra Šiaurinė žvaigždė – Mažoji Ursa – ryškiausia šio žvaigždyno žvaigždė.

Priešingai populiariems įsitikinimams, Polaris nėra ryškiausia žvaigždė žvaigždėtame danguje. Jis turi antrąjį dydį ir nėra viena ryškiausių žvaigždžių. Nepatyręs stebėtojas vargu ar greitai jį ras danguje. Ieškoti Poliarių pagal būdingą Ursa Minor kaušo formą nėra lengva – kitos šio žvaigždyno žvaigždės yra net blankesnės už Poliarį ir negali būti patikimais atskaitos taškais. Paprasčiausias būdas pradedančiajam stebėtojui danguje rasti Šiaurinę žvaigždę yra naršyti pagal šalia esančio šviesaus Didžiosios Ursos žvaigždyno žvaigždes (1.2 pav.). Jei mintyse sujungsite dvi atokiausias Ursa Major kaušo žvaigždes ir , ir tęsite tiesią liniją, kol ji susikirs su pirmąja daugiau ar mažiau pastebima žvaigžde, tai bus Šiaurinė žvaigždė. Atstumas danguje nuo žvaigždės Ursa Major iki Polaris yra maždaug penkis kartus didesnis nei atstumas tarp žvaigždžių ir Ursa Major.

Ryžiai. 1.2. Cirkupoliariniai žvaigždynai Ursa Major
ir Mažoji Ursa

Pietinį dangaus ašigalį danguje žymi vos įžiūrima žvaigždė Sigma Octanta.

Arčiausiai šiaurinio dangaus ašigalio esantis taškas matematiniame horizonte vadinamas šiaurinis taškas. Tolimiausias tikrojo horizonto taškas nuo šiaurinio pasaulio ašigalio yra pietinis taškas. Jis taip pat yra arčiausiai pasaulio pietų ašigalio. Matematinio horizonto plokštumoje esanti linija, einanti per dangaus sferos centrą ir šiaurės bei pietų taškus, vadinama vidurdienio linija.

Per dangaus sferos centrą nubrėžkime plokštumą, statmeną pasaulio ašiai. Jis kirs sferą dideliu ratu, vadinamu dangaus pusiaujo. Dangaus pusiaujas kertasi su tikruoju horizontu dviejuose diametraliai priešinguose taškuose rytus Ir vakarus. Dangaus pusiaujas padalija dangaus sferą į dvi dalis - Šiaurės pusrutulis kurio viršūnė yra šiauriniame dangaus ašigalyje ir Pietų pusrutulis kurios viršūnė yra pietiniame dangaus ašigalyje. Dangaus pusiaujo plokštuma lygiagreti žemės pusiaujo plokštumai.

Taškai į šiaurę, pietus, vakarus ir rytus vadinami horizonto pusėse.

Didysis dangaus sferos ratas, einantis per dangaus polius ir zenitą bei nadyrą Na, paskambino dangaus dienovidinis. Dangaus dienovidinio plokštuma sutampa su stebėtojo žemiškojo dienovidinio plokštuma ir yra statmena matematinio horizonto ir dangaus pusiaujo plokštumoms. Dangaus dienovidinis padalija dangaus sferą į du pusrutulius - rytų, su viršūne rytiniame taške , Ir vakarietiškas, su viršūne taške į vakarus . Dangaus dienovidinis kerta matematinį horizontą taškuose šiaurėje ir pietuose. Tai yra orientacijos pagal žvaigždes žemės paviršiuje metodo pagrindas. Jei mintyse sujungsite virš stebėtojo galvos esantį zenito tašką su Šiaurine žvaigžde ir tęsite šią liniją toliau, tada jos susikirtimo su horizontu taškas bus šiaurinis taškas. Dangaus dienovidinis kerta matematinį horizontą vidurdienio linija.

Vadinamas mažas apskritimas, lygiagretus tikrajam horizontui almukantaratas(arabiškai – vienodo aukščio ratas). Dangaus sferoje galite atlikti tiek almucantaratų, kiek norite.

Maži apskritimai, lygiagretūs dangaus pusiaujui, vadinami dangiškos paralelės, jų taip pat galima atlikti be galo daug. Kasdienis žvaigždžių judėjimas vyksta išilgai dangaus paralelių.

Vadinami didieji dangaus sferos apskritimai, einantys per zenitą ir nadyrą aukščio apskritimai arba vertikalūs apskritimai (vertikaliai). Vertikalus apskritimas, einantis per rytų ir vakarų taškus W, paskambino pirmoji vertikali. Vertikalios plokštumos yra statmenos matematiniam horizontui ir almukantaratams.

Straipsnio turinys

DANGAUS SFERA. Kai stebime dangų, atrodo, kad visi astronominiai objektai yra ant kupolo formos paviršiaus, kurio centre yra stebėtojas. Šis įsivaizduojamas kupolas sudaro viršutinę įsivaizduojamos sferos, vadinamos „dangaus sfera“, pusę. Jis atlieka esminį vaidmenį nurodant astronominių objektų padėtį.

Nors Mėnulis, planetos, Saulė ir žvaigždės yra skirtingais atstumais nuo mūsų, net artimiausi iš jų yra taip toli, kad negalime įvertinti jų atstumo iš akies. Žvaigždės kryptis nesikeičia, kai judame Žemės paviršiumi. (Tiesa, jis šiek tiek kinta, kai Žemė juda savo orbita, tačiau šį paralaktinį poslinkį galima pastebėti tik pasitelkus tiksliausius instrumentus.)

Mums atrodo, kad dangaus sfera sukasi, nes šviesuliai kyla rytuose ir leidžiasi vakaruose. To priežastis – Žemės sukimasis iš vakarų į rytus. Tariamas dangaus sferos sukimasis vyksta aplink įsivaizduojamą ašį, kuri tęsia Žemės sukimosi ašį. Ši ašis kerta dangaus sferą dviejuose taškuose, vadinamuose šiaurės ir pietų „dangaus ašigaliais“. Dangaus šiaurės ašigalis yra maždaug laipsniu nuo Šiaurės žvaigždės, o šalia pietų ašigalio ryškių žvaigždžių nėra.

Žemės sukimosi ašis yra pasvirusi maždaug 23,5°, palyginti su statmena Žemės orbitos plokštumai (ekliptikos plokštumai). Šios plokštumos susikirtimas su dangaus sfera duoda apskritimą – ekliptiką, regimąjį Saulės kelią per metus. Žemės ašies orientacija erdvėje išlieka beveik nepakitusi. Todėl kasmet birželio mėnesį, kai šiaurinis ašies galas pakrypęs link Saulės, jis pakyla aukštai į dangų Šiaurės pusrutulyje, kur dienos tampa ilgos, o naktys trumpos. Gruodį persikėlusi į priešingą orbitos pusę Žemė pasirodo Pietų pusrutulio pasukusi į Saulę, o mūsų šiaurėje dienos trumpėja, o naktys ilgos.

Tačiau veikiant saulės ir mėnulio gravitacijai, pamažu keičiasi žemės ašies orientacija. Pagrindinis ašies judėjimas, kurį sukelia Saulės ir Mėnulio įtaka Žemės pusiaujo iškilimui, vadinamas precesija. Dėl precesijos žemės ašis lėtai sukasi aplink statmeną orbitos plokštumai, apibūdindama kūgį, kurio spindulys yra 23,5° per 26 tūkstančius metų. Dėl šios priežasties po kelių šimtmečių ašigalio nebebus šalia Šiaurinės žvaigždės. Be to, Žemės ašyje vyksta nedideli svyravimai, vadinami nutacija, kurie yra susiję su Žemės ir Mėnulio orbitų elipsiškumu, taip pat su tuo, kad Mėnulio orbitos plokštuma yra šiek tiek pasvirusi į Žemės orbitos plokštumą. orbita.

Kaip jau žinome, dangaus sferos išvaizda keičiasi nakties metu dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį. Bet net jei dangų stebėsite tuo pačiu metu ištisus metus, jo išvaizda pasikeis dėl Žemės apsisukimo aplink Saulę. Visiškai 360° orbitai Žemei reikia apytiksliai. 365 1/4 dienos – maždaug vienas laipsnis per dieną. Beje, para, o tiksliau Saulės diena – tai laikas, per kurį Žemė vieną kartą apsisuka aplink savo ašį Saulės atžvilgiu. Jį sudaro laikas, per kurį Žemė apsisuka žvaigždžių atžvilgiu („sideerinė diena“), ir trumpas laikas – maždaug keturios minutės – reikalingas, kad sukimasis kompensuotų Žemės judėjimą orbitoje vienu laipsniu per dieną. Taigi maždaug per metus. 365 1/4 saulės dienų ir apytiksl. 366 1/4 žvaigždutės.

Stebint iš tam tikro Žemės taško, šalia ašigalių esančios žvaigždės arba visada yra virš horizonto, arba niekada nepakyla virš jo. Visos kitos žvaigždės kyla ir leidžiasi, o kiekvieną dieną kiekviena žvaigždė kyla ir leidžiasi 4 minutėmis anksčiau nei praėjusią dieną. Kai kurios žvaigždės ir žvaigždynai pakyla danguje naktį žiemą - mes jas vadiname „žiema“, o kitus - „vasara“.

Taigi dangaus sferos atsiradimą lemia tris kartus: paros laikas, susijęs su Žemės sukimu; metų laikas, susijęs su revoliucija aplink Saulę; epocha, susijusi su precesija (nors pastarasis poveikis „iš akies“ sunkiai pastebimas net po 100 metų).

Koordinačių sistemos.

Yra įvairių būdų, kaip nurodyti objektų padėtį dangaus sferoje. Kiekvienas iš jų tinka tam tikro tipo užduočiai.

Alt-azimuto sistema.

Norint nurodyti objekto padėtį danguje stebėtoją supančių žemiškų objektų atžvilgiu, naudojama „alt-azimuto“ arba „horizontali“ koordinačių sistema. Tai rodo kampinį objekto atstumą virš horizonto, vadinamą „aukštiu“, taip pat jo „azimutą“ – kampinį atstumą išilgai horizonto nuo įprasto taško iki taško, esančio tiesiai po objektu. Astronomijoje azimutas matuojamas nuo taško pietuose į vakarus, o geodezijoje ir navigacijoje - nuo taško šiaurėje į rytus. Todėl prieš naudodami azimutą, turite išsiaiškinti, kurioje sistemoje jis nurodytas. Dangaus taškas, esantis tiesiai virš galvos, yra 90° aukščio ir vadinamas „zenitu“, o diametraliai jam priešingas taškas (po kojomis) vadinamas „nadiru“. Daugeliui problemų svarbus didysis dangaus sferos ratas, vadinamas „dangaus dienovidiniu“; jis eina per pasaulio zenitą, žemiausią tašką ir ašigalius, o horizontą kerta šiaurės ir pietų taškuose.

Pusiaujo sistema.

Dėl Žemės sukimosi žvaigždės nuolat juda horizonto ir kardinalių taškų atžvilgiu, o jų koordinatės horizontalioje sistemoje kinta. Tačiau kai kurioms astronomijos problemoms koordinačių sistema turi būti nepriklausoma nuo stebėtojo padėties ir paros laiko. Tokia sistema vadinama „ekvatorine“; jo koordinatės primena geografines platumas ir ilgumas. Jame žemės pusiaujo plokštuma, pratęsta iki sankirtos su dangaus sfera, apibrėžia pagrindinį apskritimą - „dangaus pusiaują“. Žvaigždės „deklinacija“ primena platumą ir matuojama pagal jos kampinį atstumą į šiaurę arba pietus nuo dangaus pusiaujo. Jei žvaigždė matoma tiksliai zenite, tai stebėjimo vietos platuma yra lygi žvaigždės deklinacijai. Geografinė ilguma atitinka žvaigždės „teisingą kilimą“. Jis matuojamas į rytus nuo ekliptikos susikirtimo su dangaus pusiauju taško, kurį Saulė praeina kovo mėnesį, pavasario pradžios šiauriniame pusrutulyje dieną, o pietiniame – rudens dieną. Šis astronomijai svarbus taškas vadinamas „pirmuoju Avino tašku“ arba „vasaros lygiadienio tašku“ ir žymimas ženklu. Tiesiosios pakilimo vertės paprastai pateikiamos valandomis ir minutėmis, o 24 valandos yra lygios 360°.

Pusiaujo sistema naudojama stebint teleskopais. Teleskopas sumontuotas taip, kad galėtų suktis iš rytų į vakarus aplink ašį, nukreiptą į dangaus ašigalį, taip kompensuodamas Žemės sukimąsi.

Kitos sistemos.

Tam tikrais tikslais naudojamos ir kitos dangaus sferos koordinačių sistemos. Pavyzdžiui, tirdami kūnų judėjimą Saulės sistemoje, jie naudoja koordinačių sistemą, kurios pagrindinė plokštuma yra Žemės orbitos plokštuma. Galaktikos sandara tiriama koordinačių sistemoje, kurios pagrindinė plokštuma yra galaktikos pusiaujo plokštuma, kurią danguje vaizduoja apskritimas, einantis palei Paukščių Taką.

Koordinačių sistemų palyginimas.

Svarbiausios horizontalios ir pusiaujo sistemų detalės parodytos paveiksluose. Lentelėje šios sistemos lyginamos su geografine koordinačių sistema.

Perėjimas iš vienos sistemos į kitą.

Dažnai reikia apskaičiuoti jos pusiaujo koordinates iš žvaigždės alt-azimutinių koordinačių ir atvirkščiai. Norėdami tai padaryti, būtina žinoti stebėjimo momentą ir stebėtojo padėtį Žemėje. Matematiškai uždavinys sprendžiamas naudojant sferinį trikampį, kurio viršūnės yra zenite, šiauriniame dangaus ašigalyje ir žvaigžde X; jis vadinamas „astronominiu trikampiu“.

Kampas su viršūne šiauriniame dangaus ašigalyje tarp stebėtojo dienovidinio ir krypties į tam tikrą dangaus sferos tašką vadinamas šio taško „valandų kampu“; jis matuojamas į vakarus nuo dienovidinio. Pavasario lygiadienio valandų kampas, išreikštas valandomis, minutėmis ir sekundėmis, stebėjimo taške vadinamas „sideraliniu laiku“ (Si. T. – sidereal time). Ir kadangi teisingas žvaigždės kilimas taip pat yra poliarinis kampas tarp krypties į ją ir pavasario lygiadienio taško, sideralinis laikas yra lygus visų taškų, esančių stebėtojo dienovidiniame, teisingam kilimui.

Taigi, bet kurio dangaus sferos taško valandos kampas yra lygus skirtumui tarp sideralinio laiko ir jo dešiniojo pakilimo:

Tebūnie stebėtojo platuma j. Jei pateiktos žvaigždės pusiaujo koordinatės a Ir d, tada jo horizontaliosios koordinates A Ir galima apskaičiuoti naudojant šias formules:

Taip pat galite išspręsti atvirkštinę problemą: naudodami išmatuotas vertes A Ir h, žinodamas laiką, paskaičiuok a Ir d. Deklinacija d skaičiuojama tiesiai iš paskutinės formulės, tada skaičiuojama iš priešpaskutinės N, o nuo pirmo, jei žinomas sideralinis laikas, jis skaičiuojamas a.

Dangaus sferos vaizdavimas.

Daugelį amžių mokslininkai ieškojo geriausių būdų, kaip vaizduoti dangaus sferą studijoms ar demonstravimui. Buvo pasiūlyti dviejų tipų modeliai: dvimatis ir trimatis.

Dangaus sfera gali būti pavaizduota plokštumoje taip pat, kaip sferinė Žemė vaizduojama žemėlapiuose. Abiem atvejais būtina pasirinkti geometrinę projekcijų sistemą. Pirmasis bandymas vaizduoti dangaus sferos dalis plokštumoje buvo žvaigždžių konfigūracijų uolų paveikslai senovės žmonių urvuose. Šiais laikais egzistuoja įvairūs žvaigždžių žemėlapiai, publikuojami kaip ranka piešti arba fotografuoti žvaigždžių atlasai, apimantys visą dangų.

Senovės Kinijos ir Graikijos astronomai dangaus sferą apibrėžė modeliu, žinomu kaip „armiliarinė sfera“. Jį sudaro metaliniai apskritimai arba žiedai, sujungti taip, kad būtų parodyti svarbiausi dangaus sferos apskritimai. Šiais laikais dažnai naudojami žvaigždžių gaubliai, ant kurių pažymėtos žvaigždžių padėtys ir pagrindiniai dangaus sferos apskritimai. Armiliarinės sferos ir gaubliai turi bendrą trūkumą: žvaigždžių padėtis ir apskritimų žymės yra pažymėtos jų išorinėje, išgaubtoje pusėje, į kurią žiūrime iš išorės, o į dangų žiūrime „iš vidaus“, o žvaigždės mums atrodo esančios įgaubtoje dangaus sferos pusėje. Tai kartais sukelia painiavą žvaigždžių ir žvaigždynų figūrų judėjimo kryptimis.

Realiausią dangaus sferos vaizdą pateikia planetariumas. Optinė žvaigždžių projekcija į pusrutulio formos ekraną iš vidaus leidžia labai tiksliai atkurti dangaus išvaizdą ir visokius jame esančių šviestuvų judesius.

Laboratoriniai darbai

« PAGRINDINIAI DANGAUS SRUTOS ELEMENTAI“

Darbo tikslas: Pagrindinių elementų ir dangaus sferos kasdieninio sukimosi tyrimas naudojant jos modelį.

Privalumai: dangaus sferos (arba ją pakeičiančios dangaus planisferos) modelis; juodas gaublys; judančių žvaigždžių žemėlapis.

Trumpa teorinė informacija:

Matomos dangaus kūnų padėties nustatomos pagrindinių dangaus sferos elementų atžvilgiu.

Pagrindiniai dangaus sferos elementai (1 pav.) yra šie:

Zenito taškai Z ir žemiausias Z" , tikrasis ar matematinis horizontas NESWN, axis mundi RR", pasaulio poliai ( R-šiaurės ir R"- pietinis), dangaus pusiaujas QWQ" EQ dangaus dienovidinis РZSP "Z" NP ir dangaus dienovidinio bei dangaus pusiaujo susikirtimo taškai su tikruoju horizontu, t.y. pietų tašku S, šiaurė N, rytus E ir vakarus W.

Dangaus sferos elementus galima tyrinėti pagal jos modelį (2 pav.), kuris susideda iš kelių žiedų, vaizduojančių pagrindinius dangaus sferos apskritimus. 1 žiede, vaizduojančiame dangaus dienovidinį, ašis yra standžiai sustiprinta RR"- pasaulio ašis, aplink kurią sukasi dangaus sfera. Pabaigos taškai R Ir R"šios ašies yra ant dangaus dienovidinio ir atitinkamai reiškia šiaurinę ( R) ir pietų ( R") pasaulio ašigaliai.

Metalinis ratas 8 vaizduoja tikrąjį arba matematinį horizontą, kuris visada turi būti nustatytas horizontalioje padėtyje dirbant su dangaus sferos modeliu. Pasaulio ašis sudaro kampą su tikrojo horizonto plokštuma, lygia geografinei platumai stebėjimo taške, o montuojant modelį tam tikroje geografinėje platumoje šis kampas fiksuojamas varžtu 11 , po kurio tikrasis horizontas 8 pasukti žiedą į horizontalią padėtį 1 (dangaus dienovidinis), kuris yra fiksuotas stove 9 spaustukas 10 .

Aplink ašį RR"(pasaulio ašys) du kartu pritvirtinti žiedai sukasi laisvai 2 Ir 3 , kurių plokštumos yra viena kitai statmenos. Šie žiedai žymi deklinacijos apskritimus – didelius apskritimus, einančius per pasaulio ašigalius. Nors dangaus sferoje yra nesuskaičiuojama daugybė deklinacijos apskritimų, einančių per pasaulio ašigalius, dangaus sferos modelyje yra tik keturi deklinacijos apskritimai (dviejų pilnų žiedų pavidalu), išilgai kurių galima įsivaizduoti visą sferinis paviršius. Atkreiptinas dėmesys į tai, kad deklinacijos ratas imamas ne kaip pilnas ratas, o tik jo pusė, uždaryta tarp pasaulio polių. Taigi du modelio žiedai vaizduoja keturis dangaus sferos deklinacijos apskritimus, nutolusius vienas nuo kito 90°; jie leidžia pademonstruoti dangaus kūnų pusiaujo koordinates.

Žiedas 4 , kurio plokštuma statmena pasaulio ašiai, vaizduoja dangaus pusiaują. Kampu į jį 23°.5 pritvirtintas žiedas 5 , vaizduojantis ekliptiką.

Žiedai, vaizduojantys dangaus dienovidinį 1 , dangaus pusiaujas 4 , ekliptika 5 , deklinacijos apskritimai 2 Ir 3 ir tikras horizontas 8 , yra didieji dangaus sferos apskritimai – jų plokštumos eina per centrą O modelis, kuriame suvokiamas stebėtojas.

Statmena tikrojo horizonto plokštumai, pakelta iš centro O dangaus sferos modelis, kerta dangaus dienovidinį taškuose, vadinamuose zenitu Z(virš stebėtojo galvos) ir žemiausias Z" (žemiausias yra po stebėtojo kojomis ir nuo jo paslėptas žemės paviršiumi).

Zenite, dangaus dienovidiniame, sustiprėja judantis matuoklis 12 , ant jo laisvai besisukantis lankas 13 , kurio plokštuma taip pat eina per dangaus sferos modelio centrą. Arc 13 vaizduoja aukščio apskritimą (vertikalus) ir leidžia pademonstruoti horizontalias dangaus kūnų koordinates.

Be didelių apskritimų, dangaus sferos modelis rodo du mažus apskritimus 6 Ir 7 -dvi dangaus paralelės, atskirtos nuo dangaus pusiaujo 23°.5. Likusios dangaus paralelės modelyje nerodomos. Dangaus lygiagrečių plokštumos neeina per dangaus sferos centrą, jos yra lygiagrečios dangaus pusiaujo plokštumai ir statmenos pasaulio ašiai.

Prie dangaus sferos modelio pritvirtinti du priedai: vienas apskritimo, kitas – žvaigždutės pavidalu. Šie priedai skirti vaizduoti dangaus kūnus ir gali būti tvirtinami ant bet kurio dangaus sferos modelio apskritimo.

Toliau visi dangaus sferos modelio elementai vadinami tais pačiais terminais, kurie priimtini atitinkamiems dangaus sferos elementams.

Dėl vienodo Žemės sukimosi aplink savo ašį kryptimi iš vakarų į rytus (arba prieš laikrodžio rodyklę), stebėtojui atrodo, kad dangaus sfera tolygiai sukasi aplink pasaulio ašį. RR" priešinga kryptimi, t. y. pagal laikrodžio rodyklę, jei žiūrite į jį iš išorės nuo šiaurinio dangaus ašigalio (arba jei sferos centre esantis stebėtojas atsuka nugarą į šiaurinį dangaus ašigalį, o veidu į pietus). Dienos metu dangaus sfera padaro vieną apsisukimą; šis tariamasis sukimasis vadinamas dieniniu. Kasdienio dangaus sferos sukimosi kryptis parodyta fig. 1 rodyklė.

Naudojant dangaus sferos modelį, galima aiškiai suprasti, kad nors dangaus sfera sukasi kaip vientisa visuma, dauguma pagrindinių jos elementų nedalyvauja kasdieniame sferos sukimosi procese, lieka nejudantys stebėtojo atžvilgiu. Dangaus pusiaujas sukasi savo plokštumoje kartu su dangaus sfera, slysdamas fiksuotuose rytų E ir vakarų taškuose W. Kasdienės sukimosi metu visi dangaus sferos taškai (išskyrus fiksuotus taškus) du kartus per dieną kerta dangaus dienovidinį, vieną kartą - jo pietinę pusę (į pietus nuo šiaurinio dangaus ašigalio, lanko). RZSR"), kitą kartą - jo šiaurinė pusė (į šiaurę nuo pasaulio šiaurės ašigalio, lankas RNZ" P" ). Šie taškų perėjimai per dangaus dienovidinį vadinami atitinkamai viršutine ir apatine kulminacija. Per zenitą Z ir žemiausias Z" Praeina ne visi, o tik tam tikri dangaus sferos taškai, kurių deklinacija δ (kaip bus matyti vėliau) yra lygi stebėtojo vietos geografinei platumai φ (δ = φ). Dangaus sferos taškai, esantys virš tikrojo horizonto, yra matomi stebėtojui; pusrutulis, esantis po tikruoju horizontu, yra nepasiekiamas stebėjimams (1 pav. jis pažymėtas vertikaliu šešėliavimu).

Arc NES tikrasis horizontas, virš kurio pakyla dangaus sferos taškai, vadinamas jo rytine puse ir tęsiasi 180º nuo šiaurės taško N, per rytinį tašką E, į pietus S. Priešinga, vakarinė pusė SWN tikrasis horizontas, už kurio tęsiasi dangaus sferos taškai, taip pat apima 180º ir taip pat riboja pietų taškai S ir į šiaurę N, bet eina per vakarų tašką W. Rytinės ir vakarinės tikrojo horizonto pusės neturėtų būti painiojamos su jo pusėmis, kurias lemia pagrindiniai jo taškai – rytų, pietų, vakarų ir šiaurės taškai.

Ypatingą dėmesį reikėtų atkreipti į tai, kad dangaus sferą į šiaurinį ir pietinį pusrutulius dalija dangaus pusiaujas, o ne tikrasis horizontas, virš kurio visada yra abiejų pusrutulių sritys – tiek šiaurinis, tiek pietinis. Šių plotų dydis priklauso nuo geografinės platumos stebėjimo vietoje: kuo arčiau Žemės šiaurinio ašigalio yra stebėjimo vieta (kuo didesnis jos φ), tuo mažesnis pietinio dangaus pusrutulio plotas yra prieinamas stebėjimams ir tuo didesnis šiaurinio dangaus pusrutulio plotas vienu metu matomas virš tikrojo horizonto (o pietiniame Žemės pusrutulyje – atvirkščiai).

Dangaus sferos taškų buvimo visą dieną trukmė virš tikrojo horizonto (ir žemiau jo) priklauso nuo šių taškų deklinacijos δ santykio su stebėjimo vietos geografine platuma φ, o tam tikrai φ - tik jų deklinacija δ. Kadangi dangaus pusiaujas ir tikrasis horizontas susikerta diametraliai priešinguose taškuose, bet kuris dangaus pusiaujo taškas (δ = 0°) visada yra pusę paros virš tikrojo horizonto ir pusę paros žemiau jo, nepriklausomai nuo geografinės platumos stebėjimo metu. vieta (išskyrus geografinius Žemės ašigalius, φ = ± 90°).

Norėdami ištirti pagrindinius dangaus sferos elementus, nesant modelio, galite naudoti dangaus planisferą (10 planšetė), kuri, žinoma, nėra tokia vizuali kaip erdvinis modelis, tačiau vis tiek gali suteikti teisingą vaizdą apie pagrindiniai elementai ir kasdienis dangaus sferos sukimasis. Planisfera yra stačiakampė (stačiakampė) dangaus sferos projekcija į dangaus dienovidinio plokštumą ir susideda iš apskritimo SZNZ" , vaizduojantis dangaus dienovidinį, per centrą APIE kurioje nubrėžta svambalo linija ZZ" ir tikrosios horizonto plokštumos pėdsakai NS. Rytų taškai E ir vakarus W projektuojamas į planisferos centrą. Dangaus dienovidinio laipsnio padalos suteikia aukštį h almucantarats (maži apskritimai, lygiagretūs tikram horizontui), kuris virš tikrojo horizonto laikomas teigiamu (h > 0°), o žemiau jo – neigiamas (h< 0°).

axis mundi RR", dangaus pusiaujas QQ" o dangaus paralelės pavaizduotos toje pačioje projekcijoje ant atsekamojo popieriaus, ant kurio taip pat punktyrinėmis linijomis pavaizduotos dvi ekliptikos padėtys, atitinkančios jos aukščiausią ξξ") ir žemiausią (ξоξо") padėtį virš tikrojo horizonto. Laipsnio skaitmeninimas ant kalkinio popieriaus pateikia kampinį dangaus lygiagrečių atstumą nuo dangaus pusiaujo, t. y. jų deklinaciją δ, kuri laikoma teigiama šiauriniame dangaus pusrutulyje (δ > 0°), o pietiniame dangaus pusrutulyje – neigiama (δ).< 0°).

Ant dangaus dienovidinio apskritimo simetriškai padėjus atsekamąjį popierių ir sukant jį aplink bendrą centrą APIE tam tikru 90°- φ kampu gauname dangaus sferos išvaizdą (projekcijoje į dangaus dienovidinio plokštumą) geografinėje platumoje φ. Tada iš karto paaiškės dangaus sferos elementų vieta tikrojo horizonto atžvilgiu. N.S. ir centre esančio stebėtojo atžvilgiu APIE dangaus sfera. Kasdieninio dangaus sferos sukimosi aplink pasaulio ašį kryptis turi būti pavaizduota rodyklėmis išilgai dangaus pusiaujo ir dangaus paralelių.

Labai naudinga įsivaizduoti dangaus sferos elementų atitikimą žemės paviršiaus taškams ir apskritimams. Kad šis atitikimas būtų aiškesnis, dangaus sferos spindulį geriausia įsivaizduoti tokį, kokio norima, bet ne begalinį, nes esant be galo dideliam spinduliui, sferos atkarpos išsigimsta į plokštumą. Savavališkai dideliam dangaus sferos spinduliui – stebėtojas APIE, esantis tam tikrame žemės paviršiaus taške, dangaus sferą mato taip pat, kaip ir iš Žemės centro SU(3 pav.), bet išlaikant tą pačią kryptį į zenitą Z. Tada tampa aišku, kad svambalas OZ yra žemės spindulio tąsa CO stebėjimo taške (Žemė laikoma sfera), pasaulio ašimi RR" identiškas žemės sukimosi ašiai pp", pasaulio poliai R Ir R" atitinka geografinius Žemės polius r Ir p", dangaus pusiaujas QQ" susidarė dangaus sferoje pagal žemės pusiaujo plokštumą qq" , ir dangaus dienovidinis RZR"Z„R susidarė dangaus sferoje pagal žemės dienovidinio plokštumą pOqp"q" p ant kurio yra stebėtojas APIE. Tikrojo horizonto plokštuma stebėjimo taške yra liestinė su Žemės paviršiumi APIE. Tai paaiškina dangaus dienovidinio, zenito, žemiausio ir tikrojo horizonto nejudrumą stebėtojo atžvilgiu, kurie sukasi kartu su juo aplink žemės ašį. pasaulio lenkai R Ir R" taip pat yra nejudantys stebėtojo atžvilgiu, nes guli ant žemės ašies, kuri nedalyvauja kasdieniame žemės sukimosi procese. Bet kokia žemiška paralelė kO su geografine platuma a atitinka dangaus lygiagretę KAMZ. su deklinacija ir δ = φ. Todėl šios dangaus lygiagretės taškai eina per stebėjimo vietos zenitą APIE.

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

Vardas

Padėtis stebėtojo atžvilgiu

Vieta tikrojo horizonto atžvilgiu

3. Žemės rutulys gali pavaizduoti:

4. Judančiame žemėlapyje rodoma:

7. Atitinkantys taškai ir apskritimai:

Brėžinys pridedamas.

8. Pridedami trys brėžiniai.

Dangaus sfera yra įsivaizduojama sfera, savavališkai
didelis spindulys, kurio centre yra stebėtojas.
Į dangaus sferą
prognozuojamos žvaigždės
Saulė, mėnulis, planetos.
Dangaus sferos savybės:
dangaus sferos centras
parenkamas atsitiktinai.
Kiekvienam stebėtojui -
jūsų centras ir stebėtojai
gal daug.
kampiniai matavimai
sfera nuo jos nepriklauso
spindulys.

§ 48. Dangaus sfera. Pagrindiniai taškai, linijos ir apskritimai dangaus sferoje

Panagrinėkime pagrindinius dangaus sferos taškus ir apskritimus, kurių centru laikomas stebėtojo akis (72 pav.). Nubrėžkime svambalo liniją per dangaus sferos centrą. Svambalo linijos susikirtimo taškai su sfera vadinami zenitu Z ir žemiausiu n.

Ryžiai. 72.

Tiesi linija, einanti per dangaus sferos centrą lygiagrečiai žemės ašiai, vadinama mundi ašimi. Pasaulio ašies susikirtimo su dangaus sfera taškai vadinami pasaulio poliai. Vienas iš polių, atitinkantis Žemės ašigalius, vadinamas šiauriniu dangaus ašigaliu ir žymimas Pn, kitas yra pietinis dangaus ašigalis Ps.

QQ plokštuma, einanti per dangaus sferos centrą statmenai pasaulio ašiai, vadinama dangaus pusiaujo plokštuma.Ši plokštuma, susikertanti su dangaus sfera, sudaro didelį apskritimą - dangaus pusiaujas, kuri padalija dangaus sferą į šiaurinę ir pietinę dalis.

Didysis dangaus sferos ratas, einantis per dangaus polius, zenitą ir nadyrą, vadinamas stebėtojo dienovidinis PN nPsZ. Mundi ašis dalija stebėtojo dienovidinį į vidurdienio PN ZP ir vidurnakčio PN nPs dalis.

Stebėtojo dienovidinis kertasi su tikruoju horizontu dviejuose taškuose: šiauriniame taške N ir pietų taške S. Tiesi linija, jungianti šiaurės ir pietų taškus, vadinama vidurdienio linija.

Jei pažvelgsite iš sferos centro į tašką N, tada dešinėje bus taškas rytinėje O st., o kairėje - vakarų V taškas. Maži dangaus sferos apskritimai aa", lygiagrečiai tikrojo horizonto plokštuma, vadinami almukantaratai; mažas bb" lygiagretus dangaus pusiaujo plokštumai, - dangiškos paralelės.

Dangaus sferos Zono apskritimai, einantys per zenito ir žemiausio taškus, vadinami vertikalės. Vertikali linija, einanti per rytų ir vakarų taškus, vadinama pirmąja vertikale.

PNoP dangaus sferos apskritimai, einantys per dangaus polius, vadinami deklinacijos apskritimai.

Stebėtojo dienovidinis yra ir vertikalė, ir deklinacijos ratas. Jis padalija dangaus sferą į dvi dalis – rytinę ir vakarinę.

Virš horizonto (žemiau horizonto) esantis dangaus ašigalis vadinamas paaukštintu (nuleistu) dangaus ašigaliu. Pakilusio dangaus ašigalio pavadinimas visada yra toks pat kaip ir vietos platumos pavadinimas.

Pasaulio ašis sudaro kampą su tikrojo horizonto plokštuma, lygiu vietos geografinė platuma.

Šviesulių padėtis dangaus sferoje nustatoma naudojant sferines koordinačių sistemas. Jūrų astronomijoje naudojamos horizontalios ir pusiaujo koordinačių sistemos.