Небесні сфери. Небесна сфера її основні елементи: точки, лінії, площини Найвища точка сфери над головою спостерігача

Точки та лінії небесної сфери - як знайти альмукантарат, де проходить небесний екватор, що є небесним меридіаном.

Що являє собою Небесна сфера

Небесна сфера- Абстрактне поняття, уявна сфера нескінченно великого радіусу, центром якої є спостерігач. При цьому центр небесної сфери як би знаходиться на рівні очей спостерігача (іншими словами, все, що ви бачите над головою від горизонту до горизонту — і є ця сама сфера). Втім, для простоти сприйняття можна вважати центром небесної сфери і центр Землі, жодної помилки в цьому немає. Положення зірок, планет, Сонця і Місяця на сферу завдають у такому становищі, як вони видно на небі у певний час з цієї точки перебування спостерігача.

Іншими словами, хоча спостерігаючи становище світил на небесній сфері, ми, перебуваючи в різних місцях планети, постійно бачитимемо дещо різну картину, знаючи принципи «роботи» небесної сфери, глянувши на нічне небо ми легко зможемо зорієнтуватися на місцевості користуючись простою технікою. Знаючи вид над головою в точці А, ми порівняємо його з видом неба в точці Б, і за відхиленнями знайомих орієнтирів, зможемо зрозуміти де саме знаходимося зараз.

Люди давно вже придумали цілу низку інструментів, що полегшують наше завдання. Якщо орієнтуватися по «земному» глобусу просто за допомогою широти та довготи, то ціла низка подібних елементів — точок та ліній, передбачена і для «небесного» глобуса — небесної сфери.

Небесна сфера та становище спостерігача. Якщо спостерігач зрушить, то зрушить і вся видима ним сфера

Елементи небесної сфери

Небесна сфера має ряд характерних точок, ліній та кіл, розглянемо основні елементи небесної сфери.

Вертикаль спостерігача

Вертикаль спостерігача- Пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямком нитки схилу в точці спостерігача. Зеніт- Точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, розташована над головою спостерігача. Надір- Точка перетину вертикалі спостерігача з небесною сферою, протилежна зеніту.

Справжній горизонт- велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до вертикалі спостерігача. Істинний обрій ділить небесну сферу на дві частини: надгоризонтну півсферу, в якій розташований зеніт, та підгоризонтну півсферу, в якій розташований надир.

Вісь миру (Земна вісь)- Пряма, навколо якої відбувається видиме добове обертання небесної сфери. Вісь світу паралельна осі обертання Землі, а спостерігача, що є одному з полюсів Землі, вона збігається з віссю обертання Землі. Мабуть, добове обертання небесної сфери є відображенням дійсного добового обертання Землі навколо своєї осі. Полюси світу - точки перетину осі світу з небесною сферою. Полюс світу, що знаходиться в області сузір'я Малої Ведмедиці, називається Північним полюсомсвіту, а протилежний полюс називається Південним полюсом.

Велике коло на небесній сфері, площина якого перпендикулярна до осі світу. Площина небесного екватора ділить небесну сферу на північну півсферу, в якій розташований Північний полюс світу, та південну півсферу, у якій розташований Південний полюс світу.

Або меридіан спостерігача - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси світу, зеніт та надир. Він збігається з площиною земного меридіана спостерігача і поділяє небесну сферу на східнуі західну півсферу.

Крапки півночі та півдня- Точки перетину небесного меридіана з істинним горизонтом. Крапка, найближча до Північного полюса світу, називається точкою півночі істинного горизонту З, а точка, найближча до Південного полюса світу, - точкою півдня Ю. Точки сходу і заходу - точки перетину небесного екватора з істинним горизонтом.

Південна лінія- Пряма лінія в площині істинного горизонту, що сполучає точки півночі та півдня. Південною називається ця лінія тому, що опівдні за місцевим істинним сонячним часом тінь від вертикальної жердини збігається з цією лінією, тобто з істинним меридіаном цієї точки.

Крапки перетину небесного меридіана з небесним екватором. Крапка, найближча до південної точки горизонту, називається точкою півдня небесного екватора, А точка, найближча до північної точки горизонту, - точкою півночі небесного екватора.

Вертикал світила

Вертикал світила, або коло висоти, - велике коло на небесній сфері, що проходить через зеніт, надир та світило. Перший вертикал - вертикал, що проходить через точки сходу та заходу.

Коло відміни, або , - велике коло на небесній сфері, що проходить через полюси світу та світило.

Мале коло на небесній сфері, проведене через світило паралельно площині небесного екватора. Видимий добовий рух світил відбувається за добовими паралелями.

Альмукантарат світила

Альмукантарат світила- мале коло на небесній сфері, проведене через світило паралельно площині справжнього горизонту.

Всі зазначені вище елементи небесної сфери активно використовуються для вирішення практичних завдань орієнтування у просторі та визначення положення світил. Залежно від цілей та умов вимірювання застосовують дві різні системи сферичних небесних координат.

В одній системі світило орієнтують щодо справжнього горизонту і називають цю систему, а в іншій – щодо небесного екватора і називають.

У кожній з цих систем положення світила на небесній сфері визначається двома кутовими величинами подібно до того, як за допомогою широти і довготи визначається положення точок на поверхні Землі.

Походження

Слово зенітпоходить від неточного прочитання арабського виразу سمت الرأس ( семт ар-ра’с), що означає "напрямок на голову" або "шлях над головою". У середньовіччі протягом XIV століття це слово через латину і, можливо, через іспанську мову потрапило до Європи. Воно було скорочено до семт(«Напрям») - samtі з помилками написання трансформувалося в сеніт - senit. Через старофранцузьке та середньоанглійське слово сенітостаточно перетворилося на XVII столітті на сучасне слово зеніт .

Актуальність та використання

Поняття «зеніт» використовується в наступних наукових контекстах:

• Воно служить як напрям для вимірювання кута зеніту, який є кутовим відстанню між напрямком на об'єкт (наприклад, на зірку) і місцевим зенітом щодо точки, для якої зеніт визначений.
• Воно визначає одну з осей горизонтальної системи координат астрономії.

Таким чином воно пов'язане з поняттями елементів небесної сфери - прямовисна лінія та коло висоти світила.

Строго кажучи, зеніт тільки приблизнопов'язаний з локальною площиною меридіана, оскільки останній визначається термінами обертальних характеристик небесного тіла, а чи не з погляду його гравітаційного поля. Вони збігаються лише ідеального симетричного тіла обертання. Для Землі вісь обертання не має фіксованого положення (наприклад, через постійні переміщення океанської води та інших водних ресурсів), а локальний вертикальний напрямок, визначений через поле сили тяжіння, сам змінює напрямок у часі (наприклад, через місячні та сонячні припливи) та відливів).

Іноді термін зенітвідносять до найвищої точки, що досягається небесним тілом (Сонце, Місяць і т. д.) у процесі свого видимого руху по орбіті щодо даного пункту спостереження. Проте Великий астрономічний словник дає таке визначення зеніту:

Крапка небесної сфери, розташована безпосередньо над головою спостерігача. Астрономічний зеніт формально визначається як перетин стрімкої лінії з небесною сферою. Геоцентричний зеніт - перетин з небесною сферою лінії, що йде від центру Землі через точку становища спостерігача. Геодезичний зеніт знаходиться на лінії, нормальній до геодезичного еліпсоїда або сфероїду у точці положення спостерігача.

Таким чином, стосовно, наприклад, до Сонця, зеніт може досягатися тільки в низьких широтах.

Точка неба, що лежить вгору, у напрямку прямовисної лінії, у кожному місці земної поверхні. В астрономії, крім цього географічного З., розрізняють ще геоцентричний... Енциклопедичний словник Брокгауза та Єфрона