Как найти светило по координатам

Работая с ПКЗН вы можете определить вид звездного неба, моменты восхода и захода звезд и их экваториальные координаты.

Работа с подвижной картой звездного неба

Все вы знаете, что звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат.

Рассмотрим ПКЗН поподробнее. Она состоит из подвижной и неподвижной части. На подвижной части мы можем увидеть рад созвездий.

В наши дни созвездиями называют определённые участки звёздного неба, разделённые между собой строго установленными границами, с характерной наблюдаемой группировкой звёзд.

На ПКЗН мы можем наблюдать ряд созвездий северного полушария, разделенных между собой пунктирной линией. Например, созвездие Ориона.

Рассмотрев подробнее данное созвездие, мы можем заметить, что практически все звезды обозначены греческими буквами и диаметр звезд при нанесении на карту также отличается. Это связанно с тем, что, рассматривая звездное небо не трудно заметить, что все звезды отличаются по яркости.

В 1603 году немецкий астроном Иоганн Байер предложил свою систему обозначения звёзд, которой мы пользуемся до сих пор. В этой системе название звезды состоит из двух частей: названия созвездия, которому принадлежит звезда, и буквы греческого алфавита. Причём буквенное обозначение, как правило, присваивается в порядке убывания яркости звезды в созвездии.

Однако мы знаем, что из любого правила есть исключения: созвездие Большой медведицы, семь ярких звёзд которого образуют известный Большой Ковш. Обозначение этих звёзд велось просто справа на лево и созвездие Ориона, где звезда β ярче, чем α.

Что же еще можно узнать, работая с ПКЗН.

На ПКЗН все объекты нанесены в экваториальной системе координат, т.к. в ней координаты звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно, так как достаточно далеки от нас.

Координатами данной системы служат склонение и прямое восхождение.

Теперь давайте посмотрим, как используя ПКЗН определить экваториальные координаты α Девы.

Для этого найдем созвездие Девы и в нем звезду α. Для определения прямого восхождения нам необходимо провести луч, проходящий через полюс мира и нашу звезду. Его пересечение с краем карты укажет нам значение данной координаты 13,25

Для определения склонения светила обратим внимание на концентрические окружности, изображенные на карте, и имеющие оцифровку от 90 0 до -45 0 на данной карте. Звезда находится между окружностями 0 и -30. С учетом погрешности можно предположить, что склонение данной звезды будет -11 .

А теперь давайте с вами решим обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение звезды равно 27 о , а прямое восхождение — 23 ч 00 м . β Пегаса.

Стоит отметить, что картой звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени. Для этого необходимо совместить на неподвижной части карты дату, а на подвижной время. Например, 25 февраля и 5 часов. Те небесные объекты, которые находятся на белом фоне можно наблюдать, прочие нет.

А также с помощью ПКЗН определять моменты восхода и захода звёзд, в том числе и Солнца. Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.

Для определения момента восхода звезды а Волопаса 30 сентября нам необходимо:

Совместить восточную часть на подвижной части карты и звезду на неподвижной.

Далее на подвижной части звездной карты определить момент восхода. Восход 6,00

Для определения момента захода данной звезды нам необходимо:

Совместить западную часть на подвижной части карты и звезду на неподвижной. Заход 21,50

И опять же на подвижной части карты посмотреть момент времени.

Аналогичные действия можно выполнять и для Солнца, однако следует помнить, Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере.

Для определения положения Солнца следует провести луч из полюса мира, проходящий через заданную дату, и его пересечение с эклиптикой даст нам положение Солнца.

Таким образом работая с ПКЗН вы можете определить вид звездного неба, моменты восхода и захода звезд и их экваториальные координаты.

Ориентирование по звездной карте: Точка севера, юга, востока и запада, а также зенит

О том что представляет собой звездная карта, как и о принципах её составления, мы уже узнали. Сейчас поговори о том, как её использовать для наблюдения звездного неба.

Ответим для начала на два вопроса: Как узнать по карте, какие звезды сейчас видны на небе, какие не видны? Какие звезды видны на востоке и на западе?

Обе задачи решаются сразу, но сначала надо условиться в том, что считать за восток и запад. Обыкновенно мы делим видимый небесный свод и видимую часть земной поверхности на две половины: либо на северную и южную, либо на восточную и западную. Говорят, например: «Солнце восходит на востоке, а заходит на западе». Это верно, но слишком неточно, так как Солнце восходит и заходит каждый день в разных местах. Лучше вместо довольно абстрактных сторон — южной и северной, восточной, и западной взять четыре вполне определенные точки. Их можно наметить таким способом.

Вечером, став под открытым небом, найдите Полярную звезду и встаньте к ней лицом — так вы встанете по направлению точно к северу. Проведите на земле длинную прямую черту прямо вперед, и вообразите, что вы довели эту черту до видимого края неба. Та точка, в которой ваша воображаемая черта встретится с видимой вдали чертой горизонта, будет точка севера.

Пройдя несколько шагов вдоль вашей черты, обернитесь назад и смотрите прямо вдоль черты. Так вы наметите точку юга на линии горизонта.

Проведите другую черту поперек вашей черты так, чтобы получился правильный крест с совершенно ровными, прямыми углами. Станьте в середине креста, в точке пересечения двух проведенных вами линий, и вообразите, что концы поперечной черты креста также доведены до линии горизонта. Те точки, в которых они встречаются с линией горизонта, это будут точка востока и точка запада.

Запомните раз навсегда в вашей местности точки юга, севера, востока и запада, чтобы не намечать их каждый раз. Для этого заметьте в этих точках какое- нибудь дерево, куст, строение, но только выбирайте эти цели как можно дальше от себя: иначе, если вы выберете цели близкие, то стоит вам немного сойти с места, и они уж не совпадут с точками севера, юга, востока и запада.

Припомните еще пятую точку неба — зенит: если вы поставите в середине вашего креста из двух линий высокий прямой отвесный столб и вообразите себе, что вершина этого столба уперлась в небо, то точка, в которую она упрется, это и будет зенит. Наконец, если вы вообразите себе, что ваш столб пророс вниз сквозь землю, прошел сквозь центр земного шара, вышел наружу на той стороне и там уперся в небо, то получится еще пятая точка неба, противоположная зениту, в астрономии она называется надиром.

Определяем положение звезд по звездной карте

Возвратимся к нашей задаче. Какие звезды видны у нас, например, в 11 часов вечера в середине июля, и в какой части неба искать каждую из них?

Северные околополярные звезды, до 30-й северной параллели, изображенные на круглой карте, видны все, как и во всякое время. Поставьте карту в положение 22 июня (Малая Медведица — вверх) и поверните ее против часовой стрелки на два часовых деления: получится положение звезд 22 июля в 9 ч. вечера. Поверните еще на два часовых деления: получится положение звезд в 11 часов. Внизу карты, в точке севера, будет 7-й час, а вверху, в зените, — 19-й час. Между 60-й и 45-й параллелями, то есть в зенитах разных мест от Санкт-Петербурга до Крыма, будут мелкие звездочки созвездия Дракона, а прямо к югу от зенита будет стоять Лира.

Из звезд же, изображенных на четырехугольной карте, будет видна ровно половина. В зените, как вы помните, стоит 19-й час. Положите четырехугольную карту перед собой так, чтобы против вас был 19-ый час (созвездие Стрельца). Здесь и будет точка юга — на нижнем краю карты и на 19-м часовом делении. На юге, и только на юге, над точкой юга, вы увидите на небе всю карту, с верху до низу.

Отсчитайте от точки юга шесть часов влево и шесть часов вправо: там будут точки востока (1-й час) и запада (13-й час). Но эти точки при­дется поставить уж не на нижнем краю карты, а посредине, на экваторе: на востоке и западе уж видны только созвездия севернее экватора, то есть с верху до середины карты.

Отсчитайте еще шесть часов влево от точки востока и вправо от точки запада: тот и другой отсчет сойдутся на 7 часу — там будет точка севера. Ее придется поставить на верхнем краю карты: над точкой севера не видно ни одной из звезд, изображенных на длинной карте под 7 часом, — они все будут ниже горизонта, а над горизонтом на севере будут только звезды, изображенные на круглой карте северных созвездий.

Вот способ еще короче и прямее. Установив точку юга и отметив ее на нижнем краю карты, отсчитайте от нее 12 часовых делении вправо: там будет точка севера, на верхнем краю карты. Проведите на карте прямую черту от точки юга к точке севера. Эта черта будет изображать линию горизонта. Что выше этой черты, то видно на западной стороне неба; что ниже, то скрывается под горизонтом.

Так же чертится и восточная половина линии горизонта, только надо отсчитывать от точки юга 12 часов влево. Все это понятнее на чертеже, особенно если вы сравните этот чертеж с чертежом, изображающим полный глобус, не разложенный на карты, и внутри его круг — горизонт. Этим способом нетрудно рассчитать, какие звезды видны, в какой стороне и на какой высоте над горизонтом.

Особенности ориентирования по звездной карте

Другая задача: где восходят разные звезды, где они заходят, как они идут по видимому небу и сколько времени от их восхода до заката?

Надо запомнить, что линия экватора пересекается с линией горизонта в точках востока и запада, так, например, звезда, находящаяся на Экваторе глобуса (хотя бы бета Ориона), восходит в точке востока, а заходит в точке запада и описывает дугу, наклоненную над точкою юга. Дуга эта и есть линия экватора. В Крыму линия экватора проходит по середине видимого расстояния между зенитом и точкой юга, а в Санкт-Петербурге гораздо ниже — на высоте в одну треть расстояния между зенитом и точкой юга. Звезда, находящаяся на экваторе, идет по видимому нами небу ровно 12 часов — и в Санкт-Петербурге, и в Крыму, и где бы то ни было.

Звезда, помещенная на глобусе южнее экватора, очевидно, восходит уж не на востоке, а где-нибудь на юго-востоке, между точкой востока и точкой юга. Она описывает по южной стороне видимого неба дугу ниже линии экватора и заходит на юго-востоке. Такие звезды видны на небе в течение времени меньше 12 часов. Чем южнее звезда, тем ближе к точке юга она восходит и заходит, и тем ниже, короче и кратче ее видимый путь.

Звезды, находящиеся к северу от экватора, восходят в промежутке между точкой востока и точкой севера, одним словом, — в северо-восточной четверти горизонта. Оттуда они движутся вверх и в то же время к югу, переходят в южную сторону неба, описывают дугу, наклоненную над линией экватора и заходят на северо-западе. Они описывают на видимом небесном своде дугу больше, чем в пол-круга, и остаются на небо дольше двенадцати часов.

Наконец, звезды, которые находятся еще ближе к полюсу, описывают на небесном своде полные круги около Полярной звезды и совсем не заходят, так что их можно видеть на небе во всякое время года, ночи и дня, если у вас есть телескоп.

В Крыму Полярная звезда видна посередине расстояния между зенитом и точкой севера, так что там круг, проходящий своим нижним краем через точку севера, верхним краем проходит через зенит. Этот круг, описывают звезды Капелла и Денеб: они помещаются на глобусе на 45-ой параллели, следовательно, на середине расстояния между экватором и полюсом, и сам Крым находится на середине расстояния между экватором и полюсом, приблизительно 5000 километров от того и другого.

Санкт-Петербурге ближе к полюсу, он стоит под 60-й параллелью. Здесь Полярная звезда видна на высоте в две трети расстояния от точки севера до зенита. Потому-то в Санкт-Петербурге круг незаходящих околополярных звезд в полтора раза шире, чем в Крыму.

Круги, описываемые незаходящими звездами на здешнем небе, помещаются внутри 30-й северной параллели. Они переходят своим верхним краем в южную сторону небосклона, южнее зенита, и представляются на ней в виде дуг, проходящих выше экватора. Только одна Малая Медведица здесь никогда не переходит в южную сторону неба и, даже протянувшись вверх, не достает до зенита.

Итак, на южной стороне неба все звезды описывают дуги, наклоненные серединой над точкой юга. На северной стороне неба немногие звезды, близкие к Полярной, описывают полные круги, более отдаленные звезды — тоже полные круги, но часть этих кругов проходит дугой через верх южной стороны неба.

Звезды, самые отдаленные от Полярной и близкие к экватору, чертят наклонные линии — начала и концы больших дуг, середина которых проходит по южной стороне неба выше экватора. Так изображаются пути звезд на бумаге. А на настоящем небе, как мы его видим, пути звезд представляются в виде кругов и дуг, поднимающихся наклонно от севера к югу и параллельных друг другу.

Конспект урока «Небесные координаты и звёздные карты»

Все мы не раз с вами видели, как каждое утро в восточной стороне неба восходит Солнце. Оно появляется из-за далёких предметов или неровностей земной поверхности. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. В это момент человек, находящийся в северном полушарии Земли, будет видеть Солнце на юге, а находящийся в южном полушарии — на севере. После полудня Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Такое же движение по небу в течение суток можно заметить и у других светил: Луны, звёзд и планет. В целом нам кажется, что небосвод вращается как единое целое вокруг некоторой оси, называемой нами осью мира.

При наблюдении звёзд ясной ночью в северной части неба, можно увидеть, как они, двигаясь с востока на запад, описывают концентрические круги, центр которых располагается около Полярной звезды (альфа Малой Медведицы). Эта точка называется северным полюсом мира. В южном полушарии можно найти диаметрально противоположную ей точку — южный полюс мира. Давайте также вспомним, что большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило, называется кругом склонения.

А большой круг, проходящий через центр небесной сферы и перпендикулярный оси мира, называется небесным экватором. Он делит небесную сферу на две части: Северное полушарие с вершиной в Северном полюсе мира и Южное — с вершиной в Южном полюсе мира.

Помимо этого, на небесной сфере принято указывать и видимый годовой путь Солнца среди звёзд. Он называется эклиптикой. Она наклонена к небесному экватору под углом 23 о 27′ и пересекает его в двух точках — точке весеннего (около 21 марта) и осеннего (около 23 сентября) равноденствия.

Сейчас же мы знаем, что вращения небосвода — это кажущееся явление, вызванное вращением Земли вокруг своей оси с запада на восток.

Видимое движение светил, происходящее из-за вращения Земли вокруг оси, называется суточным движением, а период вращения Земли вокруг оси — сутками.

На одном из первых уроков мы с вами говорили о том, что наблюдателю, находящемуся на поверхности Земли, кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и одинаково удалены от него. Напомним, что такая воображаемая сфера произвольного радиуса была названа небесной сферой.

Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии.

Вы уже знаете, что в географии определить положение точки на поверхности Земли нам помогают географические координаты — широта и долгота. Географическая долгота отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана. А географическая широта — по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Такая система координат называется экваториальной.

Аналогичную, экваториальную, систему координат удобно использовать и в астрономии, для указания положения светил на небе. В этой системе координат основным кругом небесной сферы является небесный экватор. А координатами служат склонение и прямое восхождение.

Склонение светила — это угловое расстояние светила от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обозначается склонение малой греческой буквой δ и оно аналогично географической широте. Единственное отличие состоит в том, что у светил, расположенных к северу от экватора, склонение считается положительным, а расположенных к югу от экватора — отрицательным. При этом за начальную точку отсчёта склонения на небесном экваторе принимается точка весеннего равноденствия.

Вторая координата — прямое восхождение — указывает положение светила на небе. То есть это угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

Обозначается склонение малой греческой буквой α. А отсчитывается оно в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360 градусов или от 0 до 24 часов. Хотя в астрономии склонение принято выражать не в градусной мере, а в часовой. Если учесть, что 360 градусам соответствуют 24 часа или 1440 минут, то одному градусу соответствует 4 минуты.

У вас может возникнуть вопрос: «В чём принципиальное отличие горизонтальной системы координат (о которой мы говорили в одном из первых уроков) от экваториальной?»

Ответ достаточно прост. Вспомните, что в горизонтальной системе координаты светила на небесной сфере со временем изменяются. Следовательно, они имеют определённое значение только для известного момента времени.

В экваториальной же системе координаты звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно, так как достаточно далеки от нас. Поэтому именно эта система координат применяется для составления звёздных глобусов, карт и каталогов.

Звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат.

Набор звёздных карт смежных участков неба, покрывающих всё небо или некоторую его часть, называется звёздным атласом.

А в специальных списках звёзд, называемых звёздными каталогами, указываются координаты их места на небесной сфере, звёздная величина и другие параметры. Например, в каталоге опорных звёзд-два, который также известен как Ориентировочный Каталог Космического Телескопа Хаббла, содержится более 945,5 миллионов звёзд.

Давайте остановимся и рассмотрим карту звёздного неба поподробнее. Итак, в центре нашей звёздной карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда.

Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 часов).

Луч, от которого начинается отсчёт прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную на карте символом овна. Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности.

В зависимости от звёздной величины звёзды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. А границы созвездий обозначены пунктиром.

Теперь давайте посмотрим, как пользоваться звёздной картой. Для этого определим экваториальные координаты Альтаира (это альфа Орла), Сириуса (это альфа Большого Пса) и Веги (это альфа Лиры).

А теперь давайте с вами решим обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение звезды равно 35 о , а прямое восхождение — 1 ч 6 м .

Для того, чтобы найти ответ на поставленный вопрос, мы с вами должны выполнить все те же действия, что и в прошлый раз, но только в обратном порядке. То есть сначала на карте мы находим заданное нам прямое восхождение светила. Далее строим мысленный отрезок (или прикладываем линейку) так, чтобы он соединил нашу точку с центром карты звёздного неба. Теперь находим окружность, обозначающую склонение в 30 о и откладываем от неё примерно 5 о вверх. Как видим, мы попали на звезду бета Андромеды.

Стоит отметить, что картой звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени определённой даты. А также определять моменты восхода и захода звёзд, Солнца или планет.

Все мы не раз с вами видели,
как каждое утро в восточной стороне неба восходит Солнце. Оно появляется из-за
далёких предметов или неровностей земной поверхности. Затем постепенно
поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения
на небе. В это момент человек, находящийся в северном полушарии Земли, будет
видеть Солнце на юге, а находящийся в южном полушарии — на севере. После
полудня Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в
западной части неба.

Такое же движение по небу в
течение суток можно заметить и у других светил: Луны, звёзд и планет. В целом
нам кажется, что небосвод вращается как единое целое вокруг некоторой оси,
называемой нами осью мира.

При наблюдении звёзд ясной
ночью в северной части неба, можно увидеть, как они, двигаясь с востока на
запад, описывают концентрические круги, центр которых располагается около
Полярной звезды (альфа Малой Медведицы). Эта точка называется северным
полюсом мира. В южном полушарии можно найти диаметрально противоположную ей
точку — южный полюс мира. Давайте также вспомним, что большой круг
небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило, называется кругом
склонения.

А большой круг, проходящий
через центр небесной сферы и перпендикулярный оси мира, называется небесным
экватором. Он делит небесную сферу на две части: Северное полушарие с
вершиной в Северном полюсе мира и Южное — с вершиной в Южном полюсе мира.

Помимо этого, на небесной
сфере принято указывать и видимый годовой путь Солнца среди звёзд. Он называется
эклиптикой. Она наклонена к небесному экватору под углом 23^о27′
и пересекает его в двух точках — точке весеннего (около 21 марта) и осеннего
(около 23 сентября) равноденствия.

Сейчас же мы знаем, что
вращения небосвода — это кажущееся явление, вызванное вращением Земли вокруг
своей оси с запада на восток.

Видимое движение светил,
происходящее из-за вращения Земли вокруг оси, называется суточным движением,
а период вращения Земли вокруг оси — сутками.

На одном из первых уроков мы с
вами говорили о том, что наблюдателю, находящемуся на поверхности Земли,
кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и
одинаково удалены от него. Напомним, что такая воображаемая сфера произвольного
радиуса была названа небесной сферой.

Для указания положения светил
на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в
географии.

Вы уже знаете, что в географии
определить положение точки на поверхности Земли нам помогают географические
координаты — широта и долгота. Географическая долгота отсчитывается вдоль
экватора от начального (Гринвичского) меридиана. А географическая широта — по
меридианам от экватора к полюсам Земли.

Такая система координат
называется экваториальной.

Аналогичную, экваториальную,
систему координат удобно использовать и в астрономии, для указания положения
светил на небе. В этой системе координат основным кругом небесной сферы
является небесный экватор. А координатами служат склонение и прямое восхождение.

Склонение светила — это
угловое расстояние светила от небесного экватора, измеренное вдоль круга
склонения. Обозначается склонение
малой греческой буквой δ и оно аналогично географической широте. Единственное
отличие состоит в том, что у светил, расположенных к северу от экватора,
склонение считается положительным, а расположенных к югу от экватора —
отрицательным. При этом за начальную точку отсчёта склонения на небесном
экваторе принимается точка весеннего равноденствия.

Вторая координата — прямое
восхождение — указывает положение светила на небе. То есть это угловое расстояние,
измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки
пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

 Обозначается склонение малой
греческой буквой α. А отсчитывается оно в сторону, противоположную
суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360 градусов или от 0 до
24 часов. Хотя в астрономии склонение принято выражать не в градусной мере, а в
часовой. Если учесть, что 360 градусам соответствуют 24 часа или 1440 минут, то
одному градусу соответствует 4 минуты.

У вас может возникнуть вопрос:
«В чём принципиальное отличие горизонтальной системы координат (о которой мы
говорили в одном из первых уроков) от экваториальной?»

Ответ достаточно прост.
Вспомните, что в горизонтальной системе координаты светила на небесной сфере со
временем изменяются. Следовательно, они имеют определённое значение только для
известного момента времени.

В экваториальной же системе координаты
звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень
медленно, так как достаточно далеки от нас. Поэтому именно эта система
координат применяется для составления звёздных глобусов, карт и каталогов.

Звёздные карты представляют
собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в
определённой системе координат.

Набор звёздных карт смежных
участков неба, покрывающих всё небо или некоторую его часть, называется
звёздным атласом.

А в специальных списках звёзд,
называемых звёздными каталогами, указываются координаты их места на
небесной сфере, звёздная величина и другие параметры. Например, в каталоге
опорных звёзд-два, который также известен как Ориентировочный Каталог
Космического Телескопа Хаббла, содержится более 945,5 миллионов звёзд.

Давайте остановимся и
рассмотрим карту звёздного неба поподробнее. Итак, в центре нашей звёздной
карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда.

Сетка экваториальных координат
представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и
концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны
числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 часов).

Луч, от которого начинается
отсчёт прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия,
обозначенную на карте символом овна. Склонение отсчитывается по этим лучам от
окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль
градусов. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое
склонение имеет объект, расположенный на этой окружности.

В зависимости от звёздной
величины звёзды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них,
которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. А
границы созвездий обозначены пунктиром.

Теперь давайте посмотрим, как
пользоваться звёздной картой. Для этого определим экваториальные координаты
Альтаира (это альфа Орла), Сириуса (это альфа Большого Пса) и Веги (это альфа
Лиры).

А теперь давайте с вами решим
обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение
звезды равно +35^о, а прямое восхождение — 1^ч 6^м.

Для того, чтобы найти ответ на
поставленный вопрос, мы с вами должны выполнить все те же действия, что и в
прошлый раз, но только в обратном порядке. То есть сначала на карте мы находим
заданное нам прямое восхождение светила. Далее строим мысленный отрезок (или
прикладываем линейку) так, чтобы он соединил нашу точку с центром карты
звёздного неба. Теперь находим окружность, обозначающую склонение в 30^о
и откладываем от неё примерно 5^о вверх. Как видим, мы попали на
звезду бета Андромеды.

Стоит отметить, что картой
звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но
и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени
определённой даты. А также определять моменты восхода и захода звёзд, Солнца
или планет.

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение объектов на небесной сфере. Таким образом, система небесных координат является сферической системой координат, в которой третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет роли.

Системы небесных координат отличаются друг от друга выбором основной плоскости (см. Фундаментальная плоскость) и началом отсчёта. В зависимости от стоя́щей задачи, может быть более удобным использовать ту или иную систему. Наиболее часто используются горизонтальная и экваториальная системы координат. Реже — эклиптическая, галактическая и другие.

Горизонтальная топоцентрическая система координат[править | править код]

В этой системе центр помещается в месте нахождения наблюдателя на поверхности Земли, основной плоскостью является плоскость математического горизонта. Одной координатой при этом является либо высота светила h, либо его зенитное расстояние z. Другой координатой является азимут A. Вследствие того что горизонтальная система координат всегда топоцентрическая (наблюдатель всегда находится на поверхности Земли, либо на некотором возвышении) слово «топоцентрическая» обычно опускается.

Высотой h светила называется дуга вертикального круга от математического горизонта до светила, или угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило. Высоты отсчитываются в пределах от 0° до +90° к зениту и от 0° до −90° к надиру.

Зенитным расстоянием z светила называется дуга вертикального круга от зенита до светила, или угол между отвесной линией и направлением на светило. Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от зенита к надиру.

Азимутом A светила называется дуга математического горизонта от точки юга до вертикального круга светила, или угол между полуденной линией и линией пересечения плоскости математического горизонта с плоскостью вертикального круга светила. Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от точки юга, в пределах от 0° до 360°. Иногда азимуты отсчитываются от 0° до +180° к западу и от 0° до −180° к востоку. (В геодезии и навигации азимуты отсчитываются от точки севера.)

Изменения координат при вращении небесной сферы[править | править код]

Высота h, зенитное расстояние z, азимут A и часовой угол t светил постоянно изменяются вследствие вращения небесной сферы, так как отсчитываются от точек, не связанных с этим вращением. Склонение δ, полярное расстояние p и прямое восхождение α светил при вращении небесной сферы не изменяются, но они могут меняться из-за движений светил, не связанных с суточным вращением.

Первая экваториальная система координат[править | править код]

В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной координатой при этом является склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой — часовой угол t.

Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Склонения отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до −90° к южному полюсу мира.

Полярным расстоянием p светила называется дуга круга склонения от северного полюса мира до светила, или угол между осью мира и направлением на светило. Полярные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от северного полюса мира к южному.

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с верхней частью небесного меридиана) до круга склонения светила, или двугранный угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0^h до 24^h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0^h до +12^h) к западу и от 0° до −180° (от 0^h до −12^h) к востоку.

Вторая экваториальная система координат[править | править код]

В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной координатой — склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой является прямое восхождение α.

Прямым восхождением (RA, α) светила называется дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила. Прямые восхождения отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0^h до 24^h (в часовой мере).

RA — астрономический эквивалент земной долготы. И RA и долгота измеряют угол восток-запад вдоль экватора; обе меры берут отсчёт от нулевого пункта на экваторе. Для долготы, нулевой пункт — нулевой меридиан; для RA нулевой отметкой является место на небе, где Солнце пересекает небесный экватор, в направлении с юга на север (в весеннее равноденствие).

Склонение (δ) в астрономии — одна из двух координат экваториальной системы координат. Равняется угловому расстоянию на небесной сфере от плоскости небесного экватора до светила и обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу.

• Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°
• Склонение северного полюса небесной сферы равно +90°
• Склонение южного −90°

У склонения всегда указывается знак, даже если склонение положительно.

Склонение небесного объекта, проходящего через зенит, равно широте наблюдателя (если считать северную широту со знаком +, а южную отрицательной). В северном полушарии Земли для заданной широты φ небесные объекты со склонением δ > +90° − φ не заходят за горизонт, поэтому называются незаходящими. Если же склонение объекта δ < −90° + φ, то объект называется невосходящим, а значит он ненаблюдаем на широте φ.^[1]

Эклиптическая система координат[править | править код]

В этой системе основной плоскостью является плоскость эклиптики. Одной координатой при этом является эклиптическая широта β, а другой — эклиптическая долгота λ.

Эклиптической широтой β светила называется дуга круга широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью эклиптики и направлением на светило. Эклиптические широты отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу эклиптики и от 0° до −90° к южному полюсу эклиптики.

Эклиптической долготой λ светила называется дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия до круга широты светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга широты светила. Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годового движения Солнца по эклиптике, то есть с запада к востоку от точки весеннего равноденствия в пределах от 0° до 360°.

Галактическая система координат[править | править код]

В этой системе основной плоскостью является плоскость нашей Галактики. Одной координатой при этом является галактическая широта b, а другой — галактическая долгота l.

Галактической широтой b светила называется дуга круга галактической широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью галактического экватора и направлением на светило.

Галактические широты отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному галактическому полюсу и от 0° до −90° к южному галактическому полюсу.

Галактической долготой l светила называется дуга галактического экватора от точки начала отсчёта C до круга галактической широты светила, или угол между направлением на точку начала отсчёта C и плоскостью круга галактической широты светила. Галактические долготы отсчитываются против часовой стрелки, если смотреть с северного галактического полюса, то есть к востоку от точки начала отсчёта C в пределах от 0° до 360°.

Точка начала отсчёта C находится вблизи направления на галактический центр, но не совпадает с ним, поскольку последний, вследствие небольшой приподнятости Солнечной системы над плоскостью галактического диска, лежит примерно на 1° к югу от галактического экватора. Точку начала отсчёта C выбирают таким образом, чтобы точка пересечения галактического и небесного экваторов с прямым восхождением 280° имела галактическую долготу 32,93192° (на эпоху 2000).

Координаты точки начала отсчёта C на эпоху 2000 в экваториальной системе координат составляют:

История и применение[править | править код]

Небесные координаты употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея звёздный каталог Гиппарха содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе небесных координат.

Наблюдения изменений небесных координат привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и другие. Небесные координаты позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят небесные координаты при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел — как естественных, так и искусственных — в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.

Использование различных систем координат[править | править код]

Использование горизонтальной топоцентрической системы координат[править | править код]

Горизонтальная топоцентрическая система координат используется наблюдателем, находящимся в определённом месте на поверхности земного шара для определения положения какого-либо светила на небе.

Координаты небесных светил в данной системе координат могут быть получены с помощью угломерных инструментов и при наблюдениях в телескоп, смонтированный на азимутальной установке.

Большинство астрономических компьютерных программ способны выдавать положения светил в данной системе координат.

При наблюдениях следует учитывать поправку на рефракцию.

Использование первой экваториальной системы координат[править | править код]

Первая экваториальная система координат используется для определения точного времени и при наблюдениях в телескоп, смонтированный на экваториальной установке.

Использование второй экваториальной системы координат[править | править код]

Вторая экваториальная система координат является общепринятой в астрометрии.

В экваториальной гелиобарицентрической системе координат составляются современные звёздные карты и описываются положения светил в каталогах. При этом координаты светил приводятся к определённому положению небесного экватора и точки весеннего равноденствия, то есть к определённой эпохе (в астрономии применяются эпохи B1950 и J2000.0).

Экваториальная геоцентрическая система координат отличается от экваториальной гелиобарицентрической системы координат тем, что координаты звёзд скорректированы в ней из-за явления годичного параллакса, а положение небесного экватора и точки весеннего равноденствия приводятся к текущей дате.

Использование эклиптической системы координат[править | править код]

Эклиптическая геоцентрическая система координат используется в небесной механике для расчёта орбиты Луны, а также является основной или единственной в большинстве школ астрологии.

Эклиптическая гелиоцентрическая система координат используется для расчёта орбит планет и других тел Солнечной системы обращающихся вокруг Солнца.

Применение различных систем небесных координат[править | править код]

На практике, как правило, требуется пользоваться несколькими системами координат.
Например для расчёта положения Луны на небе необходимо сначала рассчитать координаты Луны в эклиптической геоцентрической системе координат, пересчитать координаты в экваториальную геоцентрическую систему координат, затем перейти к горизонтальной топоцентрической системе координат.

См. также[править | править код]

• Небесная сфера
• Сферическая система координат

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Smart, William Marshall. Text-book on spherical astronomy. — Cambridge University Press, 1949.
• Lang, Kenneth R. Astrophysical Formulae. — Springer, 1978. — ISBN 3-540-09064-9.
• Taff, L. G. Computational spherical astronomy. — Wiley, 1980.
• Karttunen, H.; Kröger, P.; Oja, H.; Poutanen, M.; Donner, H. J. Fundamental Astronomy. — 2006. — ISBN 978-3-540-34143-7.
• Roth, G. D. Handbuch für Sternenfreunde. — Springer. — ISBN 3-540-19436-3.

Ссылки[править | править код]

• NOVAS, the U.S. Naval Observatory’s Vector Astrometry Software, an integrated package of subroutines and functions for computing various commonly needed quantities in positional astronomy (англ.)
• SOFA, the IAU’s Standards of Fundamental Astronomy, an accessible and authoritative set of algorithms and procedures that implement standard models used in fundamental astronomy (англ.)

Как известно, люди с древних времён использовали звездные координаты в своей повседневной жизни. Например, по светилам мореплаватели ориентировались в пространстве, да и не только они, начинались или заканчивались сельскохозяйственные работы и многое другое. Более того, создавались настоящие календари работ, где положение звезд, можно сказать, советовало и диктовало людям когда и чем заниматься.

Какие существуют звездные координаты и системы

Разумеется, с течением времени человек более или менее упорядочил информацию о светилах. В результате в астрономии существует несколько видов систематизации звёзд.

Горизонтальная или топоцентрическая система

Проще говоря, она отражает положение светил относительно земного горизонта. Если точнее, то показывает две звездные координаты:

1) Высота над горизонтом, имеющая угловое значение и измеряемая в градусах. Здесь важно понимать, что обозначает расположение объекта.

Во-первых, наивысшая точка — зенит (+90). Во-вторых, если звёздное тело лежит на линии горизонта, то значит имеет нулевое значение. И, в-третьих, прямо противоположное зениту положение-надир (-90), когда светило находится как будто прямо под наблюдателем.

2) Азимут — угловое значение между линиями, лежащими на горизонте, которые имеют направление на объект и на север.

Горизонтальную систему часто называют топоцентрической, поскольку данные звездные координаты связаны с какой-либо определённой точкой на земной поверхности.

Стоит отметить, что оба значения постоянно меняются, поэтому определять координаты звезд на звездной карте довольно проблематично.

Первая экваториальная система

В отличие от предыдущей, экваториальные координаты звезд связаны не только с земной поверхностью, но и со сферой неба. Более того, основной плоскостью выступает небесный экватор. Также имеет две основные звездные координаты:

1) Склонение, которое, к слову, относительно постоянно. Для его определения измеряют угол между экваториальной плоскостью и прямой линией, направленной на звезду.
Как оказалось, дуга круга склонения отсчитывается к северному полюсу мира от 0 до +90 градусов, а также к южному полюсу мира от 0 до -90 градусов.

2) Часовой угол между небесным меридианом и линией, направленной на светило. Прежде всего, эта координата зависит от того, где и в какое время располагается наблюдатель.
А вот отсчёт часового угла ведётся в сторону суточного вращения неба от 0 до 360 градусов (в сторону запада).

Небесный меридиан — круг небесной сферы, проходящий сквозь зенит, полюс мира, южный полюс и надир.

Однако применение данной системы не совсем удобно для того, чтобы определять положение звезд.

Вторая экваториальная система

Вот её как раз применяют для определения звездных координат на небесной сфере. Хотя основной плоскостью также является экваториальная плоскость неба. Правда, одна из её координат точно такая же, как у первой системы. А именно склонение.

Собственно говоря, отличие заключается во втором значении положения светила. Она называется прямым восхождением и отражает угол между двумя линиями, расположенными на небесном экваторе, которые пересекаются там, где этот экватор пересекается с осью мира.

Таким образом получается, что первая линия тянется к точке весеннего равноденствия, а вторая к точке проекции звезды на экватор неба.

Прямое восхождение, точнее его угол, измеряется по экваториальной дуге. Причем обязательно по часовой стрелке. Что интересно, единицей измерения могут быть как градусы, так и минуты и часы. Один час равен 15 градусам.

Между прочим, во второй системе оси являются недвижимыми для удалённых объектов космоса.

Ось мира — это прямая, соответствующая географической земной оси, которая проходит сквозь небесный свод в Северном и Южном полюсах мира.

Эклиптическая система

Для того, чтобы определять координаты близких к Земле звезд на звездной карте неба, используют эклиптическую систему. Главным образом, она отличается от других способов тем, что за основную плоскость берут плоскость эклиптики. То есть область, где проходит земная орбита при вращении вокруг Солнца.

Звездные координаты эклиптической системы:

• Широта эклиптики-дуга круга широты, которая берёт начало от эклиптики и протянута до светила.
• Долгота эклиптики-дуга от точки весеннего равноденствия до круга широты звёзд.

Помимо того, что такой подход позволяет узнать положение ближайших космических тел, его использование показывает, где находится Земля относительно других астрономических объектов.

Галактическая система

На самом деле, галактическая система координирования необходима при более масштабных поисках и расчётах. Поскольку ни один из перечисленных выше способов не актуален при определении расположения удалённых от нас космических объектов, к примеру галактик и туманностей.

Здесь, собственно говоря, основой выступает плоскость галактики Млечный Путь. А координирующими значениями являются галактические широта и долгота.

Таблица экваториальные координаты звезд

Как вы понимаете, здесь важно отметить значения склонения и прямого восхождения светил. Например, возьмём несколько разных звёзд.

Звезда	Склонение (градусы/минуты)	Прямое восхождение (ч/мин)
Альтаир	+8/44	19/48,3
Арктур	+19/27	14/13,4
Вега	+38/44	18/35,2
Ригель	-8/15	5/12,1

Итак, для того, чтобы найти звезды, используют поиск по координатам. Ведь они как раз отражают местоположение тела на карте неба. Кроме того, для определения их положения также применяют координаты или определённую систему.

Как видно, звездные координаты указывают с помощью двух величин или дуг, которые характеризуют, где располагается звезда на небесной сфере. Помимо этого, можно выделить главные различия между каждой системой. В первую очередь, это выбор центральной плоскости. А во вторую очередь, отличие заключается в выборе начала отсчёта.

Стоит отметить, что карта неба не отражает расстояние до светил. А лишь указывает, где они находятся. Вероятно, по этой причине при ориентировании на местности удобно обращаться к светящимся космическим соседям. Что, собственно говоря, на протяжении многих лет и делали люди.

Звездные карты: как найти объект на небе

«Нет таких отдаленных явлений, познания которых нельзя было бы достичь, и нет таких таинственных явлений, которые нельзя было бы понять.»
Р. Декарт

Чтобы найти звезду или созвездие на небе, нужно знать их координаты. Чем отличаются небесные координаты от земных? В первую очередь тем, что для них нужно учитывать дополнительные факторы: сферическую форму Земли и ее вращение.

Горизонтальная система координат

На Земле мы используем декартову систему координат (три взаимно перпендикулярные оси координат пересекаются в одной точке), но она может быть применена только на плоскости, в небе же плоскости нет. Ученые нашли выход из этой ситуации и придумали, как находить звезды на небе. Сначала нужно определиться с направлением. К примеру, Солнце встает на востоке и садится на западе, за день рисуя на видимом нам небесном своде дугу. Чтобы увидеть Солнце, нужно знать, в какую сторону горизонта смотреть.

За точку отсчета в нашем Северном полушарии берется южное направление. Чтобы определить, где находится небесный объект, нужно сделать первый шаг и встать лицом к югу, а потом повернуться по часовой стрелке на нужное количество градусов. Величина этого угла, на который наблюдатель отклоняется от юга, называется азимутом. Азимут юга, таким образом, будет равен 0°, азимут востока 90°, севера — 180°, запада — 270°.

Для определения расстояния до небесных тел в настоящее время чаще всего используют радиолокационный метод: измеряют время, за которое сигнал достигнет небесного тела

Второй после азимута важной величиной является высота. Это угол между плоскостью горизонта и направлением на нужный объект на небе. Таким образом, второй шаг в нахождении светила очень просто нужно поднять голову на необходимую высоту.

Зная две эти величины, мы уже можем обозначить местоположение объекта. Но этого будет недостаточно, потому что из-за вращения Земли координаты светил постоянно меняются. Только Полярная звезда, находящаяся на оси вращения, кажется нам неподвижной. В этом недостаток горизонтальной системы координат: она подходит для того, чтобы найти звезду или планету на небе, но ее недостаточно для того, чтобы наблюдать изменения в картине неба.

Глобус звездного неба: экваториальная система координат

С нашей точки зрения, звезды постоянно движутся. Но при этом их расположение относительно друг друга не меняется, созвездия были и остаются одинаковыми на протяжении сотен тысяч лет. Чтобы можно было находить их на небе, был создан небесный глобус. По внешнему виду он напоминает земной, только на нем изображены не материки и океаны, а скопления звезд, видимые с Земли.

Ось глобуса звездного неба проходит через Северный и Южный полюсы. Вокруг этой оси и происходит вращение всех небесных объектов. Есть у небесного глобуса и свой экватор, он перпендикулярен оси и совпадает с земным. Экватор разделяет сферу неба на два полушария, Северное и Южное. Чтобы понять, как располагаются и движутся звезды по небу, нужно представить, что земной шар находится внутри небесного глобуса.

Система координат звездного неба схожа с земной, здесь тоже есть широта и долгота, только называются они по-другому. Координата, аналогичная широте, — это склонение. На экваторе звездного глобуса склонение равно 0°, на полюсе же 90°. Если светило располагается в Южном полушарии, то склонение приобретает отрицательное значение, то есть на Южном полюсе оно будет равно -90°.

Вторая важная координата на небесной сфере — прямое восхождение, это аналог земной долготы. Отсчитывают ее по экватору, от 0 до 360°. Нулевой отметкой для прямого восхождения считается точка весеннего равноденствия — место, где Солнце пересекает экватор 20 марта, когда день равен ночи по продолжительности.

Кроме горизонтальной и экваториальной, существуют еще две системы звездных координат: эклиптическая, где за точку отсчета берется траектория движения Солнца, и галактическая, где основа — плоскость нашей галактики

Читайте также

• Что такое звезды и какие они бывают?
• Яркость звезд и световой год
• Красные гиганты, белые карлики, пульсары

Поделиться ссылкой