Системи небесних координат. Горизонтальна система координат. Перша та друга екваторіальні системи координат

Лекція № 25. Системи небесних координат.

            План лекції:

1. Горизонтальна система координат.
2. Перша екваторіальна система координат.
3. Друга екваторіальна система координат.

Положення світила на небесній сфері визначається двома сферичними координатами, подібно тому, як розташування точки на земній поверхні визначається широтою і довготою відносно двох взаємно перпендикулярних ліній: екватора та початкового меридіана.

В астрономії користуються трьома системами координат: горизонтальною, першою екваторіальною та другою екваторіальною, які відрізняються між собою положенням двох взаємно перпендикулярних великих кругів, прийнятих за початкові.

1.  Горизонтальна система координат

В горизонтальній системі за осі координат прийнято круги, пов'язані з точкою спостереження на земній поверхні: небесний горизонт і дійсний меридіан точки спостереження. Положення світила на небесній сфері відносно прийнятих кругів визначається двома горизонтальними координатами: висотою та азимутом. Висотою "h" світила (Рис.1) називається дуга Rσ круга висот від небесного горизонту до даного світила "σ". Цією дугою вимірюється центральний кут σORскладений площиною небесного горизонту і напрямом на світило. Замість висоти h часто користуються зенітною віддаллю світила, тобто дугою Z = Zσ, яка доповнює висоту світила до 90°. Очевидно Z + h = 90° . Азимутом "α" світила називається дуга SR небесного горизонту від точки півдня до вертикала даного світила. Величина цієї дуги чисельно рівна сферичному куту SZRабо центральному куту SOR. Внаслідок добового обертання небесної сфери висота і азимут світила постійно змінюються.

Рис. 1

2.  Перша екваторіальна система координат

В першій системі екваторіальних координат за одну із координатних осей приймається та сама лінія, що і в системі горизонтальних координат, - астрономічний (дійсний) меридіан точки спостереження, а за другу - небесний екватор. Положення світила на небесній сфері в цій системі визначається схиленням і годинним кутом. Схилення "δ" світила (Рис.2) називається дуга Rσкруга схилення від небесного екватора до даного світила "σ". Ця дуга відповідає центральному куту ROσ, утвореному площиною небесного екватора і напрямом на світило. Замість схилення світила іноді користуються його полярною віддаллю   Δ = Pσ.

Схилення і полярна віддаль пов'язані між собою рівнянням Δ + δ = 90°. Схилення світил відраховують в обидві сторони від екватора. На північ від екватора схилення супроводжують знаком плюс, а на південь від екватора - знаком мінус.

Рис. 2

Годинним кутом "t" світила називається дуга небесного екватора від астрономічного меридіана до круга схилення світила. Величина цієї дуги чисельно рівна сферичному куту ZPσз вершиною на полюсі світу або центральному куту QOR в центрі небесної сфери. Годинний кут відраховується від південної частини меридіана за ходом годинникової стрілки до круга схилення світила і змінюється від 0° до 360°.

Годинний кут світила постійно міняє свою величину внаслідок добового обертання небесної сфери. Схилення світила залишається постійним (якщо світилом є зірка), тому що його величина не залежить ні від добового обертання небесної сфери, ні від розташування точки спостереження на земній поверхні. Годинний кут світила постійно змінює свою величину пропорціонально часові. Величиною годинного кута користуються при вимірювані часток доби.

Годинні кути в більшості випадків зручно відраховувати не в градусній, а в часовій мірі: 24'' =360°; 1^h =15°; 1^m =15'; 1^s =15".

3. Друга екваторіальна система координат

Координати світил можуть бути постійними тільки в тих випадках, коли обидві осі координат беруть участь в добовому обертанні небесної сфери. Такими осями є небесний екватор QRQ₁, і круг схилення точки весняного рівнодення PΫP₁(Рис.3). Положення світила на небесній сфері в другій системі екваторіальних координат визначається схиленням і прямим сходженням. Схилення світила "δ" є координатою спільною з першою системою екваторіальних координат.

Рис. 3

Прямим сходженням "α" світила називається дуга небесного екватора ΎR від точки весняного рівнодення Ύ до круга схилення світила. Величина цієї дуги чисельно рівна сферичному куту σPΎ з вершиною на полюсі світу або центральному куту ROΎ з вершиною в центрі небесної сфери.

Пряме сходження, як і годинний кут першої системи екваторіальних координат, вимірюється в часовій мірі. Відлік прямих сходжень світил починається від точки весняного рівнодення в напрямі, протилежному добовому обертанню небесної сфери, тобто проти ходу годинникової стрілки. Так як точка весняного рівнодення Ύ небесний екватор і круг схилення світила обертаються разом з небесною сферою, то пряме сходження зірки не змінюється з плином часу або з переміщенням спостерігача. Координати α і δ є постійними величинами для кожної зірки, тому вони даються в астрономічних каталогах, наприклад, в Астрономічному щорічнику. Незначні зміни α і δ зірок обумовлені повільним переміщенням полюса світу і небесного екватора відносно нерухомих зірок.