НЕБЕ́СНАЯ СФЕ́РА
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
НЕБЕ́СНАЯ СФЕ́РА, сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила. Центром Н. с. может быть любая точка пространства, где находится наблюдатель. Как правило, радиус Н. с. принимают равным 1. Положение светила на Н. с. описывается небесными координатами. На Н. с. выделяют особые точки и круги, задающие осн. плоскости систем небесных координат.
В сферич. геометрии линией наименьшей длины, соединяющей две точки, является дуга окружности, образованной пересечением большого круга (плоскости, проходящей через центр сферы) со сферой. Перпендикуляр к выбранному большому кругу, проходящий через центр сферы, пересекает её в точках, называемых полюсами. Три точки, лежащие на сфере и соединённые дугами окружностей больших кругов, проходящих через эти точки, образуют сферич. треугольник. Для вычисления углов и сторон в сферич. треугольнике используются формулы сферич. тригонометрии.
Углы в астрономии измеряются в градусах (угловых минутах и секундах), радианах и часах (минутах и секундах). Применяются следующие обозначения: $1^h$ (1 час) – это центральный угол, соответствующий 1/24 части окружности; $1^h= 60^m= 3600^s$ ($1^m$ – 1 минута, $1^s$ – 1 секунда). Очевидно, что $1^h=15°, 1^m=15′, 1^s= 15′′$ . Точность совр. астрометрич. наблюдений намного превышает $1′′$, поэтому часто в качестве единицы измерения углов используется миллисекунда дуги.
Полюсы разл. систем небесных координат являются особыми точками Н. с. Для наблюдателя, находящегося на Земле, отвесная линия пересекает Н. с. в точках, называемых зенитом $Z$ и надиром $N$ наблюдателя, – это полюсы горизонтальной системы небесных координат (см. рис., а на с. 239). Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется плоскостью горизонта. Точки пересечения Н. с. осью вращения Земли называются полюсами мира, а сама ось – осью мира. Тот полюс мира, при взгляде с которого вращение Земли происходит против часовой стрелки, называется северным ($P_N$ на рис., б на с. 239), а противоположный полюс – южным ($P_S$). Плоскость, перпендикулярная оси мира и проходящая через центр Н. с., называется плоскостью небесного экватора; плоскость, проходящая через полюсы мира и зенит наблюдателя, называется плоскостью небесного меридиана. Линии пересечения указанных плоскостей с Н. с. называются соответственно небесным экватором и небесным меридианом. Небесный меридиан пересекает плоскость горизонта в двух точках: та из них, которая ближе к сев. полюсу мира, называется точкой севера ($N$), противоположная – точкой юга ($S$). Выделяют ещё две ключевые точки на плоскости горизонта: в 90° по часовой стрелке от $N$ находится точка востока ($E$), в 270° – точка запада ($W$).
В совр. эпоху сев. полюс мира располагается вблизи Полярной звезды (на расстоянии менее 1°). Поэтому для наблюдателя, находящегося в Сев. полушарии Земли, Полярная звезда в течение суток почти неподвижна, а остальные звёзды совершают вокруг неё круговое движение. Кажущееся вращение Н. с. вокруг оси мира является отражением вращения Земли вокруг оси.
Видимое годовое движение Солнца по Н. с. отражает движение Земли вокруг Солнца. Плоскость, перпендикулярная вектору орбитального углового момента системы Земля–Луна, называется плоскостью эклиптики. Линия пересечения этой плоскости с Н. с. называется эклиптикой – вдоль этой линии проходит годовой путь Солнца по Н. с. Плоскость эклиптики делит Н. с. на Сев. и Юж. полушария (сев. полюсом эклиптики $П_N$ называется тот из них, который удалён от сев. полюса мира менее чем на 90°, см. рис., в на с. 239). Наклон эклиптики к плоскости небесного экватора составляет ок. 23,5° и медленно меняется из-за составляющей прецессии Земли, вызванной притяжением др. планет Солнечной системы. Это притяжение приводит также к возмущениям в движении Земли. В результате центр масс Земли оказывается то чуть ниже, то чуть выше плоскости эклиптики. Соответственно на Н. с. центр Солнца находится то выше, то ниже эклиптики.
Точки пересечения небесного экватора с эклиптикой называют точками весеннего ( ♈ ) и осеннего ( ♎ ) равноденствий. Точку весеннего равноденствия Солнце проходит примерно 21 марта, двигаясь из Юж. полушария Н. с. в Северное, а точку осеннего равноденствия – примерно 23 сентября, двигаясь из Сев. полушария в Южное. Т. к. положение определённых таким образом точек равноденствия находят в результате решения уравнений динамики, эти точки называют динамическими, а сам момент пересечения центром Солнца динамич. точки весеннего равноденствия – динамич. равноденствием.
Для объектоцентрич. системы координат особые точки Н. с. также могут быть определены через введение осн. плоскости и полюсов. Напр., за осн. плоскость системы, связанной с ИСЗ, может быть принята плоскость его орбиты. В любом случае для преобразования координат небесных тел из объектоцентрич. системы координат в экваториальную необходимо знать взаимную ориентацию осн. точек и плоскостей этих систем.