Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

НЕБЕ́СНАЯ СФЕ́РА

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 22. Москва, 2013, стр. 238

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. Е. Жаров

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.

Лит.: Жа­ров В. Е. Сфе­ри­че­ская ас­тро­но­мия. Фря­зи­но, 2006.

Вернуться к началу