Что такое высота светила азимут небесный меридиан. Склонение светила. Горизонтальная система небесных координат

1 Основные положения небесной сферы

Для определения видимого положения небесных тел и изучения их движения в астрономии вводится понятие небесная сфера . Сфера имеет произвольные размеры и произвольный центр. В её центр в точке О помещён наблюдатель, а вращение сферы повторяет вращение небесного свода. Прямая ZOZ′ обозначает отвесную линию для наблюдателя, где бы он не находился. Верхняя точка над головой наблюдателя Z называется Зенит , а противоположная её точка Z′ - называется Надир . Большой круг SWNE перпендикулярен отвесной линии называется истинным горизонтом или математический горизонт . Математический горизонт делит сферу на две половины, видимую и невидимую для наблюдателя. Линия РР′ - называется ось мира , вокруг этой оси происходит вращение небесной сферы . Плоскость ЕQWQ′ перпендикулярна к оси мира называется небесный экватор . Он делит небесную сферу на два полушария - северное и южное . Большой круг небесной сферы PZQSP′Z′Q′N называется небесным меридианом . Небесный меридиан делит небесную сферу на Восточное и Западное полушарие. Линия NOS называется полуденной линией.

Положение основных элементов небесной сферы относительно друг друга зависит от географической широты места наблюдателя. Под углом к плоскости математического горизонта расположена ось мира РР ′. Положения светил на небе определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиями и точками небесной сферы и выражается количественно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов ) которые называются небесными координатами .

2 Горизонтальная система координат

Основной плоскостью горизонтальной системы координат является математический горизонт NWSE , а отчёт ведётся от Z зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной координатной является зенитное расстояние z (Зенитное расстояние к югу zв = φ - δ; к северу zн = 180 - φ - δ) или высота светила над горизонтом h . Высотой h светила М называется высота вертикального круга mМ от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М . Высоты отсчитываются от 0 до 90 к зениту и от 0 до -90 к надиру. Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от светила до зенита . z + h = 90 (1). Положение самого вертикального круга определяется дугой координатной - азимутом А . Азимутом А называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитывается в сторону вращения небесной сферы , т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360. Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

3 Первая экваториальная система координат

Начало отсчёта - точка небесного экватора Q . Одной координатной является склонение. Склонением называется дуга mM часового круга PMmP′ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 . Положение часового круга определяется часовым углом t . Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP′, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до360 или от 0 до 24 часов. Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и суточного вращения неба. Определяет Суточное движение Солнца, Луны и других светил.

4 Вторая экваториальная система координат

Одной координатной является склонение , другой прямое восхождение α . Прямое восхождение α светила М называется дуга небесного экватора ♈m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило. Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов. Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

5 Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:

Если склонение светила меньше географической широты , то оно кульминирует к югу от зенита на z = φ - δ или на высоте h = 90 - φ + δ
Если склонение светила равно географической широте , то оно кульминирует в зените и z = 0 , а h = + 90
Если склонение светила больше географической широты , то оно кульминирует к северу от зенита на z = с - φ или на высоте h = 90 + φ - с

6 Условия для восхода и заката светил

незаходящие светила .

кульминацией светила .

верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .

Для наблюдателя на полюсах будут только незаходящие светила .

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила .

Если светило пересекает верхнюю часть меридиана - наступает верхняя кульминация , если нижнюю - нижняя кульминация .

СКЛОНЕНИЕ СВЕТИЛА

(Declination) - дуга меридиана светила от экватора до места светила. Обозначается греческой буквой δ (дельта). Если светило находится в северном полушарии, то его С. называют нордовым, или северным; если в южном, то зюйдовым, или южным. Если С. С. одноименно с широтой, то оно считается положительным и имеет знак плюс, если же С. С. разноименно с широтой, то оно отрицательно и имеет знак минус.

Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

Смотреть что такое "СКЛОНЕНИЕ СВЕТИЛА" в других словарях:

Угловое расстояние его от небесного экватора. К С от экватора считается положительным, к Ю отрицательным. Обозначается греч. буквой (см. Сферические координаты) … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

склонение светила - астрон. Угол между направлением на светило и плоскостью экватора … Словарь многих выражений

СКЛОНЕНИЕ, склонения, ср. 1. Действие по гл. склонить склонять (книжн.). Выразил согласие легким склонением головы. Склонение кого нибудь на чью нибудь сторону. 2. Угол, образуемый магнитной стрелкой компаса и направлением географического… … Толковый словарь Ушакова

склонение - я; ср. 1) к склонить склонять и склониться склоняться. Приветствовать кого л. склонением головы. Заниматься склонением кого л. на чью л., свою сторону. 2) а) грамм. Изменение имени по падежам и числам … Словарь многих выражений

склонение небесного светила - Угол между направлением на светило и плоскостью истинного горизонта (одна из координат в горизонтальной системе небесных координат, измеряется в градусах от плоскости наблюдателя: к северу – положительное склонение, к югу – отрицательное… … Словарь по географии

- (обозначается?) одна из экваториальных координат; дуга круга склонений от небесного экватора до светила; отсчитывается в обе стороны от экватора (от 0 до?90.; в Сев. полушарии небесной сферы склонение положительно) … Большой Энциклопедический словарь

СКЛОНЕНИЕ (обозначается d), одна из экваториальных координат; дуга круга склонений от небесного экватора до светила; отсчитывается в обе стороны от экватора (от 0 до ±90°; в Сев. полушарии небесной сферы склонение положительно) … Энциклопедический словарь

Дуга небесного меридиана от экватора до некоторой точки на небесной сфере (например, до места светила). Отсчитывается от 0 до 90° к северу (имеет знак + и обозначается буквой N и к югу (имеет знаки обозначается буквой S. Является одной из… … Морской словарь

Я; ср. 1. к Склонить склонять и Склониться склоняться. Приветствовать кого л. склонением головы. Заниматься склонением кого л. на чью л., свою сторону. 2. Грамм. Изменение имени по падежам и числам (имён существительных, прилагательных,… … Энциклопедический словарь

У этого термина существуют и другие значения, см. Склонение. Экваториальная система координат Склонение (δ) в астрономии одна из двух координат … Википедия

При решении разнообразных задач авиационной астрономии приходится определять положение светил на небесной сфере. Для этого пользуются системами небесных координат. В зависимости от целей и условий измерения в авиационной астрономии применяют две системы сферических небесных координат. В одной системе светило ориентируют относительно истинного горизонта и называют эту систему горизонтальной, а в другой - относительно небесного экватора и называют экваториальной. В каждой из этих систем положение светила на небесной сфере определяется двумя угловыми величинами подобно тому, как при помощи широты и долготы определяется положение точек на поверхности Земли.

Горизонтальная система небесных координат.

Основной плоскостью в этой системе небесных координат является плоскость истинного горизонта, а полюсами являются зенит и надир. Положение светила в этой системе координат определяется азимутом и высотой светила (рис. 1.2)

Азимутом светила А называется двугранный угол в плоскости истинного горизонта, заключенный между плоскостью небесного меридиана и плоскостью вертикала светила. Азимут отсчитывается от северного направления небесного меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°. Светила, находящиеся на одном вертикале, имеют одинаковые азимуты.

Положение светила на вертикале определяется другой координатой - высотой. Высотой светила Л называется угол между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило из центра небесной сферы. Высоту можно измерять также дугой вертикала от плоскости истинного горизонта до альмукантарата светила. Высота измеряется от 0 до ±90°.

Рис. 1.2. Горизонтальная система небесных координат

Рис. 1. 3. Положение светил на небесной сфере:

Рис. 1. 4. Экваториальная система небесных координат

Положительные высоты отсчитываются к зениту, а отрицательные к надиру, т. е. светила, находящиеся над горизонтом, имеют положительную высоту, а находящиеся под горизонтом - отрицательную. Вместо высоты светила иногда пользуются другой координатой - зенитным расстоянием.

Зенитным расстоянием Z называется угол в плоскости вертикала, заключенный между вертикалью наблюдателя и направлением на светило из центра небесной сферы. Зенитное расстояние отсчитывается от точки зенита до направления на светило от 0 до 180°.

Между высотой и зенитным расстоянием светила существует следующая зависимость:

Светила, находящиеся на одном альмукантарате, имеют одинаковые высоты и одинаковые зенитные расстояния.

Горизонтальные координаты светил непрерывно и неравномерно изменяются вследствие суточного вращения Земли. Они изменяются также и с переменой места наблюдателя. Однако горизонтальные координаты удобны тем, что их можно непосредственно измерить с помощью специальных приборов и по ним легко можно представить положение светила на небесной сфере. Ниже приведены примеры графического изображения положения светил на небесной сфере по заданным горизонтальным координатам.

Пример 1. Азимут светила высота светила .

Пример 2. Азимут светила зенитное расстояние светила .

Положение светил на небесной сфере для данных примеров показано на рис. 1.3.

Экваториальная система небесных координат.

Основной плоскостью в этой системе небесных координат является плоскость небесного экватора, а полюсами являются полюсы мира. Положение светила в этой системе координат определяется склонением и часовым углом светила (рис. 1.4).

Склонением светила б называется угол, заключенный между плоскостью небесного экватора и направлением на светило из центра небесной сферы. Склонение светила измеряется от 0 до ±90°. Положительное склонение отсчитывается в направлении к Северному полюсу мира, а отрицательное - к Южному. Склонение Солнца, Луны и планет дано в Авиационном астрономическом ежегоднике для каждого часа гринвичского времени (приложение 5), а навигационных звезд - в таблице экваториальных координат звезд на начало каждого года (приложение 2) ввиду изменения его за год всего на 1-2. Иногда вместо склонения светила пользуются другой координатой - полярным расстоянием.

Полярным расстоянием Р называется угол в плоскости круга склонения, заключенный между осью мира и направлением на светило из центра небесной сферы. Полярное расстояние отсчитывается от Северного полюса мира к Южному от 0 до 180°. Между полярным расстоянием и склонением светила имеется следующая зависимость:

Светила, находящиеся на одной суточной параллели, имеют одинаковые склонения и одинаковые полярные расстояния.

Склонение, или полярное расстояние, определяет положение светила на круге склонения.

Положение же самого круга склонения на небесной сфере определяется часовым углом светила.

Часовым углом светила t называется двугранный угол в плоскости небесного экватора, заключенный между плоскостью небесного меридиана и плоскостью круга склонения светила.

Часовой угол отсчитывается от южного направления небесного меридиана по ходу часовой стрелки (к западу) до круга склонения светила от 0 до 360°. Важно знать, что отсчет часового угла светила ведется в направлении суточного вращения небесной сферы.

При решении некоторых задач для удобства часовые углы светил отсчитывают от 0 до 180° к западу и востоку и соответственно обозначают их . В Авиационном астрономическом ежегоднике даны западные часовые углы светил от 0 до 360°, а в расчетных таблицах для Солнца, Луны и планет - от 0 до 180°.

Рис. 1.5. Положение светил

на небесной сфере: а - для б - для

Рис. 1. 6. Зависимость между высотой полюса мира и географической широтой

В практике авиационной астрономии важное значение имеет зависимость между часовым углом светила и долготой места наблюдателя. Выше указывалось, что часовой угол светила принято отсчитывать к западу от небесного меридиана. Так как плоскость небесного меридиана совпадает с географическим меридианом наблюдателя, то в один и тот же момент времени часовые углы одного и того же светила для наблюдателей, находящихся на разных меридианах, будут различны.

Очевидно, что в один и тот же момент времени разность местных часовых углов светила равна разности долгот наблюдателей . Если принять в данном соотношении то . Принимая , получаем . Как видно из полученной формулы, местный часовой угол светила отличается от гринвичского на значение долготы наблюдателя. В практике часто вместо часового угла светила пользуются другой координатой - прямым восхождением светила.

Прямым восхождением светила а называется угол, заключенный между плоскостью круга склонения точки весеннего равноденствия (начального круга склонения) и плоскостью круга склонения светила.

Точкой весеннего равноденствия называется точка пересечения плоскости небесного экватора центром Солнца (21 марта) при его видимом годовом движении по небесной сфере. Эту точку принято обозначать символом созвездия Овен , в котором она находилась в эпоху зарождения астрономии.

Прямое восхождение светила отсчитывается в плоскости небесного экватора от точки весеннего равноденствия против хода часовой стрелки (к востоку) до круга склонения светила от 0 до 360°. Прямое восхождение светила и его часовой угол можно измерять не только углом, но и дутой небесного экватора, а склонение и полярное расстояние светила - дугой круга склонения.

В авиационной астрономии экваториальная система небесных координат подразделяется на две системы.

В первой экваториальной системе положение светила на небесной сфере определяется склонением и часовым углом, а во второй - прямым восхождением и склонением светила. Первая экваториальная система берется в основу при разработке и создании астрономических компасов, а также при составлении расчетных таблиц. Вторую экваториальную систему используют для составления звездных карт и таблиц экваториальных координат звезд.

Экваториальная система небесных координат является более практичной по сравнению с горизонтальной. Она имеет большое практическое значение в авиационной астрономии. С этой системой связано измерение времени и определение места самолета, т. е. решение главных вопросов практической авиационной астрономии.

Основным ее достоинством является то, что экваториальные координаты светил не зависят от места наблюдателя на земной поверхности, за исключением местного часового угла. Часовой угол светила зависит не только от долготы места наблюдателя, но и от времени наблюдения. Он непрерывно изменяется пропорционально времени, и это позволяет учитывать в астрокомпасах при помощи часового механизма его изменение за счет вращения Земли.

Склонение и прямое восхождение светил, как это будет подробнее рассмотрено дальше, также изменяются со временем, но значительно медленнее, чем изменяются горизонтальные координаты. Их изменение происходит вследствие того, что небесный экватор и точка весеннего равноденствия непрерывно изменяют свое положение в пространстве из-за прецессии оси вращения Земли. Ниже приведены примеры графического изображения положения светил на небесной сфере по заданным экваториальным координатам.

Пример 1. Западный часовой угол светила склонение светила .

Пример 2. Прямое восхождение светила ; склонение светила 60°.

Положение светил на небесной сфере для данных примеров показано на рис. 1.5.

Горизонтная система координат. Основными плоскостями от которых отсчитывают координаты в этой системе, являются меридиан наблюдателя и плоскость истинного горизонта. К горизонтной системе координат относят высоту светила h и азимут А.

Высотой светила h называют угол (КОo) между плоскостью истинного горизонта и направлением из центра небесной сферы к центру светила (рис. 73). Высоту светила измеряют дугой вертикала от истинного горизонта до центра светила (Ко) в пределах от О до 90°. Высоте приписывают знак «плюс», если светило находится над горизонтом, и знак «минус», если оно расположено под горизонтом. В последнем случае высоту называют снижением.

Рис. 73.

Вместо высоты иногда пользуются зенитным расстоянием z, которое представляет собой дополнение высоты до 90°, т. е. z = 90°-h; оно измеряется дугой вертикала от зенита до центра светила в пределах от 0 до 180°.

Для определения места светила необходимо также определить положение вертикала, проходящего через него. Положение вертикала определяет азимут.

Азимут - это сферический угол при зените, заключенный между меридианом наблюдателя и вертикалом светила; измеряется дугой истинного горизонта от одной из точек меридиана наблюдателя. Точку меридиана наблюдателя выбирают в соответствии с практической необходимостью и удобствами при вычислениях. В мореходной астрономии приняты три системы счета азимута: круговой, полукруговой и четвертной.

При круговом счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от точки N в сторону O st до вертикала светила в пределах от О до 360° и записывают так: A = 120° (дуга NO st К, рис. 73).

При полукруговом счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от полуночной части меридиана наблюдателя в сторону востока или запада до вертикала светила в пределах от 0 до 180°.

Полукруговой азимут записывают: A = N120°O st (дуга NO st K) . Первая буква всегда одноименна с широтой, так как наименование полуночной части меридиана наблюдателя определяется наименованием повышенного полюса. Вторая буква определяется местом положения светила в восточной или западной полусфере.

Рис. 74.

При четвертном счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от точки севера N или от точки юга S в сторону востока или запада до вертикала светила в пределах от 0 до 90° и записывают A = 60°SО (дуга SK) .

Вследствие вращения Земли высота и азимут светила непрерывно изменяются.

На судне высоту светила измеряют секстаном, а азимут приближенно может быть определен по компасу или вычислен по формулам сферической тригонометрии.

Экваториальная система координат. Различают две системы экваториальных координат. Основными плоскостями в первой экваториальной системе являются меридиан наблюдателя и плоскость небесного экватора. Координатами в этой системе будут часовой угол t и склонение 6.

Часовым углом называют сферический угол при повышенном полюсе, заключенный между полуденной частью меридиана наблюдателя и кругом склонения светила (QPNK, рис. 74). Приняты две системы счета часовых углов.

Обыкновенный часовой угол измеряют дугой небесного экватора от полуденной части меридиана наблюдателя в сторону запада до круга склонения светила в пределах от 0 до 360°. На рис. 74 дуга QWQ" O st К и t~310°.

Практический часовой угол измеряют дугой небесного экватора от полуденной части меридиана наблюдателя в сторону запада или востока до круга склонения светила в пределах от 0 до 180° (дуга QK). Практическому часовому углу всегда приписывают наименование Ost или W, например, t~50°O st .

Склонением светила б называют угол между плоскостью небесного экватора и направлением из центра небесной сферы в центр светила КОo.

Склонение измеряют дугой круга склонения от небесного экватора до центра светила в пределах от 0 до 90°. Склонению приписывают букву N, если светило находится в северной полусфере, и S, если в южной: например, б = 40°N (см. рис. 74).

При вычислениях склонению приписывают знак «плюс», если оно одноименно с широтой, и знак «минус», если разноименно. Вместо склонения иногда рассматривают полярное расстояние А, являющееся дополнением склонения до 90°, т. е. A = 90°-б. Полярное расстояние измеряют дугой круга склонения от повышенного полюса до центра светила в пределах от 0 до 180°.

При вращении Земли склонение в течение суток остается неизменным, а часовой угол изменяется.

Ко второй системе координат относят прямое восхождение а и склонение б (или полярное расстояние А).

На небесном экваторе имеется условная неподвижная точка, называющаяся точкой Овна Т. Прямое восхождение а измеряется дугой небесного экватора от точки Овна Т до круга склонения светила в сторону, обратную счету обыкновенных часовых углов, в пределах от 0 до 360°.

Понятия о склонении и полярном расстоянии те же, что и в первой экваториальной системе координат. Вращение Земли не вызывает изменения величины прямого восхождения и склонения, поэтому эти координаты служат для составления звездных карт и каталогов звезд (приложение 6).

Положение небесных светил на небесной сфере однозначно определяется двумя сферическими координатами. Сферические координаты точки представляют собой дуги больших кругов сферы, выраженные в градусной или часовой мере. Хорошо известным примером таких сферических координат являются координаты точки на поверхности Земли - широта и долгота. Существует несколько систем астрономических координат. Эти системы отличаются одна от другой выбором основной плоскости и началом отсчета.

3.1. Горизонтальная система координат

Основной плоскостью является плоскость истинного горизонта, а началом отсчета - точка юга S. Координатами являются высота и азимут (рис. 5).

Высота светила над горизонтом, h , - это угловое расстояние от истинного горизонта, измеряемое по вертикалу светила (аналог широты). Высота светила может изменяться в пределах от -90 o до 90 o . Отрицательная высота означает, что светило находится под горизонтом. Пример: высота зенита равна 90 o .

Вместо высоты светила в качестве первой горизонтальной координаты часто употребляют зенитное расстояние z - угловое расстояние светила от зенита, измеряемое по вертикалу светила. Существует простая связь между зенитным расстоянием и высотой светила

Зенитное расстояние может изменяться в пределах от 0 o до 180 o , причем светила с зенитным расстоянием больше 90 o лежат ниже горизонта и являются ненаблюдаемыми.

Второй горизонтальной координатой является азимут А - это угловое расстояние от точки юга S до пересечения вертикала светила с горизонтом, отсчитываемое вдоль горизонта по часовой стрелке. Азимут может принимать значения от 0 o до 360 o и носит еще название астрономического азимута , в отличие от геодезического азимута , отсчитываемого от точки севера N по часовой стрелке.

3.2. Первая экваториальная система координат

Основной плоскостью является плоскость небесного экватора, началом отсчета - точка Q. Координатами являются склонение и часовой угол (рис. 6).

Склонение светила, - это угловое расстояние от небесного экватора до светила, отсчитываемое по кругу склонения. Склонение изменяется в пределах от -90 o до 90 o , причем светила с 0 находятся к северу от экватора, а с 0 - к югу от него. Реже вместо склонения используется полярное расстояние, p , - это угловое расстояние от светила до полюса.

Часовой угол, t , - это дуга небесного экватора между небесным меридианом и кругом склонения светила. Отсчитывается от точки Q по часовой стрелке. Изменяется в пределах от 0 o до 360 o в градусной мере или от 0 h до 24 h в часовой мере (360 o соответствует 24 h , 1 h - 15 o , 1 m - 15", 1 s - 15").

Координаты звезд в горизонтальной и первой экваториальной системах координат изменяются из-за суточного вращения Земли, так как в них начало отсчета привязано к вращающейся Земле (точка юга S и точка Q лежат на небесном меридиане). Значит, для того, чтобы координаты звезд не изменялись из-за суточного вращения, необходимо выбрать точку отсчета, неподвижную относительно звезд и участвующую в суточном вращении. В качестве такой точки отсчета была выбрана точка весеннего равноденствия, и система координат, в которой звезды не изменяют свои координаты из-за суточного вращения, называется второй экваториальной системой координат.

3.3. Вторая экваториальная система координат

Большой круг небесной сферы, по которому в течение года кажущимся образом перемещается центр Солнца вследствие годичного обращения Земли вокруг Солнца, называется эклиптикой . Эклиптика наклонена к экватору под углом . Точки пересечения эклиптики с экватором называются точками равноденствий. Та точка, в которой Солнце переходит из южной части небесной сферы в северную, называется точкой весеннего равноденствия , а противоположная - точкой осеннего равноденствия .

Во второй экваториальной системе координат основной плоскостью, как и в первой, является плоскость небесного экватора, а началом отсчета - точка весеннего равноденствия (рис. 7). Первой координатой также является склонение . Второй координатой, прямым восхождением , является дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, отсчитываемая против часовой стрелки. Как и часовой угол, прямое восхождение измеряется в часовой мере.

Задачи

5. Найти в Атласе Цели Бечваржа (1962) звезды с координатами на эпоху 1950.0:


3 h 22 m	8 o 51"	7 h 25 m	8 o 24"
9 h 43 m	24 o 00"	18 h 04 m	9 o 33"
9 h 28 m	63 o 17"	14 h 43 m	27 o 17"
15 h 14 m	-9 o 12"	6 h 41 m	25 o 11"

6. Найти по тому же атласу координаты на эпоху 1950.0 следующих звезд: Вега (), Полярная (), Гемма (), Бетельгейзе (), Сириус (), Альтаир (), Денеб (), Капелла (), Арктур (), Спика ().