Природознавство. 11 клас. Ільченко
§ 25. Основні точки і лінії небесної сфери, небесні координати
Астрономічні спостереження цікавили наших пращурів завжди. По спостереженню за зорями і місяцем виходили в поле, сіяли, збирали врожай.
Шлях до вивчення зір починається з того, що ми не просто дивимось на них і милуємося ними, а і вивчаємо абетку астрономії, без якої важко, майже неможливо, обійтися у спостереженні і дослідженні неба.
Познайомтеся з основними точками і лініями небесної сфери, небесними координатами.
Уявімо собі, що небо — велетенський глобус довільного радіуса, а спостерігач перебуває в його центрі. Очевидно, що як і на земному глобусі, на глобусі небесному також можна нарисувати певну координатну сітку, за допомогою якої можна позначати розташування світил на небі.
Цьому сприяє обставина: дивлячись на небо, ми не сприймаємо на око різниці у відстанях до небесних світил. Тому можемо (і це дуже зручно) вважати, що всі вони є на однаковій відстані від спостерігача, або, як прийнято-говорити, — на небесній сфері.
Небесною сферою називається уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої знаходиться спостерігач і на яку спроєктовано всі світила так, як їх бачить спостерігач у деякий момент часу з певної точки простору.
Нагадаємо таке: якщо сферу перерізає площина, то утворюється коло. Якщо площина проходить через центр сфери, то коло називають великим, у протилежному випадку коло мале.
Точки і лінії небесної сфери. Щоб мати змогу провести на сфері (цьому уявному глобусі, усередині якого є спостерігач) лінії, потрібні передовсім опорні точки. Найперше, це зеніт і надир.
Зеніт Z — це верхня, а надир Z’ — нижня точки перетину небесної сфери вертикальною лінією, що проходить через її центр. Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до вертикальної лінії і називається горизонтом (мал. 2.58).
Мал. 2.58. Точки і лінії небесної сфери
Дугу великого кола, що проходить від зеніту через світило до горизонту, називають вертикалом.
Небесна сфера обертається навколо одного зі своїх діаметрів.
Діаметр, навколо якого обертається небесна сфера, називається віссю світу. Точки перетину осі світу з небесною сферою — полюси світу. Один з них — Північний, протилежний — Південний.
Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу, називається небесним екватором. Небесний екватор ділить небесну сферу на дві півкулі: північну і південну.
Небесний екватор перетинає горизонт у двох точках: у точці сходу Е і в точці заходу W. Вертикал, що проходить через точку Е, називається першим вертикалом. Добові рухи світил відбуваються по добових паралелях.
Велике коло, яке проходить через полюси світу і зеніт, називається небесним меридіаном. Він ділить небесну сферу на дві півкулі: східну і західну. Площина небесного меридіана перерізає площину горизонту, утворюючи полуденну лінію. Вона ж перетинає горизонт у двох точках: у точці півночі N і в точці півдня S. Точка півночі N ближча до Північного полюса світу (розташована «під ним»), точка півдня S ближча до Південного полюса світу (розташована «над ним»). Велике коло, яке проходить через полюси світу і світило М, називається колом схилення світила, або годинним колом.
Нарешті, видимий річний рух Сонця здійснюється по великому колу, яке називається екліптикою. Площина екліптики нахилена до площини небесного екватора під кутом 23°27'. Точки перетину екліптики з небесним екватором називаються точками весняного і осіннього рівнодень. Через точку весняного рівнодення (її позначають) 20 або 21 березня. Сонце переходить з південної півкулі неба в північну. Через точку осіннього рівнодення (Ω) 22 або 23 вересня Сонце переходить з північної півкулі в південну. Точки екліптики, віддалені на 90° від точок рівнодень, називаються точками сонцестоянь.
Горизонтальна система небесних координат. Найпростіша з систем небесних координат — горизонтальна. У ній основою є площина горизонту, а початком координат — точка півдня S. Тут задають і вимірюють азимут світила і його висоту над горизонтом. Азимут світила А позначає дуга від точки півдня S уздовж горизонту в бік заходу до вертикала світила. Висоту світила h відлічують від горизонту вздовж вертикала до світила. Як азимут, так і висоту вимірюють у градусах. Замість висоти h світила часто використовують зенітну відстань z, причому очевидно, що z = 90° - h (мал. 2.59).
Мал. 2.59. Горизонтальна система небесних координат, стрілками вказано напрями відліку азимута А й висоти h
Екваторіальні системи небесних координат. В астрономії використовують дві системи екваторіальних координат. Основною площиною в них є площина небесного екватора. Однак у першій основною точкою є верхня точка небесного екватора Q (точка перетину небесного екватора з небесним меридіаном), розташована над точкою півдня. Тут вимірюють такі дві координати (мал. 2.60): годинний кут t світила і схилення δ світила.
Мал. 2.60. Екваторіальні системи небесних координат; стрілками вказано напрями відліку годинного кута t, прямого піднесення α, і схилення δ
Годинний кут і світила вимірюється від найвищої точки небесного екватора Q уздовж небесного екватора в напрямі заходу до кола схилення світила.
Схилення δ світила вимірюють дугою від небесного екватора уздовж кола схилень до світила. Обчислюють у градусах від 0 до +90° у бік Північного полюса світу і від 0 до -90° у південній півкулі.
У другій системі екваторіальних координат використовують пряме піднесення світила (за старою термінологією — пряме сходження) α і схилення δ. Пряме піднесення а світила вимірюють дугою від точки весняного рівнодення γ уздовж небесного екватора назустріч видимому обертанню небесної сфери до кола схилення світила. Обчислюють α за допомогою годинної міри: від 0h до 24h. Друга координата δ — така ж, як і в першій екваторіальній системі.
Сузір’я — це певна ділянка зоряного неба з чітко окресленими межами та з назвою, з належними їй світилами.
У наш час на зоряному небі налічують 88 сузір’їв, межі яких у 1922 р. офіційно затверджено Міжнародним астрономічним союзом (МАС). Відому систему позначення яскравих зір у сузір’ї літерами грецької абетки ввів німецький астроном Йоган Байєр (1572-1625). Англійський астроном Джон Флемстид (1646-1719) присвоїв зорям номери в порядку зростання їхніх прямих піднесень у межах кожного сузір’я. Цими номерами зорі часто позначають і в наш час (наприклад, 61 Лебедя, 70 Змієносця тощо).
Розгляньте на мал. 2.61, як визначити положення Полярної зорі, за якою визначають положення Північного полюсу світу.
Мал. 2.61. Положення Полярної зорі та найбільш яскраві сузір'я
Напевно, з основної школи вам відомо, що Північний полюс світу є недалеко від зорі, що називається Полярною (мал. 2.61). Ставши ввечері обличчям до неї, невдовзі переконаємось, що справді зорі, які зліва від неї, опускаються вниз, тоді як ті, що справа, підносяться вверх, отже, обертання небесної сфери відбувається проти годинникової стрілки.
Визначення відстаней до небесних світил. В астрономії використовують особливі одиниці для вимірювання відстаней: астрономічна одиниця (а.о.) дорівнює середній відстані Землі від Сонця (149600000 км); парсек (пк) від слів «паралакс» і «секунда» — відстань, з якої середній радіус земної орбіти видно під кутом 1». Використовується також одиниця довжини світловий рік (св.р.). Це відстань, яку проходить світло за 1 рік (швидкість світла 300000 км\с).
Перевірте себе
- 1. Що називають небесною сферою?
- 2. Назвіть основні точки і лінії небесної сфери, покажіть їх на малюнку, виконаному в зошиті.
- 3. Які системи небесних координат можна використовувати для визначення положення світил?
Поміркуйте
- 1. Які домашні спостереження будете виконувати?
Спостереження видимого руху і зміни фаз Місяця.
Найкраще почати ці спостереження того вечора, коли Місяць видно, як вузький серпик, невисоко над горизонтом одразу після заходу Сонця. Змалювавши вигляд Місяця і визначивши приблизну кутову відстань його від точки заходу Сонця, ці спостереження слід повторити в наступні вечори в той самий час (одразу після заходу Сонця). Так можна буде простежити поступову зміну фаз Місяця та його переміщення на небі в напрямі, протилежному добовому обертанню неба.
Ознайомлення із сузір’ями і найяскравішими зорями.
Використовуючи мал. 2.62, можна знайти на небі і запам’ятати обриси сузір’їв Великої і Малої Ведмедиці, а також Лебедя, Ліри та Орла, в яких знаходяться яскраві (першої величини) зорі Вега, Денеб і Альтаїр. У зошиті для спостережень корисно записати, які сузір’я було видно увечері в південній частині неба. Щоб не забути обриси сузір’їв, слід час від часу знаходити їх на небі.
Мал. 2.62. Сузір'я північної півкулі
Спостереження добового обертання неба.
Почавши спостереження сузір’їв, запам’ятайте положення яких-небудь яскравих зір відносно горизонту. Через одну-дві години повторіть ці спостереження і переконайтесь у переміщенні зір внаслідок добового обертання неба.
