1. Небесна сфера та її елементи

Уявну сферу дуже великого радіуса, на внутрішній поверхні якої розміщені небесні світила, астрономи називають небесною сферою. За центр небесної сфери приймають центр земної кулі (рис.13б) або точку знаходження спостерігача (рис.13а), а радіус її вважають довільним і як завгодно великим у порівнянні з радіусом Землі.

На небесній сфері, так само як і на земній кулі, можна провести деякі кола, за допомогою яких визначають небесні координати світил.

а) б)

Рис. 13

На поверхні Землі існують дві особливі точки – географічні полюси, де вісь обертання землі перетинає поверхню планети (N (Nord)) і (S (Süd)) – відповідно північний та південний полюси.

Вісь світу – пряма лінія, проведена через центр небесної сфери паралельно до осі обертання Землі. Вісь світу і вісь Землі мають однаковий напрям.

Площина земного екватора проходить через центр земної кулі перпендикулярно до її осі обертання і ділить планету на північну та південну півкулі.

Небесний екватор – лінія перетину площини земного екватора з небесною сферою (або велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу і проходить через центр небесної сфери).

Полюс світу (Р) – точка перетину осі cвіту з небесною сферою.

Меридіан на Землі проходить через географічні полюси та точку спостереження.

Небесний меридіан – лінія перетину площини земного меридіана з небесною сферою (або велике коло, яке проходить через полюси небесної сфери).

Примітка. Географічні полюси реально існують як точки, де вісь обертання Землі перетинається з поверхнею планети. Полюсів світу, як реальних точок у космічному просторі не існує, бо радіус небесної сфери є невизначеним. Тому позначають тільки напрямок, в якому вони спостерігаються.

2. А) визначення положення світила на небесній сфері у системі горизонту.

Коли спостерігач знаходиться на рівнинній поверхні, то земну поверхню він сприймає як круг, у центрі якого він знаходиться, а небо – як півкулю, що опирається на цей круг. Лінію перетину небесної сфери і земної поверхні називають видимим горизонтом. На рис. 14. дано зображення небесної півсфери з центром С (що співпадає з центром земної кулі) і горизонтом SONW, де точками S, O, N, W відмічено у площині горизонту напрямки на південь (Sủd), схід (Ost), північ (Nord), захід (West). Лінію SN називають полуденною, оскільки опівдні тіні від предметів падають у цьому напрямі.

Рис. 14

Пряма, що проходить через точку спостереження перпендикулярно до площини видимого горизонту, називається прямовисною або вертикальною лінією. Точку перетину її з небесною сферою над спостерігачем називають зенітом, а точку перетину з небесною сферою під спостерігачем – надіром і позначають Na (Рис. 15). Вертикальна лінія є діаметром небесної сфери, оскільки вона проходить через її центр.

Рис. 15

Для визначення положення точок на небесній сфері використовують кола висоти і вертикальні кола, що утворюють систему горизонту. Великі кола, що проходять через діаметр небесної сфери, називають вертикальними колами. Площини, які перпендикулярні вертикальній лінії, паралельні до площини, на якій стоїть спостерігач. Вони перетинають небесну сферу по колах, які називають паралельними колами висоти. З них велике коло, що проходить через центр небесної сфери, називають істинним (математичним) горизонтом.

Примітка. Внаслідок величезної відстані небесної сфери від Землі, при астрономічних спостереженнях вважають, що істинний горизонт співпадає з видимим.

Основним кругом для горизонтальної системи небесних координат є горизонт, а нуль-пунктом – точка S півдня.

Координатами точки на небесній сфері в горизонтальній системі координат є азимут А і висота h.

Азимутом світила С називається дуга горизонту SD від точки півдня до перетину горизонту з вертикалом світила в точці D (Рис.15). Астрономічний азимут відраховують від точки півдня на захід від до .

Висотою світила С називається дуга вертикала від горизонту до світила. Відраховується висота в межах від до до зеніту і від до - до надіру. Знаки «+» та «-» показують лише напрям підрахунку. Часто замість висоти користуються зенітною відстанню z світила. Зенітна відстань світила – дуга вертикала від зеніту до світила С (рис. 15). Відраховується зенітна відстань від зеніту і змінюється в межах від до . Висота світила і його зенітна відстань пов’язані співвідношенням . У горизонтальній системі координат обидві координати світила внаслідок обертання небесної сфери неперервно змінюються – тобто є функціями часу. А значить одержані в результаті спостережень координати світила відносяться тільки до даного моменту часу. Тому вимірювати їх треба з годинником чи хронометром.