Тема 2. Системи небесних та земних координат
Поняття про небесну сферу
Небесна сфера – це сфера довільного радіусу з центром у будь-якій точці простору, на яку проектуються спостережувані небесні світила. Її використовують для вирішення задач супутникової геодезії, різних математичних обчислень та побудов.
В залежності від того, де міститься центр небесної сфери, вони по різному називаються:
якщо центр на поверхні Землі, то вона називається
топоцентричною;
якщо в центрі мас Землі, то геоцентричною;
якщо в центрі Сонця, то геліоцентричною.
Для побудови небесної сфери її центр розміщують у точці спостережень або довільній точці і користуються дійсними площинами та напрямами або паралельними до них площинами і напрямами.
Основним напрямом до поверхні Землі є напрям лінії виска. Цей напрям зручно прийняти за вихідний при побудові
системи координат для визначення положень світил на небесній сфері. Зауважимо, що якщо через центр небесної сфери побудований в довільній точці простору, провести пряму, яка паралельна лінії виска, то її називають прямовисною лінією.
Рис. 2.1 Елементи небесної сфери
Нехай центром небесної сфери є точка О (рис. 2.1), яка співпадає з місцем спостережень (топоцентрична) . В цьому випадку вертикальна лінія ZZ' співпадає з лінією виска в даній точці земної поверхні, вона перетне небесну сферу в двох діаметрально протилежних точках.
Одна із них, розташована над точкою спостереження, називається зенітом (Z), протилежна - надиром (Z'). Велике коло NESW, площина якого перпендикулярна до ZZ', називається небесним астрономічним горизонтом.
Зауважимо, що небесний горизонт не збігається з видимим (є малим колом небесної сфери за рахунок атмосфери). Площиною небесного горизонту небесна сфера розділяється на 2 півкулі: видиму, яка має зеніт, і невидиму з надиром.
Через центр небесної сфери проведемо вісь РР', паралельну до осі обертання Землі - вісь Світу. Точки Р і Р' є полюсами Світу. Р - північний, Р'- південний
полюси.
Вісь Світу поділяє небесну сферу на 2 половини: верхню
РZР', яка має зеніт, і нижню РZ'Т'.
Велике коло QWQ'Е, площина якого перпендикулярна до осі світу РР', називається небесним екватором.
Небесний екватор і горизонт перетинаються в точках заходу W і сходу Е.
Пряма NS, за якою площина горизонту перетинається з площиною меридіану, називається полуденною лінією.
Велике коло PZZ'P', яке проходить через полюси Світу і точки зеніту та надира, називається небесним меридіаном. Площина його перпендикулярна до площин екватора і горизонту.
Велике коло PζP' називається колом схилень світила або
годинним кутом світила.
Площина еліпса, який прийнято за орбіту Землі, що рухається навколо Сонця, називається площиною екліптики.
Велике коло KγK'Ω (рис. 2.1.), за яким площина екліптики перетинає небесну сферу, називається екліптичною.
RR' - вісь екліптики.
Великі кола екватора і екліптики перетинаються в точках рівнодення:
γ – точка весняного рівнодення,
Ω – точка осіннього рівнодення.
Екліптика нахилена до площини екватора під кутом
ε=23о27'.
Точки екліптики К і К' віддалені від точок рівнодень γΩ на 90о і називаються точками сонцестоянь літнього К і зимового К'.
Видиме Сонце рухається за екліптикою впродовж року. Момент проходження Сонця через сузір’я Овна 21 березня – день весняного рівнодення. Рухаючись по екліптиці, Сонце переміщується в північну півкулю і 22 червня проходить точку літнього сонцестояння. Потім Сонце знову рухається до екватора і 23 вересня проходить через точку осіннього
рівнодення. Далі Сонце переміщається в південну півкулю і 22 грудня досягає точки зимового сонцестояння К'.