13 Экваториальная система координат (первая). 14 ( вторая)

3.2. Первая экваториальная система координат

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

Рис. 6. Первая экваториальная система координат

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. 

(2)

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^oсоответствует 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.

Рис. 7. Вторая экваториальная система координат

15 Эклиптическая система координат.

3.3. Эклиптическая система координат

При изучении движения тел солнечной системы удобнее использовать не экваториальную, а эклиптическую систему координат. Дело в том, что плоскости орбит большинства тел солнечной системы наклонены к плоскости орбиты Земли под малыми углами (из планет самый большой наклон у орбиты Плутона -  ). Поэтому для наблюдателя, находящегося на Земле, выбор в качестве основной плоскости системы плоскости орбиты Земли вполне естественен.

Основой для построения эклиптической системы координат служит уравнения динамики, описывающие движение Земли по орбите вокруг Солнца. Средняя плоскость орбиты Земли называется плоскостью эклиптики, а пересечение этой плоскостью небесной сферы - эклиптикой. Движение Земли по орбите приводит к кажущемуся движению Солнца по отношению к далеким звездам. Полный оборот по эклиптике Солнце проходит за год. Значит, Солнце движется относительно звезд со скоростью   в сутки.

Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом  . Очевидно, что угол   между плоскостями экватора и эклиптики (назовем его наклоном эклиптики к экватору) также равен этой величине. Угол   медленно меняется из-за прецессии от планет. Притяжение планетами Земли приводит также к возмущениям в движении Земли. В результате центр масс Земли оказывается то ниже, то выше средней плоскости орбиты Земли. Как отражение возмущений в движении Земли мы видим, что центр Солнца находится то выше, то ниже эклиптики.

Главной плоскостью в эклиптической системе координат является плоскость эклиптики. Северный полюс эклиптики обозначим через  ; по определению дуга   должна быть меньше   (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Эклиптическая система координат

Южный полюс эклиптики обозначим как  . Линия пересечения двух плоскостей - небесного экватора и эклиптики называется линией узлов. Эклиптика делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Определение 3.3.1   Большой круг, проведенный через полюсы эклиптики и небесный объект, называется кругом широты.

Дуга круга широты  , отсчитываемая от плоскости эклиптики, называется эклиптической широтой :

Широта положительна в северном и отрицательна в южном полушарии:  .

Второй координатой является эклиптическая долгота, равная двугранному углу между большим кругом, который проходит через полюсы эклиптики и динамическую точку весеннего равноденствия, и кругом широты:

Долгота измеряется от точки весеннего равноденствия от   до   против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса эклиптики, то есть в направлении возрастания прямых восхождений. Ось   в эклиптической системе координат совпадает с осью   экваториальной системы. Обозначим орты эклиптической системы через , причем  , вектор   направлен в северный полюс эклиптики  , а  .

Основными кругами в эклиптической системе координат являются эклиптика, круг широты, а основными точками - полюсы эклиптики и точка весеннего равноденствия.