2.5. Зависимость высоты полюса мира от географической широты места наблюдения

Вращение небесного свода — явление кажущееся и представляет собой следствие действительного вращения Земли вокруг оси в направлении, противоположном суточному вращению неба, т.е. с запада на восток. Поэтому, в какой бы точке на поверхности Земли наблюдатель ни находился, он всегда видит вращение небесной сферы происходящим вокруг оси мира — прямой, параллельной оси вращения Земли.

Направление же отвесной линии меняется при перемещении наблюдателя по земной поверхности и составляет различные углы с осью вращения. Взаимное расположение кругов и точек небесной сферы, связанных с осью мира и с отвесной линией, зависит, следовательно, от направления последней, т.е. от положения наблюдателя на поверхности Земли.

Эта зависимость формулируется в виде следующей теоремы: «высота полюса мира h_P над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдения».

Доказательство теоремы следует непосредственно из чертежа (рис. 6), где PON = h_P и OTq = — углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Как следствие этой теоремы, астрономической широте места наблюденияравны также (рис. 7):

1) склонение зенита _Z = ;

2) полярное расстояние точки севера р_N = ;

3) зенитное расстояние верхней точки экватора z_Q = .

На основании соотношения (2.1) зенитное расстояние полюса мира

z_P = 90° — h_P = 90° — .

Следовательно, величине (90° — ) равны также:

1) полярное расстояние зенита p_Z;

2) склонение точки севера h_Q;

3) высота верхней точки экватора h_Q.

2.6. Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы

а) Восход и заход светил. Вследствие суточного вращения небесной сферы все светила описывают круги, плоскости которых параллельны плоскости небесного экватора, т.е. они движутся по суточным, или небесным параллелям.

В зависимости от географической широты места наблюдения и от склоненийсветил суточные параллели последних либо пересекают математический горизонт в двух точках, либо целиком располагаются над ним, либо под ним (рис. 8). Точка пересечения светилом восточной части истинного горизонта называется точкой восхода светила, точка пересечения западной части истинного горизонта — точкой захода светила.

Светило восходит и заходит на данной широте , если абсолютное значение его склонения

|| < (90° — ||). (2.3)

Если светило находится на небесном экваторе QQ', т.е. его = 0, то оно восходит точно в точке востока Е и заходит точно в точке западаW.

Если склонение светила > 0 (небесная параллель аа), то оно восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе.

Если склонение светила < 0 (небесная параллельbb), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе.

Наконец, если абсолютное значение склонения светила

||(90° — ||), (2.4)

то его суточная параллель не пересечет математического горизонта и оно будет либо незаходящим (суточная параллель ii располагается целиком над горизонтом) либо невосходящим светилом (суточная параллель kk располагается целиком под горизонтом).

б) Кульминации светил. Суточная параллель каждого светила пересекает небесный меридиан в двух точках, лежащих на концах диаметра параллели.

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила.

Кульминация называется верхней, если светило пересекает верхнюю часть PZQSP' небесного меридиана, содержащую Z (рис. 7), и нижней, если светило пересекает нижнюю часть небесного меридиана PNQ'Z'P', содержащую Z'.

Различают верхнюю кульминацию к югу от зенита (на дуге ZQSP') и к северу от зенита (на дуге PZ).

У светил, не заходящих на данной широте , доступны для наблюдений обе кульминации — и верхняя и нижняя; у восходящих и заходящих светил — только верхняя, нижняя кульминация происходит под горизонтом; у невосходящих светил обе кульминации недоступны наблюдениям, так как происходят под горизонтом.