3.2. Видимое суточное движение светил

Наблюдая в течение нескольких часов за звездным небом, заметим, что созвездия, расположенные в восточной стороне небесного свода, поднимутся выше, а находящиеся на западе – зайдут. Наблюдателю представляется, что весь небесный свод вместе со светилами вращается вокруг некоторой оси в направлении с востока на запад. Общая картина вращения небесного свода при наблюдении за светилами в северной стороне неба показана на рис. 3.6, а. Если же наблюдать южную часть неба, то траектории вращения светило схематически изобразятся так, как это показано на рис. 3.6, б.

Наблюдаемое движение светил в направлении с востока на запад является видимым, т.е. кажущимся. Его причиной на самом деле служит вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток. В сферической астрономии принято, однако, рассматривать все явления так, как они представляются наблюдателю. Поэтому для удобства рассуждений будем считать Землю неподвижной, а небесные светила – вращающимися. Вместе с наблюдателем остаются неподвижными и связанными с ним линии и круги небесной сферы: отвесная линия, истинный горизонт с полуденной линией NS, ось мира, меридиан наблюдателя, первый вертикал и небесный экватор.

Рис. 3.6.

Видимое суточное движение светил происходит по небесным параллелям в направлении по часовой стрелке, если смотреть на сферу со стороны северного полюса мира P_N.

В зависимости от соотношения широты наблюдателя и склонениявсе светила при своем движении по параллелям будут проходить те или иные характерные положения. Рассмотрим рис. 3.7 с изображенной на нем небесной сферой для наблюдателя в широте= 60N. Для простоты построения на рисунке представлено не перспективное, а плоское изображение сферы, на котором истинный горизонт, экватор, первый вертикал и параллели светил изображены прямыми линиями.

Рис. 3.7.

Кульминацией светила называется точка пересечения центром светила меридиана наблюдателя. Если светило находится на полуденной части меридиана наблюдателя, то его кульминация называется верхней, а если на полуночной – нижней. Например, на рис. 3.7 точки Р₄и Р₄на параллели светила С₄.

Истинным восходом светила называется точка пересечения центром светила E части истинного горизонта, а истинным заходом – точка пересечения его W части. Например, точки а т ана параллели светила С₄.

На рис. 3.7 видно, что светила С₁, С₂ и С₃не заходят. Их склонения одноименны снаблюдателя, причем90 -. Светила С₇и С₈наоборот, в заданной широте не восходят. Их склонения разноименны с, причем90 -. Следовательно, условием восхода и захода светил в даннной широте является неравенство90-(см. диаграмму).

Азимут истинного восхода и захода светил

В истовой (восточной) половине сферы высота увеличивается, в вестовой (западной) уменьшается.

Все светила, двигаясь по суточной параллели, дважды пересекают меридиан наблюдателя; Н = 90 - +.

Часовой угол светила t изменяется равномерно, высота h и азимут А изменяются неравномерно, склонение светила не изменяется.

Если склонение = 0, светило в своем видимом суточном движении описывает экватор и находится равный промежуток времени над горизонтом и под горизонтом. При восходе и заходе светило находится на первом вертикале, его видимые азимуты располагаются в двух четвертях SЕ и SW. Азимут светила в момент верхней кульминации – S, меридиональная высота Н = 90-.

Если склонение светила одноименно с широтой и меньше широты (параллель С₄), то:

а) светило будет находиться большую часть времени в надгоризонтной половине сферы;

б) светило будет пересекать первый вертикал, и его видимые азимуты будут располагаться в четырех четвертях. Азимут восхода будет располагаться в NЕ четверти, азимут захода - в NW.

Если склонение одноименно с широтой и равно дополнению широты (параллель С₅),_N= 90-, то светило не будет заходить и будет лишь касаться истинного горизонта в точке N.

Если склонение светила одноименно с широтой и равно широте (параллель С₃),_N =_N, в момент верхней кульминации светило будет проходить через зенит и его меридиональная высота Н = 90. Светило не будет пересекать первый вертикал, и азимуты будут располагаться в двух четвертях.

Склонение светила разноименно с широтой и равно дополнению широты (параллель С₇), весь путь светила проходит в подгоризонтной части. При верхней кульминации светило будет касаться истинного горизонта в точке S и меридиональная высота его Н = 0.

Особенности видимого суточного движения светил для наблюдателя, находящегося на экваторе(=0, рис. 3.8, а).

Ось мира P_NP_Sсовпадает с полуденной линией.

Экватор EQ совпадает с первым вертикалом, параллели светил перпендикулярны горизонту и делятся пополам.

Все светила восходят, заходят и находятся одинаковое время в надгоризонтной и подгоризонтной половине сферы.

Ни одно светило не пересекает первый вертикал. При _Nазимуты светила будут располагаться в NЕ и NW четвертях, при_Sазимуты располагаются в SЕ и SW четвертях.

Рис. 3.8, а.

Светило, склонение которого равно нулю, будет описывать первый вертикал, и азимуты его будут либо E, либо W; в момент верхней кульминации проходит через зенит.

У всех светил в момент верхней кульминации Н = 90-.

Особенности видимого суточного движения светил для наблюдателей, находящихся на полюсах(= 90, рис. 3.8, б.).

Рис. 38, б.

Ось мира Р_NP_Sсовпадает с отвесной линией (z_n).

Вследствие совпадения экватора с истинным горизонтом нет точек N, S, E, W, исчезает понятие о направлении относительно этих точек.

Нет меридиана наблюдателя, так как все вертикалы совпадают с меридианами.

Светила не восходят и не заходят. Наблюдатель видит только те светила, склонения которых одноименны с широтой.

Нет точек верхней и нижней кульминации; высоты светила h постоянны и всегда равны склонению .