Киевский клуб любителей астрономии "Астрополис"

astromagazin.net
* *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
12 Декабря 2017, 02:32:14


Автор Тема: Что такое небесные координаты  (Прочитано 4258 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Что такое небесные координаты
« : 30 Апреля 2009, 14:47:35 »
. - .

   Что бы определить, в каком месте на небе находится объект, необходимо задать какие-то числа, которые однозначно задают положение объекта на небе, то есть его координаты. Без понимания, что такое небесные координаты, невозможно ни ориентироваться на небе, ни управлять экваториальной монтировкой. Да и систем координат оказывается не так уж и мало. Попробуем во всем этом разобраться.
Небесная сфера
Когда мы оказываемся на открытой местности в ясный день или загораем на пляже на берегу моря, когда мы смотрим на небо, оно представляется нам огромным, округлым полукуполом, который, как бы опираясь своими краями на земной горизонт, накрывает весь наш мир. Кажется, что на этом куполе находится и Солнце, и Луна, и звезды. Следовательно, понятие небесной сферы для нас интуитивно понятно. В астрономических энциклопедиях приводят более научное объяснение. Небесная сфера - это мнимая сфера произвольного радиуса, центром которой является глаз наблюдателя. Радиус небесной сферы выбирается произвольным потому, что мы не можем сказать, сколько же миллионов километров до видимых на ней объектов. По этому на небесной сфере для нас оказывается главным не расстояние до объекта, а направление на него.
Есть несколько особых направлений на небесной сфере. Если мы подвесим грузик на ниточке, а затем продолжим мысленно нить вверх и вниз, то они пересекут несесную сферу в очень важных точках. Точка на небесной сфере над нашей головой называют зенитом, а точка глубоко под нашими ногами - надиром.
Если же мы мысленно построим плоскость, перпендикулярную нашей нити или линии от зенита к надира, то пересечение этой плоскости с небесной сферой даст нам линию горизонта. Линия горизонта делит небесную сферу на две равные полусферы. Если мы находимся на берегу моря, то мы явно видим эту линию - это место, где для нашего глаза море и небо встречаются друг с другом.
   Присмотримся внимательнее к линии горизонта. Думаю, многие помнят из уроков географии, что на этой линии есть четыре выделенных направления: север, юг, восток и запад. На практике найти эти направления не так уж и сложно. Достаточно в солнечный день воспользоваться какой-либо вертикально расположенной палкой или столбиком. В тот момент, когда Солнце поднимется над горизонтом выше всего, тень от нашего столбика или палки окажется самой короткой. В этот момент Солнце нам укажет направление на юг. (Естественно, что я предполагаю, что все мы живем в северном полушарии, поскольку в южном полушарии Солнце нам покажет направление на север). Конец тени нам укажет направление на север. Если глядя на юг повернуться направо на 90 градусов, то мы будем смотреть в точку запада, а если повернемся на такой же угол налево, то увидим точку востока.
   
 

Если мы воспользуемся компасом, то направление на юг будет обозначено латинской буквой "S", север - "N", запад - "W", восток - "E". Однако следует помнить, что компас дает только приближенное значение направления, поскольку магнитные полюса земли не совпадают с географическими полюсами.

Небесный меридиан
Теперь мы уже можем приступить к уяснению более сложных, но и более важных, понятий. Проведем плоскость через точку юга (S), зенит и глаз наблюдателя. Получившаяся плоскость очень важна и она  называться плоскостью небесного меридиана. Пересечение плоскостей небесной сферы и небесного меридиана дает нам большой круг, который называется небесным меридианом. Две плоскости - плоскость горизонта и плоскость небесного меридиана являются той основой, от которой можно отталкиваться при рассмотрении различных систем координат.
А теперь обратим свой взгляд на виновников, для задания координат которых все и затевалось: небесных светил. Все они медленно перемещаются по небу. Что бы убедится в перемещении звезд, достаточно выйти в ясный вечер, когда на небе уже зажглись звезды во двор и заметить положение какой-либо яркой звезды по отношению к земным объектам (деревьям, столбам, крышам домов). Если сделать перерыв в 20-30 минут, и вернуться на то же самое место, можно заметить, что выбранная звезда изменила свое положение по отношению к опорным земным объектам. Однако, если нам удалось запомнить положение выбранной звезды по отношению к другим звездам, мы поймем, что все звезды вращаются, будто бы они прикреплены к огромной сфере, которая медленно обращается вокруг своей оси. Действительно, все звездное небо,  вся небесная сфера, равномерно вращается с востока на запад (понятно, что на самом деле вращается не небо, а вращается земной шар с запада на восток). При этом вращение осуществляется вокруг определенной оси. Она носит название ось мира.
   Действительно, есть на небе две точки, вокруг которых и водят все звезды свой бесконечный хоровод. Поскольку практически все предполагаемые читатели этой книги живут севернее экватора, то они могут видеть северную точку. Данную точку называют северным небесным полюсом. В южном полушарии можно видеть южный небесный полюс. Благодаря случайному совпадению, в настоящее время недалеко от северного небесного полюса находится сравнительно яркая полярная звезда. Поскольку северный небесный полюс находится строго на север от наблюдателя, а небесная ось мира проходит через него, то небесная ось лежит в плоскости небесного меридиана.
   Полезно будет заметить, что высота северного небесного полюса над горизонтом равна географической широте места наблюдения.
Суточные параллели
Если проследить за движением какой-нибудь звезды, можно понять, что она описывает на небе дугу. Если бы не дневное время и непрозрачность Земли, мы бы могли увидеть, как эти дуги замыкаются в окружности. Такие окружности носят название суточных параллелей.  Однако окружности от разных звезд будут разными. Чем ближе к северному небесному полюсу, тем эта окружность меньше. Несложно понять, что достаточно маленькие окружности окажутся полностью над горизонтом, а достаточно большие окружности какую-то часть непременно будут проходить ниже уровня горизонта. Объекты, которые всегда находятся над горизонтом, называются незаходящими, а остальные объекты будут видны только часть времени и для них можно найти моменты восходов и закатов. Есть еще и третья группа объектов. Они находятся настолько далеко от северного небесного полюса, что никогда не поднимаются над горизонтом и называются невосходящими.
   Любое небесное тело поднимается выше всего над горизонтом тогда, когда оно пересекает небесный меридиан на юг от северного небесного полюса. Ну, а когда оно проходит точку севера, то оказывается ниже всего или глубже всего под горизонтом. Для этих двух моментов есть специальные термины: верхняя и нижняя кульминация. Когда несесное тело выше всего, то говорят о верхней кульминации, а когда ниже всего - о нижней кульминации.

Небесный экватор
Теперь нам осталось провести последнее построение. Мысленно представим себе плоскость, проходящую через центр небесной сферы и перпендикулярную оси мира. Пересечение этой плоскости с небесной сферой даст нам еще одну окружность - небесный экватор. У небесного экватора есть очень важное свойство - это самая большая возможная суточная параллель. Еще одним важным свойством небесного экватора является то, что оно делит небесную сферу на две равные половинки. Та, что содержит северный небесный полюс, называется северным небесным полушарием, а та, что содержит южный небесный полюс - южным небесным полушарием.

« Последнее редактирование: 11 Апреля 2011, 12:09:03 от tlgleonid »
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #1 : 30 Апреля 2009, 14:49:11 »
. - .

Эклиптика
На небесную сферу как бы нанизаны звезды, которые вращаются вместе с ней. При этом их положение фиксировано по отношению к небесному экватору и друг к другу. А вот, скажем, положение Солнца по отношению к звездам все время меняется (Звезд днем не видно, но это не значит, что их там нет). Если ежедневно отслеживать положение Солнца среди звезд, то выяснится, что в течение года оно опишет на небе замкнутую кривую - эклиптику. Свойства эклиптики примерно такие же, что и у небесного экватора. Она делит небесную сферу на две равные половины: северную и южную. Эклиптика лежит в плоскости эклиптики, а эта плоскость проходит через наблюдателя и дает линию эклиптики, пересекаясь с небесной сферой.
Эклиптика интересна еще и тем, что вблизи нее движутся все большие планеты Солнечной системы, а также Солнце и Луна. Нужно помнить, что плоскость эклиптики наклонена по отношению к плоскости небесного экватора под углом 23.5 градуса, а линия эклиптики пересекает небесный экватор в двух точках. Поскольку в моменты, когда Солнце находится в этих точках, на всей Земле наступает моменты равноденствий, эти точки названы точками весеннего и осеннего равноденствий, соответственно.
В настоящее время точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыб, точка осеннего равноденствия - в созвездии Девы. Принятое обозначение точек -  и  для весеннего и осеннего равноденствий, соответственно, относятся к знакам Овна и Весов.
Из-за наклоненности эклиптики она не сохраняет своего положения для наблюдателя. Из-за этого мы можем наблюдать ряд эффектов:

Весна, утро.   Линия эклиптики низко над горизонтом. Планеты и Луна неудобны для наблюдений   
Весна, день.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Продолжительность дня 11-13 часов.
Весна, вечер   Линия эклиптики высоко, Луна и планеты Высоко и удобны для наблюдений   
Весна, ночь.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора.

Лето, утро.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Планеты и Луна на средней высоте.
Лето, день.   Линия эклиптики высоко над горизонтом. Солнце светит с раннего утра до позднего вечера   
Лето, вечер.    Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Планеты и Луна на средней высоте.
Лето, ночь.   Линия эклиптики находится низко, Полная Луна и планеты расположены невысоко над горизонтом.

Осень, утро.    Линия эклиптики высоко, Луна и планеты Высоко и удобны для наблюдений
Осень, день.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Продолжительность дня 11-13 часов   
Осень, вечер.    Линия эклиптики низко над горизонтом. Планеты и Луна неудобны для наблюдений   
Осень, ночь.    Линия эклиптики на высоте небесного экватора.

Зима, утро   Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Планеты и Луна на средней высоте.   
Зима, день.    Линия эклиптики низко над горизонтом. Солнце расположено низко и день очень короткий
Зима, вечер.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора. Планеты и Луна на средней высоте.   
Зима, ночь.    Линия эклиптики расположена высоко, планеты и Луна удобны для наблюдений.

Азимутальная система координат
   Мы познакомились со всеми необходимыми понятиями, связанными с понятием небесной сферы. Теперь мы можем познакомится с понятиями небесных координат. Самой простой и привычной для нас является азимутальная координатная система. Что бы ее построить, нужно уяснить себе понятие азимута и высоты небесного тела. Азимутом называется угол, между направлением на север и заданным направлением, отсчитываемый в восточном направлении. Так направление на север имеет азимут 0, направление на восток - 90 градусов, направление на юг - 180 градусов и направление на запад - 270 градусов. Что бы определить азимут небесного тела, необходимо мысленно построить плоскость, проходящую через наблюдателя, небесное тело и перпендикулярную плоскости горизонта. Место пересечения этой плоскости с плоскостью горизонта и даст нам искомое направление - искомый азимут. Если это построение непонятно, то можно воспользоваться более привычным: опустить от небесного экватора перпендикуляр к горизонту и получить тот же азимут. Если же замерить угол между направлением на азимут и небесным телом, мы получим его высоту над горизонтом. Так, объект в зените будет иметь высоту 90 градусов, на пол пути от зенита к горизонту - 45 градусов и на линии горизонта 0 градусов. Объект под горизонтом будет иметь отрицательное значение высоты.

Экваториальная система координат.
   А теперь аналогично азимутальной введем понятие экваториальной системы координат. Только вместо направления на север выберем направление на точку весеннего равноденствия, вместо линии горизонта - линию небесного экватора. Если от небесного тела опустить перпендикуляр на линию небесного экватора, мы получим значение так называемого прямого восхождения. В отличие от азимутальных координат, величина прямого восхождения отсчитывается не в градусах, а в часах, минутах и секундах. Например обозначение Ra=01h 29m 13.5s говорит нам о том, что координаты объекта составляют 1 час, 29 минут и 13.5 секунд. Следует помнить, что прямое восхождение отсчитывается в направлении движения Солнца, то есть для нас с запада на восток. Это очень удобно. Если у нас есть две звезды с координатами 01h 29m 13.5s и 05h 29m 13.5s то можно с уверенностью сказать, что вторая звезда пройдет момент верхней кульминации через четыре часа после первой. Необходимо иметь ввиду, что секунда прямого восхождения отличается от угловой секунды в 15 раз. Это связано с тем, что круг содержит 360 градусов, а небесный экватор только 24 часа.
Вторая координата для нас более привычна. Это угол между направлением на небесное тело и направлением пересечение перпендикуляра от небесного тела на небесный экватор. Соответственно северный полюс мира имеет склонение +90 градусов, южный полюс -90 градусов, а небесное тело на небесном экваторе имеет нулевое склонение.
Все небесные тела имеют маломеняющееся значения небесных экваториальных координат. Если быть точным, то их координаты меняются, потому что со временем медленно меняется положение небесного экватора, а небесный полюс описывает на небе круг примерно за 26 тысяч лет. Это явление называется прецессией. По этому, когда говорят о координатах той или иной звезды, то относят их к той или иной эпохе. В большинстве каталогов, справочников сейчас используется эпоха 2000 года.
« Последнее редактирование: 11 Апреля 2011, 12:13:06 от tlgleonid »
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии

unknown

  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 18
  • Благодарностей: 0
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #2 : 29 Мая 2009, 21:51:28 »
. - .

Не знаю, мона ли тут оставлять камменты. Еси чё - потрите.

Если бы не дневное время и непрозрачность Земли, мы бы могли увидеть, как эти даги замыкаются в окружности.

дуги

Любое небесное тело поднимается выше всего над горизонтом тогда, когда оно пересекает небесный мередиан на юг от северного небесного полюса.

меридиан
Записан

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #3 : 01 Июня 2009, 11:30:46 »
. - .

to  unknown: Большое спасибо. Подправил.
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии

Sergey_L

  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 89
  • Благодарностей: 0
  • Видеосъёмка и монтаж 066-705-25-96
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #4 : 14 Марта 2011, 20:59:45 »
. - .

спасибо. очень доступно.
Записан
рефрактор hand made 90 mm; бинокль Celestron 15x70

ChAS

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6523
  • Благодарностей: 456
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #5 : 10 Апреля 2011, 22:54:45 »
. - .

Леонид, статья написана интересно очень доступно. Спасибо!

Попадаются очепятки:
...
   Присмотримся внимательнее к линии горизонта. Думаю, многие помнят из уроков географии, что на этой лении есть четыре выделенных направления:
...
 Две плоскости - плоскость горизонта и плоскость небесного мередиана являются той основой, от которой можно отталкиваться при рассмотрении различных систем координат.
...
 Поскольку северный небесный полюс находится строго на север от наблюдателя, а небесная ось мира проходит через него, то небесная ось лежит в плоскости небесного мередиана.
...
Суточные паралели
...
Такие окружности носят название суточных паралелей.  Однако окружности от разных звезд будут разными. Чем ближе к северному небестному полюсу, тем эта окружность меньше.
...
 Для этих двух ммоентов есть специальные термины: верхняя и нижняя кульминация. Когда несесное тело выше всего, то говорят о верхней кульминации, а когда ниже всего - о нижней кульминации.
...
 У небесного экватора есть очень важное свойство - это самая большая возможная суточная паралель. ...
...
Эклиптика интересна еще и тем, что в близи нее движутся все большие планеты Солнечной системы, а также Солнце и Луна. ... эти точки названы точками весеннего и осеннего равноденствий, соответсвенно.
...
Вестна, ночь.   Линия эклиптики на высоте небесного экватора.
...
   Мы познакомились со всеми необходимыми понятиями, свзяанными с понятием небесной сферы. Т
... опустить от небесного экватора перепендикуляр к горизонту и получить тот же азимут.
...
 Если у нас есть две звезды с координтами 01h 29m 13.5s и 05h 29m 13.5s то можно с уверенностью сказать, что вторая звезда пройдет момент верхней кульминации через четыре часа после первой. ...
Соответсвенно северный полюс мира имеет склонение +90 градусов, южный полюс -90 градусов, а небесное тело на небесном экваторе имеет нулевое склонение.
Можете потереть эти замечания
« Последнее редактирование: 10 Апреля 2011, 23:08:00 от ChAS »
Записан
SW Quattro 8" + TS Aplanatic Coma Corrector + ATIK 314L, HEQ-5, QHY-5 Finderscope guider
Конкурс "Лучшее астрофото сезона"
слушать хорошую музыку онлайн

tlgleonid

  • Клуб Астрополис, Модератор
  • Оффлайн Оффлайн
  • Сообщений: 6618
  • Благодарностей: 404
Re: Что такое небесные координаты
« Ответ #6 : 11 Апреля 2011, 12:13:38 »
. - .

Спасибо, посмеялся и исправил.  :beer:
Записан
Задокументировано наблюдение  >1500 Deepsky объектов.
ТАЛ75R, GSO 6" 1:4 +HEQ5Pro SynScan+Canon1000D+QHY6+фильтры R,V+Юпитер21М+QHY5, 265мм и 415 мм Добсоны HandMade+o3+hb+uhc+...
FAQ по любительской астрономии