§ 3. Небесные координаты — Астрономия, 11 класс

Горизонтальная система: где искать сейчас

Высота h — угол от горизонта к светилу вдоль вертикального круга: 0° на горизонте, +90° в зените, отрицательные значения под горизонтом. Зенитное расстояние z = 90° − h. Азимут задаёт направление вдоль горизонта.

В этом учебнике используется астрономический азимут: от юга к западу, от 0° до 360°. Поэтому юг — 0°, запад — 90°, север — 180°, восток — 270°. В навигации часто отсчитывают от севера к востоку: нельзя смешивать эти соглашения. В модели принято именно соглашение учебника.

Указывая азимут, обязательно уточняй начало и направление отсчёта.

Экваториальная система: адрес на звёздной карте

Склонение δ отсчитывают от небесного экватора: от −90° до +90°. Прямое восхождение α отсчитывают вдоль экватора от точки весеннего равноденствия к востоку. Его часто выражают в часах: 24 ч соответствуют 360°, 1 ч — 15°.

На протяжении одной ночи α и δ далёкой звезды практически неизменны, а её высота и азимут меняются. Координаты каталогов относятся к определённой эпохе: на длительных интервалах нужно учитывать прецессию и собственное движение. Часовой угол H отсчитывается от местного меридиана; в согласованных единицах H = s − α, где s — местное звёздное время.

α и δ удобны для карты; h и A — для наведения из конкретного места.

Широта определяет наклон небесной сферы

В северном полушарии высота северного полюса мира hₚ равна широте φ. На экваторе полюсы лежат на горизонте; на Северном полюсе северный полюс мира совпадает с зенитом. В южном полушарии над горизонтом находится южный полюс, его высота равна |φ|.

Для 0° < φ < 90° звезда не заходит при δ > 90° − φ и не восходит при δ < φ − 90°. Между этими границами она восходит и заходит. Равенство — касание горизонта в идеальной модели. Реальные наблюдения около горизонта осложняет атмосферная рефракция.

Видимость одной и той же звезды меняется при перемещении наблюдателя по Земле.

Как связаны системы координат

Высота определяется широтой, склонением и часовым углом: sin h = sin φ·sin δ + cos φ·cos δ·cos H. Это геометрическая связь на небесной сфере. В тригонометрические функции подставляют согласованно градусы или радианы; вычислительные программы обычно требуют радианы.

Лунно-солнечная прецессия медленно меняет направление земной оси с периодом около 26 тысяч лет. Она смещает полюсы и точку отсчёта α. Поэтому карта неба — точная модель для своих условий и эпохи, а не вечный рисунок неподвижной сферы.

Перед расчётом высоты проверь φ, δ, H и единицы углов.

Разберём задачу

Звезда имеет α = 6 ч, δ = +20°. Что означают эти числа?

Сначала выбери физическую связь и условия её применения. Сделай собственный расчёт или объяснение, затем открой разбор.

Показать решение и проверку

Прямое восхождение соответствует 6·15° = 90° вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия. Склонение +20° означает положение к северу от экватора. Это не азимут 90° и не высота 20°: последние зависят от места и времени.

Шесть опорных идей

01Указывая азимут, обязательно уточняй начало и направление отсчёта.

02α и δ удобны для карты; h и A — для наведения из конкретного места.

03Видимость одной и той же звезды меняется при перемещении наблюдателя по Земле.

04Перед расчётом высоты проверь φ, δ, H и единицы углов.

05Координата прямого восхождения в часах — угловая мера, а не время перелёта к звезде.

06Полярная звезда помогает оценить широту, однако для точных измерений учитывают её смещение от полюса.

Попробуй теперь ответить своими словами: Какие координаты нужны, чтобы найти звезду в телескоп?

ПАРАГРАФ 03Небесные координаты

Наведи виртуальный телескоп