Patrząc na mnóstwo gwiazd na nocnym niebie, osoba myśli o swoim miejscu we Wszechświecie. Popularyzacja wiedzy astronomicznej i ogólne zainteresowanie astrologią nie wypełniają luk w wiedzy na temat budowy wszechświata. I chociaż wszyscy uczyli astronomii w szkole, w tym artykule przypominamy kilka podstawowych pojęć: są to południk niebieski, równik niebieski i współrzędne sfery niebieskiej.
Przedmowa
Kiedy patrzysz na gwiaździste niebo, wydaje się, że wszystkie obiekty niebieskie znajdują się na powierzchni kuli - gigantycznej i obracającej się w kierunku zachodnim. Nawet pierwsi znani nam astronomowie Museyon (Starożytny Egipt, 296–270 lat przed naszą erą) Timoharis i Arystylus wyznaczyli koncepcje sfery niebieskiej i zaczęli udoskonalać położenie gwiazd na niej. Wtedy zaczęła się nauka kuli, która zajmuje się badaniem pozornej pozycji gwiazd oraz kompilacją katalogów i map gwiazd. I chociaż wiemy, że idea niebieskiego łuku starożytnych jest błędna, ale nawet dzisiaj jest to taki model, który jest najwygodniejszy do opisania gwiaździstego nieba.
Koncepcje akademickie
Sfera niebieska jest wyimaginowaną gigantyczną kopułą o dowolnym promieniu, której wewnętrzna powierzchnia jest usiana gwiazdami, które obserwator widzi z Ziemi. Ta wyobrażona sfera ma wiele punktów i linii, które pomagają zrozumieć ruch i lokalizację ciał niebieskich. Podobnie jak geograficzne linie współrzędnych na powierzchni planety, sfera niebieska jest również podzielona przez odpowiednie linie. Najwyższy punkt kuli nad głową obserwatora nazywa się zenitem (przeciwny punkt to nadir), a stała oś tej kuli nazywa się osią świata. Przechodzi przez biegun północny i południowy oraz przez oko obserwatora i pozostaje całkowicie nieruchomy. Równik dzieli sferę niebieską na dwie półkule prostopadłe do osi, a okrąg przechodzący przez bieguny i zenit jest południkiem niebieskim. Okrąg sfery niebieskiej, który powstaje na jego przecięciu i płaszczyzna pozioma, która przechodzi przez oko obserwatora prostopadle do linii pionowej w punkcie obserwacji, jest horyzontem prawdziwym (matematycznym).
Obserwator i gwiazdy
Rodzaj nieba zależy od położenia obserwatora na powierzchni planety. Na biegunie południowym i północnym zobaczy zupełnie inne zdjęcia gwiaździstego nieba. Gwiazdy i sfera niebieska krążą wokół bieguna świata: w przypadku Bieguna Północnego planety jest to zenit Gwiazdy Północnej, ale na Biegunie Południowym nie ma jasnej gwiazdy. Obserwator, znajdujący się na równiku planety, teoretycznie widzi oba bieguny świata i wszystkie gwiazdy. Ale gdziekolwiek obserwujemy gwiazdy, główną linią na sferze niebieskiej jest niebieski południk.
Relacja samolotowa
Południk lub okrąg poprowadzony przez bieguny i zenit za pomocą nadiru przecina się z horyzontem w punktach na północy i południu. Linia przecięcia płaszczyzny nieba i południka jest linią południową. Jeśli narysujesz linię przechodzącą przez środek kuli prostopadłą do południa, przekroczy ona horyzont w punktach na zachód i wschód. Równik niebieski przecina horyzont właśnie w tych punktach i dzieli sferę na półkulę północną i południową.
Climaxes
Każda gwiazda przechodzi przez południk niebieski dwa razy dziennie. W najwyższej pozycji będzie znajdować się na południe od bieguna, a najniższej - na północ. Zjawisko przejścia południka niebieskiego przez światło nazywa się odpowiednio punktem kulminacyjnym, górnym i dolnym. Aby obserwować punkt kulminacyjny, stosuje się instrumenty pasywne - teleskopy, które są zainstalowane w jego płaszczyźnie. Oś świata w stosunku do płaszczyzny południka niebieskiego jest równoległa i nachylona do lokalnego horyzontu pod kątem odpowiadającym szerokości geograficznej obszaru obserwacji. Kulminacja planet odbywa się dwa razy dziennie, co służyło jako wytyczne dla rozwoju kartografii sfery niebieskiej.
Niebieskie układy współrzędnych
Dlaczego ludzkość potrzebuje tych wszystkich linii niebieskiego południka? Są one używane w astronomii do określania pozycji ciał niebieskich. Istnieje wiele układów współrzędnych, które różnią się wyborem płaszczyzny podstawowej i punktu odniesienia. Ale wszystkie wymagają ustawienia pozycji w postaci dwóch wielkości kątowych lub łuków i są nazywane sferycznymi układami współrzędnych, a mianowicie:
- Poziomy topocentryczny - centrum to lokalizacja obserwatora, fundamentalny - płaszczyzna prawdziwego horyzontu.
- Pierwsza i druga równikowa, podstawowa płaszczyzna w tym przypadku jest płaszczyzną równikową.
- Ekliptyka - płaszczyzna ekliptyki (duży okrąg sfery niebieskiej, wzdłuż którego przechodzi roczny ruch Słońca) jest wybierana jako płaszczyzna podstawowa.
- Galaktyczny - w tym układzie głównym jest płaszczyzna naszej Galaktyki.
Najczęściej stosowane są układy poziome i równikowe.
Wykorzystanie i zastosowanie układów współrzędnych
Większość współczesnych programów komputerowych używa poziomego układu topocentrycznego do określania położenia gwiazd, których dane można uzyskać za pomocą instrumentów goniometrycznych i obserwować przez teleskop w układzie azymutalnym. Układy równikowe są częściej używane do określania dokładnego czasu i obserwacji za pomocą teleskopu na układzie równikowym. System ekliptyki służy do obliczania orbit planet lub księżyca. Jednak najczęściej musisz korzystać z kilku systemów. Na przykład, aby obliczyć współrzędne księżyca, najpierw wykonaj obliczenia w układzie ekliptyki, a następnie ponownie oblicz dane w ekwipunku, a następnie przejdź do poziomego topocentrycznego układu współrzędnych.
Jeśli jesteś astronomem-amatorem
Nawet bez specjalnych instrumentów odległość między ciałami niebieskim można oszacować, chociaż w przybliżeniu. Ponieważ obserwator jest zawsze w środku, a niebo jest kulą, wszystkie odległości między obiektami są mierzone w rogach. Pełny okrąg odpowiada 360 stopniom. Można w przybliżeniu określić kąt, porównując go z odległością między palcami wyciągniętego ramienia. Jeśli potrzebne są dokładniejsze dane do ustalenia położenia obiektu niebieskiego, używany jest astrokompas z prostokątnym układem współrzędnych.
Niebiańskie południki i astrologia
Że gwiazdy zmieniają swoją pozycję w przestrzeni, nawet starożytni mieszkańcy naszej planety zauważyli. Jednak najbardziej zauważalny ruch można zaobserwować na Słońcu, Księżycu, planetach względem odległych gwiazd, których ruch można zaobserwować obserwując je przez wieki. Starożytni obserwatorzy w pasie około 16 stopni wzdłuż ekliptyki zidentyfikowali dwanaście konstelacji zwanych zodiakalnymi. Ogromną wagę przywiązywali astrologowie. Ale dziś, po wiekach, precesja Ziemi zmieniła główne punkty ekliptyki. A trzynastym znakiem, w którym może pojawić się Słońce i planety, była konstelacja Ophiuchus (Ophiuchus), która nie jest zodiakiem. Zawdzięczają to wszystkie sceptyczne uwagi dotyczące astrologii. Ale znaki zodiaku są nadal używane w astronomii do oznaczania całości gwiazd na niebie. Na przykład jeden z dwóch najważniejszych punktów w sferze niebieskiej, w którym ekliptyka słoneczna przecina równik, jest oznaczony znakiem konstelacji Barana (Ophiuchus).
