Небесна сфера

Включає CC-BY-SA матеріали з Вікіпедії: стаття Небесна сфера (автори)

Небе́сна сфе́ра — уявна сфера, що оточує Землю, на якій, як здається, лежать небесні тіла. Розташування небесних тіл, таких як зірки, планети і галактики, визначається за їх координатами на небесній сфері. Еквіваленти широти і довготи на небесній сфері (у другій екваторіальній системі координат) називаються схиленням (вимірюється у градусах від +90° до −90°) та прямим піднесенням (вимірюється в годинах від 0 до 24). Небесні полюси лежать над полюсами Землі, а небесний екватор розташований над земним екватором. Земному спостерігачеві здається, начебто небесна сфера обертається навколо Землі. Насправді, уявний рух небесної сфери зумовлений обертанням Землі навколо своєї осі.

Історія виникнення поняття

Небесна сфера, 18-е століття. Бруклінський музей.

Уявлення про небесну сферу виникло в глибокій давнині; у основу його лягло враження про існування куполоподібного небосхилу. Це враження пов'язано з тим, що внаслідок величезної віддаленості небесних світил людське око не в змозі оцінити відмінності у відстанях до них, і вони уявляються однаково віддаленими. У стародавніх народів це асоціювалося з наявністю реальної сфери, що обмежує весь світ і несе на своїй поверхні зорі, Місяць та Сонце. Таким чином, в їх уявленні небесна сфера була найважливішим елементом Всесвіту. З розвитком наукових знань такий погляд на небесну сферу відпав. Проте закладена в давнину геометрія небесної сфери в результаті розвитку й удосконалення отримала сучасний вигляд, в якому й застосовується в астрометрії.

Радіус небесної сфери можна вважати яким завгодно: з метою спрощення геометричних співвідношень його вважають рівним одиниці. Залежно від вирішуваного завдання центр небесної сфери може бути розташований:

• у місці на поверхні Землі, де перебуває спостерігач (топоцентрична небесна сфера),
• у центрі Землі (геоцентрична небесна сфера),
• у центрі тієї або іншої планети (планетоцентрична небесна сфера),
• у центрі Сонця (геліоцентрична небесна сфера)
• у будь-якій іншій точці простору, де перебуває спостерігач (реальний чи гіпотетичний).

Кожному світилу на небесній сфері відповідає точка, в якій її перетинає пряма, що сполучає центр небесної сфери зі світилом (чи з центром світила, якщо воно велике, а не точкове). Для вивчення взаємного розташування й видимих рухів світил на небесній сфері обирають ту або іншу систему небесних координат, що визначається основними точками й лініями. Останні зазвичай є великими кругами небесної сфери. Кожен великий круг сфери має два полюси, що визначаються на ній кінцями діаметра, перпендикулярного до площини цього круга.

Назви найважливіших точок і дуг на небесній сфері

Z — зеніт, Z' — надир, Р, Р' — полюси світу, РР' — вісь світу, W -захід, E — схід

Прямовисна лінія

Прямовисна лінія (або вертикальна лінія) — пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямом нитки виска (вертикалі) у місці спостереження. Для спостерігача, що перебуває на поверхні Землі, прямовисна лінія проходить через центр Землі та точку спостереження.

Зеніт і надир

Прямовисна лінія перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках — зеніті, над головою спостерігача, і надирі — діаметрально протилежній точці.

Математичний горизонт

Математичний горизонт — великий круг небесної сфери, площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії. Математичний горизонт ділить поверхню небесної сфери на дві половини: видиму для спостерігача, з вершиною в зеніті, і невидиму, з вершиною в надирі. Математичний горизонт, взагалі кажучи, не збігається з видимим горизонтом унаслідок нерівності поверхні Землі і різною висотою точок спостереження, а також викривленням променів світла в атмосфері.

Вісь світу

Вісь світу — діаметр, навколо якого відбувається обертання небесної сфери.

Полюси світу

Вісь світу перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках — північному полюсі світу і південному полюсі світу. Північним полюсом називається той, з боку якого обертання небесної сфери відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сферу ззовні. Якщо дивитися на небесну сферу зсередини, (що ми зазвичай і робимо, спостерігаючи зоряне небо), то в околиці північного полюса світу її обертання відбувається проти годинникової стрілки, а в околиці південного полюса світу —- за годинниковою стрілкою.

Небесний екватор

Небесний екватор — великий круг небесної сфери, площина якого перпендикулярна осі світу. Є проекцією земного екватора на небесну сферу. Небесний екватор поділяє поверхню небесної сфери на дві півкулі: північну півкулю, з вершиною в північному полюсі світу, та південну півкулю, з вершиною в південному полюсі світу.

Точки сходу і заходу

Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом у двох точках: точці сходу і точці заходу. Точкою сходу називається та, з якої точки небесної сфери внаслідок її обертання перетинають математичний горизонт, переходячи з невидимої півсфери у видиму.

Небесний меридіан

Небесний меридіан — великий круг небесної сфери, площина якого проходить через прямовисну лінію і вісь світу. Небесний меридіан поділяє поверхню небесної сфери на дві півкулі — східну півкулю, з вершиною в точці сходу, і західну півкулю, з вершиною в точці заходу.

Полуденна лінія

Полуденна лінія — лінія перетину площини небесного меридіана і площини математичного горизонту.

Точки півночі і півдня

Небесний меридіан перетинається з математичним горизонтом в двох точках: точці півночі і точці півдня. Точкою півночі називається та, яка ближче до північного полюсу світу.

Екліптика

Екліптика — великий круг небесної сфери, перетин небесної сфери і площини земної орбіти. Екліптикою здійснюється видимий річний рух Сонця по небесній сфері. Площина екліптики перетинається з площиною небесного екватора під кутом ε = 23°26'.

Точки рівнодення

Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках — точці весняного рівнодення й точці осіннього рівнодення. Точкою весняного рівнодення називається та, в якій Сонце у своєму річному русі, переходить із південної півкулі небесної сфери в північну. У точці осіннього рівнодення Сонце переходить із північної півкулі небесної сфери в південну.

Точки сонцестояння

Точки екліптики, віддалені від точок рівнодення, на 90° називаються точкою літнього сонцестояння (у північній півкулі) і точкою зимового сонцестояння (у південній півкулі).

Вісь екліптики

Вісь екліптики — діаметр небесної сфери, перпендикулярний площині екліптики.

Полюси екліптики

Вісь екліптики перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках — північному полюсі екліптики, що лежить у північній півкулі, і південному полюсі екліптики, що лежить у південній півкулі.

Галактичні полюси і галактичний екватор

Точка небесної сфери з екваторіальними координатами α = 192,85948° β = 27,12825° називається північним галактичним полюсом, а діаметрально протилежна ній точка — південним галактичним полюсом. Великий круг небесної сфери, площина якого перпендикулярна лінії, що сполучає галактичні полюси, називається галактичним екватором.

Назви дуг на небесній сфері, пов'язані з положенням світил

Альмукантарат

Альмукантарат — араб. круг рівних висот. Альмукантарат світила — малий круг небесної сфери, що проходить через світило, площина якого паралельна площині математичного горизонту.

Вертикальний круг

Круг висоти або вертикальний круг або вертикаль світила — велике півколо небесної сфери, що проходить через зеніт, світило і надир.

Добова паралель

Добова паралель світила — малий круг небесної сфери, що проходить через світило, площина якого паралельна площині небесного екватора. Видимі добові рухи світил здійснюються по добових паралелях.

Круг нахилу

Круг нахилу світила — велике півколо небесної сфери, що проходить через полюси світу й світило.

Круг екліптичної широти

Круг екліптичної широти, або просто круг широти світила — велике півколо небесної сфери, що проходить через полюси екліптики і світило.

Круг галактичної широти

Круг галактичної широти світила — велике півколо небесної сфери, що проходить через галактичні полюси і світило.

Див. також

• Зодіак
• Системи небесних координат

Посилання

• MEASURING THE SKY A Quick Guide to the Celestial Sphere Jim Kaler, University of Illinois
• General Astronomy/The Celestial Sphere Wikibooks
• Heavens-Above — підбірка астрономічних інструментів для спостережень на нічному небі.
• WorldWide Telescope — комп'ютерний планетарій від Microsoft Research.