Система небесних координат

 
РЕФЕРАТ
 
з астрономії
 
на тему
 
 
«Системи небесних координат»
Виконав учень 11 класу «___»
середньої загальноосвітньої школи № _____
Прізвище І.О.
 
 
 
Москва, 2005
Зміст
1. Горизонтальна система небесних координат 3
2. Екваторіальна система небесних координат 4
3. Екліптичній система небесних координат 6
4. Галактична система небесних координат 7
5. Зміна координат при обертанні небесної сфери 8
6. Використання різних систем координат 8
Список використовуваної літератури 9

Системи небесних координат використовують в астрономії для опису положення світил на небі або точок на уявній небесній сфері . Небесні координати вводяться на геометрично правильної поверхні небесної сфери координатної сіткою, подібної сітці меридіанів і паралелей на Землі. Координатна сітка визначається двома площинами: площиною екватора системи і пов'язаними з ним двома полюсами, а також площиною початкового меридіана.
В астрономії застосовують кілька систем небесних координат, зручних для вирішення різних наукових і практичних завдань. При цьому використовуються відомі площині, кола та точки небесної сфери.
У залежності від стоїть завдання, може бути більш зручним використовувати ту або іншу систему. Найбільш часто використовуються горизонтальна і екваторіальні системи координат. Рідше - екліптичній, галактична та інші.

1. Горизонтальна система небесних координат

У горизонтальній системі небесних координат основним колом служить математичний, або істинний, горизонт, а координатою, аналогічної географічній широті, - висота світила (над горизонтом) h. Вона відраховується від площини горизонту зі знаком «плюс» у видимому півкулі небесної сфери і зі знаком «мінус» - у невидимому, під горизонтом; таким чином, висоти, так само як і широти на Землі, можуть приймати значення від + 90 до - 90 °. Круг небесної сфери, на якому всі точки мають рівні висоти, аналогічний географічній паралелі, називається Альмукантарат. Натомість висоти в астрономії часто використовується зенітна відстань z = 90 °-h. Геометрично зенітна відстань z представляє собою кут між напрямками на зеніт і на об'єкт; воно завжди позитивно і приймає значення в межах від 0 (для точки зеніту) до 180 ° (для точки надира).
Аналогом географічної довготи в горизонтальній системі координат служить азимут, що представляє собою двогранний кут між площиною вертикалі, що проходить через зеніт і розглянуту точку, і площиною небесного меридіана.
Оскільки обидві зазначені площині перпендикулярні площині математичного горизонту, мірою двогранного кута може служити відповідний кут між їх слідами в горизонтальній площині (альфа). У геодезії прийнято відлічувати азимути від напрямку на точку півночі за годинниковою стрілкою (через точки сходу, півдня і заходу) від 0 до 360 °. В астрономії азимути відраховують в тому ж напрямку, однак часто починаючи від точки півдня. Тим самим астрономічні та геодезичні азимути відрізняються один від одного на 180 °, тому важливо при вирішенні того чи іншого завдання на небесній сфері виявити, з яким саме азимутом доводиться мати справу.
Окремим випадком поняття «азимут» служать довго застосовувалися в мореплаванні і метеорології румби . У морській навігації окружність горизонту ділилася на 32 румба; в метеорології-на 16. Направлення на північ, схід, південь і захід називають головними румбами. Інші напрямки називаються по імені головних, наприклад: північно-захід або південний схід, відповідно, між північчю і заходом, півднем і сходом. Ще більш дробові румби іменують так: румб між північчю і північно-заходом називають північно-північно-заходом, між сходом і південним сходом - схід-південно-схід і т.д. Таким чином, румб є округленим значенням азимута.
2. Екваторіальна система небесних координат
 

В екваторіальній системі небесних координат вихідної площиною служить небесний екватор. Координатою, аналогічної географічній широті на Землі, в цьому випадку є схиляння світила, кут між напрямком на об'єкт і площиною небесного екватора. Схиляння відлічується за так званим вартовому колу від площини небесного екватора зі знаком «плюс» в північній півкулі небесної сфери і зі знаком «мінус» - у південному; воно може приймати значення в межах від + 90 до - 90 °. Геометричним місцем точок з рівними відмінами є добова паралель.
Інша координата в екваторіальній системі вводиться двома способами.
У першому випадку початковій площиною служить площину небесного меридіана місця спостережень; координата, аналогічна земної довготі, в цьому випадку називається годинним кутом і вимірюється в годинній мірі - годинах, хвилинах і секундах. Часовий кут відраховується від південної частини небесного меридіана в напрямку добового обертання неба до годинного кола світила. Внаслідок обертання небозводу часовий кут одного і того ж світила протягом доби змінюється в межах від 0 до 24 год Така система небесних координат носить назву першій екваторіальній. Часовий кут залежить не тільки від часу спостережень, але і від місця спостережень на земній поверхні.
У другому випадку початковій площиною служить площина, що проходить через вісь світу і точку весняного рівнодення, яка обертається разом з усією небесною сферою. Координата, аналогічна земної довготі, в цьому випадку називається прямим восxожденіем (альфа) і відраховується в годинній мірі в напрямку, протилежному напрямку обертання зоряного неба. Для різних світил вона має значення від 0 до 24 ч. Проте, на відміну від часових кутів, величина прямого сходження одного і того ж світила не змінюється внаслідок добового обертання небозводу і не залежить від місця спостережень на поверхні Землі. Нахили і прямі сходження називаються другий екваторіальній системою небесних координат. Ця система використовується в зоряних каталогах і на зоряних картах.
3. Екліптичній система небесних координат

У екліптичній системі основною площиною є площина екліптики . Щоб визначити положення світила, проводять через нього і полюс екліптики велике коло, який називається колом широти даного світила. Його дуга від екліптики до світила називається екліптичній широтою (або просто широтою). Широта є першою координатою в цій системі небесних координат (бета). Вона відраховується від 0 до 90 ° зі знаком «плюс» у бік північного полюса екліптики і зі знаком «мінус» у бік її південного полюса. Друга координата - екліптичній довгота (або просто довгота (ламбда); вона відраховується від площини, що проходить через полюси екліптики і точку весняного рівнодення, у напрямку річного руху Сонця і може приймати значення від 0 до 360 °. Координати зірок у екліптичній системі не змінюються в протягом доби і не залежать від місця спостережень.
Екліптичній система історично з'явилася раніше другої екваторіальній. Вона була зручною тому, що стародавні кутомірні інструменти, такі, наприклад, як армілярна сфера, були пристосовані для вимірювання безпосередньо екліптичних координат Сонця, планет і зірок. У зв'язку з цим екліптичній система є основою всіх старовинних зоряних каталогів і атласів зоряного неба.
4. Галактична система небесних координат
 
Галактична система небесних координат використовується для вивчення нашої Галактики, вона стала застосовуватися порівняно недавно. Основний площиною у ній служить площину галактичного екватора, тобто площину симетрії Чумацького Шляху. Галактичні широти b відраховуються на північ і на південь від екватора Галактики відповідно зі знаками «плюс» і «мінус». Галактичні довготи l відраховують в напрямку зростаючих прямих сходжень від площини, що проходить через полюси Галактики і точку перетину екватора Галактики з небесним екватором. Екліптичні і галактичні координати виходять шляхом обчислень з екваторіальних, що визначаються безпосередньо з астрономічних спостережень.
Системи небесних координат підрозділені також залежно від стану їх центру в просторі. Так, топоцентрічна називають систему небесних координат, центр якої знаходиться в якій-небудь точці на поверхні Землі. Якщо для вирішення поставленого завдання використовується система координат з центром в центрі Землі, то її називають геоцентричної системою небесних координат. Аналогічним чином систему з центром в центрі Місяця називають селеноцентричній, з центром в одній з планет - планетоцентрічна (або більш детально: для Марса - а р е о-центричної, для Венери - афро-центричної і т. п.). Система небесних координат з центром в центрі Сонця називається геліоцентричної.

5. Зміни координат при обертанні небесної сфери

Висота h, зенітна відстань z, азимут A і часовий кут t світил постійно змінюються внаслідок обертання небесної сфери, так як відлічуються від точок, не пов'язаних з цим обертанням.
Схиляння δ, полярне відстань p і пряме сходження α світил при обертанні небесної сфери не змінюються, але вони можуть змінюватися через рухів світил, не пов'язаних з добовим обертанням.

6. Використання різних систем координат

Горизонтальна система координат використовується для визначення напрямку на світило за допомогою кутомірних інструментів і при спостереженнях в телескоп , змонтований на азимутальній установці .
Перша екваторіальна система координат використовується для визначення точного часу і при спостереженнях в телескоп, змонтований на екваторіальній установці .
Друга екваторіальна система координат є загальноприйнятою в астрометрії . У цій системі складаються зоряні карти та описуються положення світил в каталогах.
Екліптичній система координат використовується в теоретичній астрономії при визначенні орбіт небесних тіл.

Список використаної літератури
Навчальна література:
1. Подобєд В.В. Фундаментальна астрометрія. Встановлення фундаментальної системи небесних координат. - М.: Наука, 1968 р.
2. Кліщенко А.П., Шупляк В.І. Астрономія. - М.: Нове знання, 2004 р.
3. Велика Радянська Енциклопедія (на CD)
Джерела мережі Інтернет:
1. www.astronet.ru
2. <