Дивлячись на міріади зірок в нічному небі людина замислюється про своє місце у Всесвіті. Популяризація астрономічних знань і загальний інтерес до астрології не заповнюють прогалини у знаннях про пристрій світобудови. І хоча всі вчили астрономію в школі, у цій статті нагадаємо про деяких основоположних поняттях: це небесний меридіан, небесний екватор і координати небесної сфери.

Передмова

Коли дивишся на зоряне небо, здається, що всі небесні об'єкти розташовані на поверхні сфери – гігантської і обертається в напрямку Заходу. Ще перші відомі нам астрономи Мусейону (Стародавній Єгипет, 296-270 роки нашої ери) Тимохарис і Аристилл позначили поняття небесної сфери і почали уточнення положення зірок на ній. Саме тоді зародилася наука сферика, яка займається вивченням видимого положення зірок і складанням зоряних каталогів і карток. І хоча ми знаємо, що уявлення про небесному зводі давніх помилково, але і сьогодні саме така модель найбільш зручна для опису зоряного неба.

Академічні поняття

Небесна сфера – це уявна гігантський купол довільного радіуса, внутрішня поверхня якого всипане зірками, які спостерігач бачить з Землі. Ця уявна сфера має цілий ряд точок і ліній, які допомагають зрозуміти рух і розташування небесних тел. Подібно географічним лініях координат на поверхні планети, небесна сфера також поділена відповідними лініями. Найвища точка сфери над головою спостерігача називається зенітом (протилежна точка - надіром), а нерухома вісь цієї сфери, називається віссю світу. Вона проходить через північний і південний полюси і через око спостерігача, і залишається абсолютно нерухомою. На дві півкулі перпендикулярно осі небесну сферу розділяє екватор, а коло, що проходить через полюси і зеніт, – це небесний меридіан. Коло небесної сфери, який утворюється при перетині її і горизонтальній площині, що проходить через око спостерігача перпендикулярно до прямовисної лінії в точці спостереження, – це істинний (математичний) горизонт.

Спостерігач і зірки

Вид небосхилу залежить від розташування спостерігача на поверхні планети. На Південному і Північному полюсах він побачить абсолютно різні зображення зоряного неба. Зірки і небесна сфера обертається навколо полюса світу: у випадку з Північним полюсом планети це зеніт Полярної зірки, а на Південному полюсі жодної яскравої зірки немає. Спостерігач, що знаходиться на екваторі планети, теоретично бачить обидва полюси світу і всі зірки. Але де б ми не спостерігали за зірками, головна лінія на небесній сфері - це небесний меридіан.

Взаємозв'язок площин

Меридіан, або коло, проведений через полюси і зеніт з надіром, перетинається з горизонтом в точках півночі і півдня. Лінія перетину площини небесного горизонту і меридіан – це полуденна лінія. Якщо провести лінію через центр сфери перпендикулярно полуденної, то вона перетне горизонт в точках заходу і сходу. Небесний екватор перетинається з горизонтом саме в цих точках і ділить сферу на північну і південну півкулі.

Кульмінації

Будь-яке світило проходить небесний меридіан два рази на добу. В найвищому положенні воно буде знаходиться на південь від полюса, а в самому нижньому – на північ. Явище проходження небесного меридіана називається світилом кульмінацією, верхній і нижній відповідно. Для спостереження кульмінацій використовуються пассажные інструменти - телескопи, які встановлені в його площині. Вісь світу відносно площини небесного меридіана розташована паралельно і до місцевого горизонту нахилена під кутом, що відповідає географічній широті місцевості спостереження. Планети проходять кульмінації двічі на добу, що і послужило орієнтирами для розвитку картографії небесної сфери.

Системи небесних координат

Навіщо людству потрібні всі ці лінії небесного меридіана? Вони використовуються в астрономії для визначення положення небесних тел. Існує безліч систем координат, які відрізняються вибором фундаментальної площини і точкою відліку. Але всі вони припускають завдання положення у вигляді двох кутових величин або дуг і називаються сферичними системами координат, а саме:

Горизонтальна топоцентрическая – центром є місцезнаходження спостерігача, фундаментальною – площину істинного горизонту.

Перша і друга екваторіальна, фундаментальна площину в даному випадку - це площина екватора.

Эклиптическая – фундаментальною площиною обрана площину екліптики (великого кола небесної сфери, по якому проходить річне переміщення Сонця).

Галактична – у цій системі основною є площину нашої Галактики.

Найбільш часто використовувані - це горизонтальна і екваторіальна системи.

Використання і застосування систем координат

Більшість сучасних комп'ютерних програм використовують для визначення положення світил горизонтальну топоцентрическую систему, дані для якої можуть бути отримані за допомогою угломерных приладів і при спостереженнях в телескоп на азимутальної установці. Екваторіальні системи частіше застосовуються при визначенні точного часу і при спостереженнях в телескоп на екваторіальному установці. Эклиптическая система використовується для розрахунку орбіт планет або Місяця. Проте найчастіше доводиться використовувати кілька систем. Наприклад, для розрахунку координат Місяця спочатку проводять розрахунки в екліптичній системі, потім перераховують дані в екваторіальній, а потім переходять до горизонтальної топоцентрической системі координат.

Якщо ви астроном-любитель

Навіть без спеціальних приладів відстань між небесними тілами можна оцінити, хоча і дуже приблизно. Так як спостерігач завжди знаходиться в центрі, а небо являє собою сферу, то всі відстані між об'єктами вимірюються у кутах. Повний коло відповідає 360 градусів. Можна наближено визначити кут, порівнюючи його з відстанню між пальцями витягнутої руки. Якщо необхідні більш точні дані для визначення місцезнаходження небесного об'єкта, використовують астрокомпас з прямокутною системою координат.

Небесні меридіани і астрологія

Що зірки змінюють своє положення в просторі, помітили ще стародавні жителі нашої планети. Однак найбільш помітний рух можна спостерігати у Сонця, Місяця, планет щодо далеких зірок, рух яких можна помітити при спостереженні за ними протягом століть. Стародавні спостерігачі в смузі близько 16 градусів уздовж екліптики виділили дванадцять сузір'їв, названі зодіакальними. Саме їм надавалося величезне значення астрологами. Але сьогодні, після століть, прецесія Землі змінила основні точки екліптики. І тринадцятим знаком, де можуть з'явитися Сонце і планети, стало сузір'я Змієносця (Ophiuchus), яке не є зодіакальним. Саме цьому зобов'язані всі скептичні зауваження в бік астрології. Але знаки зодіаку і сьогодні використовуються у астрономії для позначення сукупності зірок на небі небосхилі. Наприклад, одна з двох найважливіших точок на небесній сфері, де сонячна екліптика перетинає екватор, позначається знаком сузір'я Овен (Ophiuchus).

Підводячи підсумок

Спостереження за положенням зірок на небесній сфері зіграли свою роль у найбільших відкриттів людства. Прецесія і нутація Землі, аберації і паралакс зірок і сьогодні продовжують відігравати найважливішу роль у космонавтиці та астрономії. Знання небесних координат і небесного меридіана – це рішення задач вимірювання часу, визначення географічних координат на Землі, каталоги зірок. Крім того, ці знання дають інформацію про просторовому розподілі зірок, що використовується при вивченні руху природних і штучних небесних тіл і при постановці проблем у зоряної астрономії та астрофізики. Знання того, в яких точках небесний меридіан перетинається з лінією горизонту, багато в чому визначило розвиток науково-технічного прогресу людства з найдавніших часів його існування.