Системы небесных координат

1. Системы небесных координат

1

2.

► Раздел астрономии, в котором вводят
системы астрономических координат и
определяют положения и скорости движения
небесных тел по отношению к этим
системам, называют астрометрией. Это
самая древняя часть астрономии.
2

3.

C
x r cos cos
P
z
y r sin cos
r
φ
O
x
A
y
B
z r sin
λ
x, y, z − прямоугольные координаты точки Р
r , , − сферические координаты точки Р
3

4. Горизонтальная система координат

► При построении любой системы небесных
координат на небесной сфере выбирается
большой круг (основной круг системы
координат) и две диаметрально
противоположные точки на оси,
перпендикулярной к плоскости этого круга
(полюса системы координат).
4

5.

► В качестве основного круга горизонтальной системы
координат принимают истинный горизонт, полюсами
служат зенит (Z) и надир (Z1), через которые проводятся
большие полукруги, называемые кругами высоты или
вертикалами.
Z
Зенит
M
Небесное светило
Истинный горизонт
S
N
Вертикал
Надир
Z1
5

6.

► Мгновенное положение светила M относительно
горизонта и небесного меридиана определяется двумя
координатами: высотой (h) и азимутом (A), которые
называются горизонтальными.
Z
Зенитное расстояние
0° ≤ h ≤ 90°
M
0° ≤ A ≤ 360°
Высота
h
z = 90° - h
S
N
M1 A
Азимут
Z1
6

7.

► В течение суток азимут и высота светил непрерывно
меняются. Поэтому горизонтальная система координат
непригодна для составления звездных карт и каталогов.
Для этой цели нужна система, в которой вращение небесной
7
сферы не влияет на значения координат светил.

8.

Фрагмент видеозаписи звездного неба
Если присмотреться, то можно увидеть метеорчики, спутники и самолеты.
Яркая точка справа - туманность Андромеда.
Светлая область в центре - Млечный путь.
8

9. Экваториальная система координат

Для неизменности сферических координат
нужно, чтобы координатная сетка вращалась
вместе с небесной сферой. Этому условию
удовлетворяет экваториальная система
координат.
9

10.

Основная плоскость в этой системе – небесный
экватор, а полюса – северный и южный полюсы
мира.
Северный полюс мира
Небесный экватор
Южный полюс мира
10

11.

Через полюса проводятся большие полукруги,
называемые кругами склонения, а параллельно
плоскости экватора – небесные параллели.
Небесная параллель
Круг склонения
11

12.

Положение светила в экваториальной системе
координат отсчитывается по кругу склонения
(склонение ) и по небесному экватору (прямое
восхождение ). Точкой отсчета координаты
служит точка весеннего равноденствия .
Северный полюс
эклиптики
ε
Эклиптика
Π
Наклонение
эклиптики
Небесный
экватор
ε
Южный полюс
эклиптики
Π1
Точка весеннего
равноденствия 12

13.

Круг склонения, проходящий через точку весеннего равноденствия
называется равноденственным колюром. Прямое восхождение есть угол
при полюсе мира между равноденственным колюром и кругом склонения,
проходящим через светило. Склонение – это угловое расстояние светила
от небесного экватора.
Круг склонения
M
Равноденственный
колюр
Склонение
Небесный
экватор
Точка весеннего
равноденствия
Прямое восхождение
13

14.

Экваториальные координаты звезд имеют большое
практическое применение: по ним создают звездные
карты и каталоги, определяют географические
координаты пунктов земной поверхности,
осуществляют ориентировку в космическом
пространстве, проверяют время, изучают вращение
Земли и т.д.
14

15.

Высота полюса мира над горизонтом
определяется географической широтой
места наблюдения
Поэтому, приближенно географическую
широту места наблюдения можно
определить, измерив высоту
Полярной звезды.
15

16.

Высота светила в верхней кульминации
h – высота светила
hp– высота полюса мира
φ – географическая широта
δ – склонение
hp=φ
h
φ δ
90-φ
16

17.

Суточное движение светил на Северном полюсе Земли и средних широтах
17

18.

Суточное движение светил на экваторе Земли и средних широтах
18

19.

Вид суточного движения светил на широте Мурманска
19

20.

Земля движется по орбите вокруг Солнца в течение года.
Земная ось наклонена к плоскости земной орбиты под углом 66,56˚
и сохраняет свое направление в пространстве неизменным.
Вследствие этих причин периодически изменяются условия освещения
и обогрева земных полушарий, т. е. происходит смена сезонов года.
Отвесные солнечные лучи дают света и тепла больше, чем наклонные лучи.
20

21. Географические координаты

Положение точки определяется широтой (р) и долготой (А.).
Широта - это угол между точкой и экватором вдоль
меридиана. Она изменяется от -90 ° (южный полюс) до
+90 ° (северный полюс).
Долгота - это угол в плоскости экватора между меридианом
точки и главным (нулевым) меридианом, проходящим
через Гринвич (Англия).
Она изменяется от -180° (западная долгота) до +180°
21
(восточная долгота).

22. Астролябия

Астролябия предназначалась для
определения высота стояния
небесных тел, так как, зная высоту
и точное время, можно было
определить широту, на которой
находится судно.
Астролябия состояла из сбалансированного металлического кольца с нанесенными на
нем отметками, в центре которого находилась свободно вращающаяся планка с
визиром (диоптр). Визир при повороте отсчитывал градусы, что позволяло измерять
угол подъема солнца или звезд.
22

23. Компас и секстант

Секстант используется для
прямого измерения вертикального
угла между горизонтом и выбранным
для определения местонахождения
судна небесным телом, а с другой
стороны — для измерения
горизонтального угла при решении
наземных навигационных задач
23

24. Спутниковая система навигации (GPS - Global Positioning System)

Спутниковая система навигации (GPS Global Positioning System)
позволяет в любом месте Земли, при любой погоде,
а также в космическом пространстве вблизи
планеты определить местоположение и скорость
объектов.
Для определения координат и высоты приёмника,
используются сигналы как минимум с трёх
спутников.
Расстояние вычисляется по времени задержки
распространения сигнала от посылки его
спутником до приёма антенной GPS-приёмника
24