1 punto della sfera celeste sopra la testa dell'osservatore. La sfera celeste e i suoi principali elementi: punti, linee, piani

Tutti i corpi celesti si trovano a distanze insolitamente grandi e molto diverse da noi. Ma a noi sembrano ugualmente distanti e sembrano collocati su una sfera. Quando si risolvono problemi pratici nell'astronomia aeronautica, è importante conoscere non la distanza delle stelle, ma la loro posizione sulla sfera celeste al momento dell'osservazione.

La sfera celeste è una sfera immaginaria di raggio infinito, il cui centro è l'osservatore. Quando si esamina la sfera celeste, il suo centro è allineato con l'occhio dell'osservatore. Le dimensioni della Terra vengono trascurate, per questo il centro della sfera celeste viene spesso combinato con il centro della Terra. I luminari vengono applicati alla sfera nella posizione in cui sono visibili nel cielo in un dato momento da un dato punto di localizzazione dell'osservatore.

La sfera celeste ha una serie di punti, linee e cerchi caratteristici. Nella fig. 1.1, un cerchio di raggio arbitrario raffigura la sfera celeste, al centro della quale, designato dal punto O, si trova l'osservatore. Consideriamo gli elementi principali della sfera celeste.

La verticale dell'osservatore è una linea retta che passa per il centro della sfera celeste e coincide con la direzione del filo a piombo nel punto dell'osservatore. Lo Zenith Z è il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, situato sopra la testa dell'osservatore. Nadir Z" è il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, opposto allo zenit.

L’orizzonte vero N E S O è un cerchio massimo sulla sfera celeste, il cui piano è perpendicolare alla verticale dell’osservatore. L'orizzonte vero divide la sfera celeste in due parti: l'emisfero sopra l'orizzonte, in cui si trova lo zenit, e l'emisfero suborizzonte, in cui si trova il nadir.

L'asse mondiale PP" è una linea retta attorno alla quale avviene la rotazione giornaliera visibile della sfera celeste.

Riso. 1.1. Punti fondamentali, linee e cerchi della sfera celeste

L'asse del mondo è parallelo all'asse di rotazione della Terra e per un osservatore situato in uno dei poli della Terra coincide con l'asse di rotazione della Terra. L'apparente rotazione giornaliera della sfera celeste è un riflesso dell'effettiva rotazione giornaliera della Terra attorno al proprio asse.

I poli celesti sono i punti di intersezione dell'asse del mondo con la sfera celeste. Il polo celeste situato nella regione della costellazione dell'Orsa Minore è chiamato polo celeste Nord P, mentre il polo opposto è chiamato Polo Sud.

L'equatore celeste è un grande cerchio sulla sfera celeste, il cui piano è perpendicolare all'asse del mondo. Il piano dell'equatore celeste divide la sfera celeste nell'emisfero settentrionale, in cui si trova il Polo Celeste Nord, e nell'emisfero meridionale, in cui si trova il Polo Celeste Sud.

Il meridiano celeste, o meridiano dell'osservatore, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per i poli del mondo, zenit e nadir. Coincide con il piano del meridiano terrestre dell'osservatore e divide la sfera celeste negli emisferi orientale ed occidentale.

I punti nord e sud sono i punti di intersezione del meridiano celeste con l'orizzonte vero. Il punto più vicino al Polo Nord del mondo è chiamato punto nord dell'orizzonte reale C, e il punto più vicino al Polo Sud del mondo è chiamato punto sud S. I punti est e ovest sono i punti di intersezione dell'equatore celeste con l'orizzonte vero.

La linea di mezzogiorno è una linea retta nel piano dell'orizzonte vero che collega i punti nord e sud. Questa linea è chiamata mezzogiorno perché a mezzogiorno, secondo l'ora solare locale, l'ombra di un polo verticale coincide con questa linea, cioè con il vero meridiano di un dato punto.

I punti sud e nord dell'equatore celeste sono i punti di intersezione del meridiano celeste con l'equatore celeste. Il punto più vicino al punto meridionale dell'orizzonte è chiamato punto sud dell'equatore celeste, mentre il punto più vicino al punto settentrionale dell'orizzonte è chiamato punto nord

La verticale di un luminare, o cerchio di altitudine, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per lo zenit, il nadir e il luminare. La prima verticale è quella verticale che passa per i punti est e ovest.

Il cerchio di declinazione, o cerchio orario di un luminare, RMR, è un grande cerchio sulla sfera celeste, passante per i poli di myoa e del luminare.

Il parallelo quotidiano di un luminare è un piccolo cerchio sulla sfera celeste tracciato attraverso il luminare parallelo al piano dell'equatore celeste. L'apparente movimento quotidiano dei luminari avviene lungo paralleli giornalieri.

L'Almucantarat del luminare AMAG è un piccolo cerchio sulla sfera celeste disegnato attraverso il luminare parallelo al piano del vero orizzonte.

Gli elementi considerati della sfera celeste sono ampiamente utilizzati nell'astronomia aeronautica.

Un punto nel cielo che si trova verso l'alto, nella direzione di un filo a piombo, in ogni punto della superficie terrestre. In astronomia, oltre a questa geologia geografica, esiste anche quella geocentrica... Dizionario enciclopedico di Brockhaus ed Efron

Punti e linee della sfera celeste - come trovare l'almucantarato, dove passa l'equatore celeste, che è il meridiano celeste.

Cos'è la Sfera Celeste

Sfera celeste- un concetto astratto, una sfera immaginaria di raggio infinito, il cui centro è l'osservatore. In questo caso, il centro della sfera celeste è, per così dire, all’altezza degli occhi dell’osservatore (in altre parole, tutto ciò che vedi sopra la tua testa da orizzonte a orizzonte è proprio questa sfera). Tuttavia, per comodità di percezione, possiamo considerare il centro della sfera celeste e il centro della Terra; in questo non vi è alcun errore. Le posizioni delle stelle, dei pianeti, del Sole e della Luna sono tracciate sulla sfera nella posizione in cui sono visibili nel cielo in un determinato momento nel tempo da un dato punto di localizzazione dell'osservatore.

In altre parole, pur osservando la posizione delle stelle sulla sfera celeste, noi, trovandoci in diversi luoghi del pianeta, vedremo costantemente un'immagine leggermente diversa, conoscendo i principi del “funzionamento” della sfera celeste, guardando il cielo notturno possiamo facilmente orientarci utilizzando una tecnologia semplice. Conoscendo la vista dall'alto nel punto A, la confronteremo con la vista del cielo nel punto B e, in base alle deviazioni dei punti di riferimento familiari, saremo in grado di capire dove ci troviamo esattamente adesso.

Da tempo le persone hanno escogitato una serie di strumenti per semplificare il nostro compito. Se si naviga nel globo “terrestre” utilizzando semplicemente latitudine e longitudine, tutta una serie di elementi simili – punti e linee – vengono forniti anche per il globo “celeste” – la sfera celeste.

La sfera celeste e la posizione dell'osservatore. Se l'osservatore si muove, l'intera sfera a lui visibile si muoverà.

Elementi della sfera celeste

La sfera celeste ha una serie di punti, linee e cerchi caratteristici; consideriamo gli elementi principali della sfera celeste.

Osservatore verticale

Osservatore verticale- una linea retta passante per il centro della sfera celeste e coincidente con la direzione del filo a piombo nel punto dell'osservatore. Zenit- il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, situato sopra la testa dell'osservatore. Nadir- il punto di intersezione della verticale dell'osservatore con la sfera celeste, opposto allo zenit.

Vero orizzonte- un grande cerchio sulla sfera celeste, il cui piano è perpendicolare alla verticale dell'osservatore. L’orizzonte vero divide la sfera celeste in due parti: emisfero sopra l'orizzonte, in cui si trova lo zenit, e emisfero suborizzontale, in cui si trova il nadir.

Axis mundi (asse terrestre)- una linea retta attorno alla quale avviene la rotazione giornaliera visibile della sfera celeste. L'asse del mondo è parallelo all'asse di rotazione della Terra e per un osservatore situato in uno dei poli della Terra coincide con l'asse di rotazione della Terra. L'apparente rotazione giornaliera della sfera celeste è un riflesso dell'effettiva rotazione giornaliera della Terra attorno al proprio asse. I poli celesti sono i punti di intersezione dell'asse del mondo con la sfera celeste. Viene chiamato il polo celeste, situato nella regione della costellazione dell'Orsa Minore Polo Nord mondo, e si chiama il polo opposto Polo Sud.

Cerchio massimo della sfera celeste, il cui piano è perpendicolare all'asse del mondo. Il piano dell'equatore celeste divide la sfera celeste in emisfero nord, in cui si trova il Polo Nord, e emisfero sud, dove si trova il Polo Sud.

Oppure il meridiano dell'osservatore è un grande cerchio sulla sfera celeste, che passa per i poli del mondo, lo zenit e il nadir. Coincide con il piano del meridiano terrestre dell'osservatore e divide la sfera celeste in orientale E emisfero occidentale.

Punti nord e sud- il punto di intersezione del meridiano celeste con l'orizzonte vero. Il punto più vicino al Polo Nord del mondo è chiamato punto nord dell'orizzonte reale C, e il punto più vicino al Polo Sud del mondo è chiamato punto sud S. I punti est e ovest sono i punti di intersezione dell'equatore celeste con l'orizzonte vero.

Linea di mezzogiorno- una linea retta nel piano dell'orizzonte vero che collega i punti nord e sud. Questa linea è chiamata mezzogiorno perché a mezzogiorno, secondo l'ora solare locale, l'ombra di un polo verticale coincide con questa linea, cioè con il vero meridiano di un dato punto.

I punti di intersezione del meridiano celeste con l'equatore celeste. Viene chiamato il punto più vicino al punto meridionale dell'orizzonte punto sud dell'equatore celeste, e il punto più vicino al punto settentrionale dell'orizzonte è punto nord dell'equatore celeste.

Verticale del luminare

Verticale del luminare, O cerchio di altezza, - un grande cerchio sulla sfera celeste, che passa per lo zenit, il nadir e il luminare. La prima verticale è quella verticale che passa per i punti est e ovest.

Cerchio di declinazione, o , è un grande cerchio sulla sfera celeste, che passa attraverso i poli del mondo e il luminare.

Piccolo cerchio sulla sfera celeste tracciato attraverso un luminare parallelo al piano dell'equatore celeste. L'apparente movimento quotidiano dei luminari avviene lungo paralleli giornalieri.

Luminari dell'Almucantarat

Luminari dell'Almucantarat- un piccolo cerchio sulla sfera celeste tracciato attraverso il luminare parallelo al piano dell'orizzonte vero.

Tutti gli elementi della sfera celeste sopra menzionati vengono utilizzati attivamente per risolvere problemi pratici di orientamento nello spazio e determinare la posizione dei luminari. A seconda dello scopo e delle condizioni di misurazione, vengono utilizzati due sistemi diversi coordinate celesti sferiche.

In un sistema, il luminare è orientato rispetto al vero orizzonte e si chiama questo sistema, e nell'altro, rispetto all'equatore celeste e si chiama.

In ciascuno di questi sistemi, la posizione della stella sulla sfera celeste è determinata da due quantità angolari, così come la posizione dei punti sulla superficie terrestre è determinata utilizzando la latitudine e la longitudine.

Origine

Parola zenit deriva da una lettura imprecisa dell'espressione araba سمت الرأس ( Samt ar-ra's), che significa "direzione verso la testa" o "percorso sopra la testa". Nel Medioevo, durante il XIV secolo, questa parola arrivò in Europa attraverso il latino e, forse, attraverso lo spagnolo antico. È stato abbreviato in sam("direzione") - sam e con errori di ortografia trasformati in senite - senit. Tramite la parola francese antico e inglese medio senite finalmente trasformato in una parola moderna nel XVII secolo zenit .

Rilevanza e utilizzo

Il concetto di "zenit" è utilizzato nei seguenti contesti scientifici:

• Serve come direzione di misurazione angolo zenitale, che è la distanza angolare tra la direzione dell'oggetto che ci interessa (ad esempio, una stella) e lo zenit locale rispetto al punto per il quale è determinato lo zenit.
• Definisce uno degli assi del sistema di coordinate orizzontali in astronomia.

Pertanto, è collegato ai concetti degli elementi della sfera celeste: un filo a piombo e un cerchio dell'altezza del luminare.

A rigor di termini, lo zenit è solo circa associato al piano meridiano locale, poiché quest'ultimo è definito in termini di caratteristiche rotazionali dell'astro e non in termini del suo campo gravitazionale. Coincidono solo per un corpo di rivoluzione simmetrico ideale. Per la Terra, l'asse di rotazione non ha una posizione fissa (ad esempio, a causa dei continui movimenti dell'acqua dell'oceano e di altre risorse idriche), e la direzione verticale locale, determinata attraverso il campo gravitazionale, essa stessa cambia direzione nel tempo (per esempio, a causa delle maree lunari e solari e delle basse maree).

A volte il termine zenit si riferisce al punto più alto raggiunto da un corpo celeste (Sole, Luna, ecc.) durante il suo movimento orbitale apparente rispetto a un dato punto di osservazione. Tuttavia, il Grande Dizionario Astronomico fornisce la seguente definizione di zenit:

Il punto della sfera celeste situato direttamente sopra la testa dell'osservatore. Lo zenit astronomico è formalmente definito come l'intersezione di un filo a piombo con la sfera celeste. Lo zenit geocentrico è l’intersezione con la sfera celeste di una linea che va dal centro della Terra attraverso il punto in cui si trova l’osservatore. Lo zenit geodetico si trova su una linea normale all'ellissoide o allo sferoide geodetico nella posizione dell'osservatore.

Pertanto, se applicato, ad esempio, al Sole, lo zenit può essere raggiunto solo a basse latitudini.

La sfera celeste è una superficie sferica immaginaria di raggio arbitrario, al centro della quale si trova l'osservatore. Vengono proiettati i corpi celesti sfera celeste.

A causa delle piccole dimensioni della Terra, rispetto alla distanza delle stelle, gli osservatori situati in diversi punti della superficie terrestre possono essere considerati in centro della sfera celeste. In realtà in natura non esiste alcuna sfera materiale che circonda la Terra. I corpi celesti si muovono nello sconfinato spazio cosmico a distanze molto diverse dalla Terra. Queste distanze sono inimmaginabilmente grandi, la nostra vista non è in grado di valutarle, quindi per una persona tutti i corpi celesti sembrano ugualmente distanti.

Nel corso dell'anno, il Sole descrive un grande cerchio sullo sfondo del cielo stellato. Il percorso annuale del Sole attraverso la sfera celeste è chiamato eclittica. Muoversi eclittica. Il sole attraversa due volte l'equatore celeste nei punti equinoziali. Ciò accade il 21 marzo e il 23 settembre.

Il punto della sfera celeste che rimane immobile durante il movimento quotidiano delle stelle è convenzionalmente chiamato polo nord celeste. Il punto opposto della sfera celeste è chiamato polo celeste sud. I residenti dell'emisfero settentrionale non lo vedono, perché si trova sotto l'orizzonte. Un filo a piombo che passa attraverso l'osservatore interseca il cielo sovrastante nel punto zenit e nel punto diametralmente opposto, chiamato nadir.

L'asse di rotazione apparente della sfera celeste, che collega entrambi i poli del mondo e passa attraverso l'osservatore, è chiamato asse del mondo. All'orizzonte sotto si trova il polo nord celeste punto Nord, il punto diametralmente opposto ad esso è punto sud. Punti est e ovest si trovano sull'orizzonte e sono a 90° dai punti nord e sud.

Si forma un piano passante per il centro della sfera perpendicolare all'asse del mondo piano dell'equatore celeste, parallelo al piano dell'equatore terrestre. Il piano del meridiano celeste passa per i poli del mondo, i punti del nord e del sud, lo zenit e il nadir.

Coordinate celesti

Viene chiamato un sistema di coordinate in cui il riferimento è fatto dal piano equatoriale equatoriale. Viene chiamata la distanza angolare della stella dall'equatore celeste, che varia da -90° a +90°. Declinazione considerato positivo a nord dell'equatore e negativo a sud. è misurato dall'angolo tra i piani dei cerchi massimi, uno dei quali passa attraverso i poli del mondo e un dato luminare, il secondo - attraverso i poli del mondo e il punto dell'equinozio di primavera che giace sull'equatore.

Coordinate orizzontali

La distanza angolare è la distanza tra gli oggetti nel cielo, misurata dall'angolo formato dai raggi che arrivano all'oggetto dal punto di osservazione. La distanza angolare della stella dall'orizzonte è chiamata altezza della stella sopra l'orizzonte. La posizione del luminare rispetto ai lati dell'orizzonte è chiamata azimut. Il conteggio viene effettuato da sud in senso orario. Azimut e l'altezza della stella sopra l'orizzonte si misura con un teodolite. Le unità angolari esprimono non solo le distanze tra gli oggetti celesti, ma anche le dimensioni degli oggetti stessi. La distanza angolare del polo celeste dall'orizzonte è pari alla latitudine geografica della zona.

L'altezza dei luminari al culmine

I fenomeni del passaggio dei luminari attraverso il meridiano celeste sono detti culminazioni. Il culmine inferiore è il passaggio dei luminari attraverso la metà settentrionale del meridiano celeste. Il fenomeno del passaggio di un luminare attraverso la metà meridionale del meridiano celeste è chiamato culmine superiore. Il momento del culmine superiore del centro del Sole è chiamato mezzogiorno vero, mentre il momento del culmine inferiore è chiamato mezzanotte vera. L'intervallo di tempo tra i climax - mezza giornata.

Per i luminari che non tramontano entrambe le culminazioni sono visibili sopra l'orizzonte, per quelli che salgono e che tramontano climax inferiore si verifica sotto l'orizzonte, sotto il punto nord. Ogni stella culmina in una data zona si trova sempre alla stessa altezza sull'orizzonte, perché la sua distanza angolare dal polo celeste e dall'equatore celeste non cambia. Il Sole e la Luna cambiano altitudine di
che loro culminare.