Как найти высоту светила в верхней

Как решать задачи по
астрономии.

На примере решения задачи «Определение высоты светила в верхней
кульминации».

Работу выполнила Савина Галина Игоревна,
МОУ «Рамешковская СОШ».

Теория.

Небесная сфера – воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются
небесные светила.

Отвесная линия (или вертикальная линия) – прямая, проходящая через центры Земли и 
небесной сферы.

Зенит  (Z) — точка над головой наблюдателя.

Надир   (Z`)– диаметрально противоположная точка зениту.

Истинный
(математический) горизонт – большой круг небесной
сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии.

Ось мира – ось видимого вращения небесной сферы, параллельная оси Земли.

Северный полюс  мира
(Р)- точка пересечения оси мира и небесного меридиана,
расположенная выше линии горизонта.

Южный полюс мира
(Р`)- точка пересечения оси мира и небесного меридиана,
расположенная ниже линии горизонта.

Точка севера (N) – точка
пересечения небесного меридиана и истинного горизонта, расположенная ближе к
северному полюса мира.

Точка юга (S) –  точка пересечения небесного меридиана и
истинного горизонта, расположенная ближе к южному полюсу мира.

Высота  светила
h —  дуга вертикала светила от плоскости
математического горизонта до направления на светило. Высоты отсчитываются в
пределах от 0° до +90° к зениту и
от 0° до −90° к надиру.

Географическая
широта равна высоте полюса мира.

Склонение (δ)   –   координата экваториальной
системы координат. Равняется угловому расстоянию на небесной
сфере от плоскости небесного
экватора до светила.  Склонение положительно к северу от небесного
экватора и отрицательно к югу.   Измеряется в градусах, угловых минутах,
угловых секундах.

Кульминация — прохождение светила через меридиан.

В верхней кульминации высота
светила h максимальна, в нижней кульминации – минимальна.
Промежуток между кульминациями светил равен 12 часам (половине суток).

Задача.

На какой высоте в Киеве (φ=50⁰) происходит верхняя
кульминация звезды Антарес (δ= -26⁰)?

Решение

1.    
Внимательно прочитайте условие задачи и уясните основной вопрос.

В требуемой
задаче необходимо найти высоту звезды h, которая находится в верхней кульминации. Здесь
задана положительная географическая широта  и отрицательное склонение звезды .

2.    
Произведите краткую запись условия задачи с помощью общепринятых
буквенных обозначений.

Дано:

φ=+50°

= — 26°

кульминация верхняя.

Найти: δ.

3.    
Выполните рисунок к
задаче.

Нарисуйте небесную сферу
в проекции

 на плоскость небесного меридиана.

Покажите на рисунке линии
и точки: горизонт SN, отвесную линию ZZ^‘, зенит Z, надирZ^‘, север N, юг S.

4.    
Покажите на рисунке известные по условию астрономические величины
(склонение, высота светила, широта).

В данной задаче  широта
местности  положительна, значит,  на рисунке её отсчитываем  вверх от севера
математического горизонта. Через полученный полюс, проводят ось мира и строят
перпендикулярно ей небесный экватор.

По условию склонение отрицательно
и светило в верхней  кульминации, то на рисунке его отсчитаем вниз от точки Q.

5.Составьте на основе
геометрического рисунка  формулу в общем виде связывающую понятия склонение,
высота и широта, необходимую для решения задачи.

Из геометрических
построений определён угол 90⁰.

Из геометрических
построений составлена формула, связывающая δ,φ
и h:   90⁰—φ=δ+h .

Отсюда: h=90⁰—φ—δ

6.Все астрономические
величины подставляются в полученную формулу в абсолютном виде (без учёта
знака), так как знак величины учитывается при построении.

h=90⁰-50⁰-26⁰

7.Произведите вычисления
с заданной точностью.

h=90⁰-50⁰-26⁰=14⁰

8.Запишите ответ в
требуемой форме.

Ответ: h= 14⁰.

Рассмотрим задачи на определение высоты звезд на небесной сфере. Небесной сферой мы называем представление о небе как о пустом глобусе с нашей планетой в центре и небесными объектами на его внутренней поверхности. Оно пришло к нам из древности и остается удобным. Когда мы смотрим на звезды, можно вообразить, что мы находимся внутри такого глобуса, внутри небесной сферы.

Так как земля вращается, то небесная сфера перемещается относительно поверхности земли: нам кажется, что звезды двигаются вокруг нас. При этом можно заметить, что некоторые из них восходят и заходят, то есть мы их то видим, то нет, а некоторые мы все время видим, только в разных частях небосклона. Есть и такие, о существовании которых мы знаем по книгам и картинкам  созвездий, но никогда не видели: просто они находятся «под» земным шаром, а мы, как наблюдатели, «сверху», и шар планеты заслоняет от нас такие звезды и созвездия.

Зенитом называется точка, расположенная прямо над головой наблюдателя. Математическим горизонтом называется большой круг небесной сферы, все точки которого отстоят от зенита на 90 градусов (вершиной угла будет сам наблюдатель).

Как на земле можно найти любую точку по ее координатам (зная широту и долготу места), так и на небесную сферу нанесли воображаемую сетку. Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира.  Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы и почти точно совпадает с  Полярной звездой, южный — в созвездии Октант. Полюсы мира соединены на небесной сфере линиями (окружностями), называемыми небесными меридианами подобно воображаемым линиям меридианов на земле. Один из этих меридианов проходит через зенит. Горизонтальные воображаемые линии – окружности, параллельные экватору, называются параллелями так же, как и параллели на земле.

На земле широту отсчитывают от экватора. Экватор является нулевой широтой и точкой отсчета. На небе

сной сфере «широту» отсчитывают от небесного экватора, и называют склонением. На рисунке показана звезда, склонение которой равно +30 градусам.

«Долготу» на небесной сфере отсчитывают от точки весеннего равноденствия и называют прямым восхождением. У нашей звезды прямое восхождение равно .

Еще раз рассмотрим рисунок

На нем хорошо видны «траектории» звезд. Звезды, имеющие на этом рисунке склонения от до никогда не заходят, а со склонениями от до — наоборот, никогда не восходят.

Земной шар вращается вокруг солнца. Плоскость, в которой движется планета в своем годовом обходе вокруг светила, называется плоскостью эклиптики. На небесной сфере это плоскость, в которой движется солнце. Но планета вращается и вокруг своей оси, и эта ось наклонена к плоскости эклиптики под углом в 23 градуса. Именно по этой причине солнечные лучи падают на Землю под разными углами. Точка весеннего равноденствия – положение солнца, когда оно пересекает небесный экватор, переходя из южной половины небесной сферы в северную.

Теперь поговорим о том, что такое высота светила.

Высота светила — угол между направлением на центр светила и плоскостью истинного горизонта. Отсчитывается в обе стороны от горизонта от 0 до со знаком (+), если светило над горизонтом, и (-), если оно под горизонтом.

Кульминация— прохождение центра светила через небесный меридиан в процессе его суточного движения. Иначе — прохождение центром светила точки пересечения суточной параллели светила и небесного меридиана.

В течение суток все светила дважды пересекают небесный меридиан. Различают верхнюю и нижнюю кульминации светила. В верхней кульминации высота светила наибольшая, а в нижней — наименьшая.  Для незаходящих светил обе кульминации происходят над горизонтом. Для восходящих и заходящих светил верхняя кульминация происходит над горизонтом, а нижняя под горизонтом. У невосходящих светил обе кульминации происходят под горизонтом и они недоступны наблюдениям.

На рисунке желтым показаны звезды в верхней кульминации, а красным – в нижней.

В каждом месте земной поверхности высота полюса мира всегда равна географической широте этого места, т. е. . Угол между полуденной линией и плоскостью небесного экватора равен .

Теперь нарисуем расположение звезды в случае и в случае . Из рисунка видно, как определить высоту звезды в обоих случаях для верхней кульминации.

Для нижней кульминации светила

И еще один рисунок, поясняющий, что такое зенитное расстояние.

Теперь попробуем решать задачи. Необходимо просто применять элементарные геометрические знания и помнить: высота не может быть больше 90 градусов по модулю, но может быть отрицательной.

Задача 1.

Определите высоту звезды Капеллы ( Возничего) в верхней кульминации на северном полярном круге (). Склонение Капеллы .

В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 4558.

В этой задаче , поэтому

Ответ: , в бланк запишем 6925.

Задача 2.

Определите высоту звезды Капеллы ( Возничего)  в нижней кульминации на северном полярном круге (). Склонение Капеллы .

В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 4558.

Для нижней кульминации считаем по формуле:

Ответ: , в бланк запишем 2231.

Задача 3.

На какой минимальной географической широте звезда Капелла ( Возничего)  не заходит за горизонт? Склонение Капеллы .

В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 4558.

Рассмотрим рисунок для нижней кульминации. Если высота светила будет положительна, тогда звезда не зайдет. Следовательно, необходимо, чтобы

Ответ: звезда не заходит севернее широты . В бланке ответ 4402.

Задача 4.

Определите полуденную высоту Солнца в Петрозаводске () в день летнего солнцестояния. В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 6147.

Так как склонение Солнца в день летнего солнцестояния равно (что меньше широты Петрозаводска), то

Ответ: , в бланк запишем 5140.

Задача 5.

Определите полуденную высоту Солнца в Петрозаводске ()  в день зимнего солнцестояния.

В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 6147.

Так как склонение Солнца в день зимнего солнцестояния равно (что меньше широты Петрозаводска), то

Ответ: , в бланк запишем 446.

Задача 6.

В некоторой местности в день летнего солнцестояния в полдень Солнце находится на юге на высоте . Определите полуденную высоту Солнца в этой местности в день зимнего солнцестояния.

В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо укажите 7250.

В день летнего солнцестояния склонение Солнца равно , а в день зимнего сонцестояния — . Солнце на Юге, следовательно, .

Сначала , или

В день зимнего солнцестояния также , поэтому

Ответ: , в бланке запишем 2556.

Задача 7.

Сириус ( Б. Пса) был в верхней кульминации на высоте . Чему равна широта места наблюдения?

Склонение Сириуса . Тогда

Ответ: .

Обновлено: 28.05.2023

Высота светила в верхней кульминации — h = 90° – φ + δ.

Высота светила в нижней кульминации — h = φ + δ – 90°.

Закон отражения света — α = β.

Закон Снеллиуса преломления света

Формула сферического зеркала

Формула тонкой линзы

Увеличение телескопа

Проницающая сила телескопа — m = 2,1 + 5 lgD (мм).

Угловое разрешение телескопа

Закон Планка — E = hν

Освещенность — Е = Φ/S.

Освещенность и звездная величина

Закон Стефана – Больцмана — ε = σT 4 .

Закон Вина

Продольный эффект Доплера

Продольный эффект Доплера (релятивистский случай)

Закон всемирного тяготения

Ускорение свободного падения на поверхности Земли — g = 9,78 • (1 + 0,0053 sin φ).

Напряженность гравитационного поля внутри однородной Земли

Преобразования Галилея

Преобразования Лоренца

Релятивистский эффект замедления времени

Релятивистский эффект уменьшения продольных размеров

Релятивистская масса тела

Кинетическая энергия

Потенциальная энергия в поле тяжести

Закон сохранения энергии в поле тяжести

Первая космическая скорость

Вторая космическая скорость

Большая полуось орбиты

Малая полуось орбиты

Третий закон Кеплера

Уравнение Мещерского

Формула Циолковского

Радиус геостационарной орбиты

Поворот при гравитационном маневре

Правило Тициуса-Боде — а = 0,1•(3•2 n–2 + 4) а.е.

Абсолютная звездная величина — M = m + 5 – 5 lg R.

Светимость звезды — L = βT 4 •4βR 2 .

ВЫСОТА́, в астрономии — одна из координат небесного светила в системе горизонтальных координат (см. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ) ; обозначается h, измеряется дугой круга высоты (большого круга небесной сферы, проходящего через зенит и надир) между математическим горизонтом и светилом (от 0 до +90 °).

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое «ВЫСОТА (в астрономии)» в других словарях:

ВЫСОТА — • ВЫСОТА, в астрономии угловое расстояние от небесного тела до горизонта наблюдателя. Измеряется в градусах от 0 (на линии горизонта) до 90 (в зените) по БОЛЬШОМУ КРУГУ, проходящему через данное тело и зенит. Если объект расположен ниже горизонта … Научно-технический энциклопедический словарь

ВЫСОТА — в астрономии одна из координат небесного светила в системе горизонтальных координат; обозначается h, измеряется дугой круга высоты (большого круга небесной сферы, проходящего через зенит и надир) между математическим горизонтом и светилом (от 0… … Большой Энциклопедический словарь

ВЫСОТА — 1) ВЫСОТА в астрономии см. Небесные координаты. 2) ВЫСОТА в геометрии отрезок перпендикуляра, опущенного из вершины геом. фигуры (напр., треугольника, трапеции, пирамиды, конуса) на её основание (или продолжение основания), а также длина этого… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Высота (значения) — Высота размер или расстояние в вертикальном направлении. Другие значения: В астрономии: Высота светила угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило. В военном деле: Высота возвышенность рельефа. В… … Википедия

Высота — одна из координат небесного светила в системе горизонтальных координат; обозначается h, измеряется дугой круга высоты между горизонтом и светилом (от 0˚ до +90˚ к зениту и от 0˚ до 90˚ к надиру). 1) В астрономии одна из координат небесного… … Астрономический словарь

НИИ астрономии Харьковского национального университета — Научно исследовательский институт астрономии Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина Оригинал названия Науково дослідний інститут астрономії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна Тип астрономическая… … Википедия

Координаты в астрономии — величины, посредством которых определяют положение небесных светил, относительно некоторых прилично избранных плоскостей, линий и точек. Так, относя положение светила к местному горизонту, употребляют высоту и азимут; относя к плоскости небесного … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

горизонтальные координаты — в астрономии, зенитное расстояние z небесного светила (иногда высота h светила) и азимут А. * * * ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ, в астрономии зенитное расстояние (см. ЗЕНИТНОЕ РАССТОЯНИЕ) z небесного светила (иногда высота… … Энциклопедический словарь

заход небесного светила — момент исчезновения небесного светила за горизонтом, когда высота светила равна 0º. * * * ЗАХОД НЕБЕСНОГО СВЕТИЛА ЗАХОД НЕБЕСНОГО СВЕТИЛА, момент исчезновения небесного светила за горизонтом, когда высота (см. ВЫСОТА (в астрономии)) светила равна … Энциклопедический словарь

ЗЕНИТ (в географии) — ЗЕНИТ (от араб. земт, букв. путь, направление), верхняя точка пересечения отвесной линии с небесной сферой. Высота (см. ВЫСОТА (в астрономии)) зенита над горизонтом равна 90° … Энциклопедический словарь

Рассмотрим задачи на определение высоты звезд на небесной сфере. Небесной сферой мы называем представление о небе как о пустом глобусе с нашей планетой в центре и небесными объектами на его внутренней поверхности. Оно пришло к нам из древности и остается удобным. Когда мы смотрим на звезды, можно вообразить, что мы находимся внутри такого глобуса, внутри небесной сферы.

Зенитом называется точка, расположенная прямо над головой наблюдателя. Математическим горизонтом называется большой круг небесной сферы, все точки которого отстоят от зенита на 90 градусов (вершиной угла будет сам наблюдатель).

Как на земле можно найти любую точку по ее координатам (зная широту и долготу места), так и на небесную сферу нанесли воображаемую сетку. Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы и почти точно совпадает с Полярной звездой, южный — в созвездии Октант. Полюсы мира соединены на небесной сфере линиями (окружностями), называемыми небесными меридианами подобно воображаемым линиям меридианов на земле. Один из этих меридианов проходит через зенит. Горизонтальные воображаемые линии – окружности, параллельные экватору, называются параллелями так же, как и параллели на земле.

На земле широту отсчитывают от экватора. Экватор является нулевой широтой и точкой отсчета. На небе

Еще раз рассмотрим рисунок

Земной шар вращается вокруг солнца. Плоскость, в которой движется планета в своем годовом обходе вокруг светила, называется плоскостью эклиптики. На небесной сфере это плоскость, в которой движется солнце. Но планета вращается и вокруг своей оси, и эта ось наклонена к плоскости эклиптики под углом в 23 градуса. Именно по этой причине солнечные лучи падают на Землю под разными углами. Точка весеннего равноденствия – положение солнца, когда оно пересекает небесный экватор, переходя из южной половины небесной сферы в северную.

Теперь поговорим о том, что такое высота светила.

со знаком (+), если светило над горизонтом, и (-), если оно под горизонтом.

Кульминация— прохождение центра светила через небесный меридиан в процессе его суточного движения. Иначе — прохождение центром светила точки пересечения суточной параллели светила и небесного меридиана.

В течение суток все светила дважды пересекают небесный меридиан. Различают верхнюю и нижнюю кульминации светила. В верхней кульминации высота светила наибольшая, а в нижней — наименьшая. Для незаходящих светил обе кульминации происходят над горизонтом. Для восходящих и заходящих светил верхняя кульминация происходит над горизонтом, а нижняя под горизонтом. У невосходящих светил обе кульминации происходят под горизонтом и они недоступны наблюдениям.

На рисунке желтым показаны звезды в верхней кульминации, а красным – в нижней.

.

Теперь нарисуем расположение звезды в случае и в случае . Из рисунка видно, как определить высоту звезды в обоих случаях для верхней кульминации.

Для нижней кульминации светила

И еще один рисунок, поясняющий, что такое зенитное расстояние.

Теперь попробуем решать задачи. Необходимо просто применять элементарные геометрические знания и помнить: высота не может быть больше 90 градусов по модулю, но может быть отрицательной.

Задача 1. Определите высоту звезды Капеллы ( Возничего) в верхней кульминации на северном полярном круге (33′» width=»92″ height=»16″ />
). Склонение Капеллы 58′» width=»89″ height=»15″ />
.

укажите 4558.

В этой задаче , поэтому

, в бланк запишем 6925.

Задача 2. Определите высоту звезды Капеллы ( Возничего) в нижней кульминации на северном полярном круге (33′» width=»92″ height=»16″ />
). Склонение Капеллы 58′» width=»89″ height=»15″ />
.

укажите 4558.

Для нижней кульминации считаем по формуле:

, в бланк запишем 2231.

.

укажите 4558.

Рассмотрим рисунок для нижней кульминации. Если высота светила будет положительна, тогда звезда не зайдет. Следовательно, необходимо, чтобы

. В бланке ответ 4402.

Задача 4. Определите полуденную высоту Солнца в Петрозаводске (47′» width=»92″ height=»17″ />
) в день летнего солнцестояния. В ответе градусы и минуты запишите слитно без знаков, например, вместо 47′» width=»57″ height=»15″ />
укажите 6147.

(что меньше широты Петрозаводска), то

, в бланк запишем 5140.

) в день зимнего солнцестояния.

укажите 6147.

(что меньше широты Петрозаводска), то

, в бланк запишем 446.

. Определите полуденную высоту Солнца в этой местности в день зимнего солнцестояния.

укажите 7250.

В день летнего солнцестояния склонение Солнца равно 27″ width=»80″ height=»14″ />
, а в день зимнего сонцестояния – 27″ width=»93″ height=»14″ />
. Солнце на Юге, следовательно, .

, или

В день зимнего солнцестояния также , поэтому

, в бланке запишем 2556.

. Чему равна широта места наблюдения?

. Тогда

.

Небесная сфера – абстрактное понятие, воображаемая сфера бесконечно большого радиуса, центром которой является наблюдатель. При этом центр небесной сферы как бы находится на уровне глаз наблюдателя (иными словами, все что вы вы видите над головой от горизонта до горизонта – и есть эта самая сфера). Впрочем, для простоты восприятия, можно считать центром небесной сферы и центр Земли, никакой ошибки в этом нет. Положения звезд, планет, Солнца и Луны на сферу наносят в таком положении, в каком они видны на небе в определенный момент времени из данной точки нахождения наблюдателя.

Иными словами, хотя наблюдая положение светил на небесной сфере, мы, находясь в разных местах планеты, постоянно будем видеть несколько различную картину, зная принципы “работы” небесной сферы, взглянув на ночное небо мы без труда сможем сориентироваться на местности пользуясь простой техникой. Зная вид над головой в точке А, мы сравним его в с видом неба в точке Б, и по отклонениям знакомых ориентиров, сможем понять где именно находимся сейчас.

Люди давно уже придумали целый ряд инструментов облегчающих нашу задачу. Если ориентироваться по “земному” глобусу просто с помощью широты и долготы, то целый ряд подобных элементов – точек и линий, предусмотрен и для “небесного” глобуса – небесной сферы.

Небесная сфера и положение наблюдателя. Если наблюдатель сдвинется, то сдвинется и вся видимая им сфера

Элементы небесной сферы

Небесная сфера имеет ряд характерных точек, линий и кругов, рассмотрим основные элементы небесной сферы.

Вертикаль наблюдателя — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в точке наблюдателя. Зенит — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, расположенная над головой наблюдателя. Надир — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, противоположная зениту.

Истинный горизонт и стороны света

Истинный горизонт — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к вертикали наблюдателя. Истинный горизонт делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризонтную полусферу, в которой расположен надир.

Ось мира или земная ось

Ось мира (Земная ось) — прямая, вокруг которой происходит видимое суточное вращение небесной сферы. Ось мира параллельна оси вращения Земли, а для наблюдателя, находящегося на одном из полюсов Земли, она совпадает с осью вращения Земли. Видимое суточное вращение небесной сферы является отражением действительного суточного вращения Земли вокруг своей оси. Полюсы мира —точки пересечения оси мира с небесной сферой. Полюс мира, находящийся в области созвездия Малой Медведицы, называется Северным полюсом мира, а противоположный полюс называется Южным полюсом.

Небесный экватор — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к оси мира. Плоскость небесного экватора делит небесную сферу на северную полусферу, в которой расположен Северный полюс мира, и южную полусферу, в которой расположен Южный полюс мира.

Небесный меридиан, или меридиан наблюдателя — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира, зенит и надир. Он совпадает с плоскостью земного меридиана наблюдателя и делит небесную сферу на восточную и западную полусферы.

Точки севера и юга на небесной сфере

Точки севера и юга — точки пересечения небесного меридиана с истинным горизонтом. Точка, ближайшая к Северному полюсу мира, называется точкой севера истинного горизонта С, а точка, ближайшая к Южному полюсу мира, — точкой юга Ю. Точки востока и запада — точки пересечения небесного экватора с истинным горизонтом.

Полуденная линия — прямая линия в плоскости истинного горизонта, соединяющая точки севера и юга. Полуденной называется эта линия потому, что в полдень по местному истинному солнечному времени тень от вертикального шеста совпадает с этой линией, т. е. с истинным меридианом данной точки.

Южная и северная точки небесного экватора

Южная и северная точки небесного экватора — точки пересечения небесного меридиана с небесным экватором. Точка, ближайшая к южной точке горизонта, называется точкой юга небесного экватора, а точка, ближайшая к северной точке горизонта, — точкой севера небесного экватора.

Вертикал светила, или круг высоты, — большой круг на небесной сфере, проходящий через зенит, надир и светило. Первый вертикал — вертикал, проходящий через точки востока и запада.

часовой круг светила

Круг склонения, или часовой круг светила, — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира и светило.

Суточная параллель светила

Суточная параллель светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости небесного экватора. Видимое суточное движение светил происходит по суточным параллелям.

Альмукантарат светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости истинного горизонта.

Все отмеченные выше элементы небесной сферы активно используются для решения практических задач ориентирования в пространстве и определения положения светил. В зависимости от целей и условий измерения применяют две отличающиеся системы сферических небесных координат.

В одной системе светило ориентируют относительно истинного горизонта и называют эту систему горизонтальной системой координат, а в другой — относительно небесного экватора и называют экваториальной системой координат.

В каждой из этих систем положение светила на небесной сфере определяется двумя угловыми величинами подобно тому, как при помощи широты и долготы определяется положение точек на поверхности Земли.

Люди в древности считали, что все звезды располагаются на небесной сфере, которая как единое целое вращается вокруг Земли. Уже более 2.000 лет тому назад астрономы стали применять способы, которые позволяли указать расположение любого светила на небесной сфере по отношению к другим космическим объектам или наземным ориентирам. Представлением о небесной сфере удобно пользоваться и теперь, хотя мы знаем, что этой сферы реально не существует.

Небесная сфера — воображаемая шаровая поверхность произвольного радиуса, в центре которой находится глаз наблюдателя, и на которую мы проецируем положение небесных светил.

Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, для различных расчетов, например вычисления времени восхода и захода светил.

Построим небесную сферу и проведем из ее центра луч по направлению к звезде А.

Там, где этот луч пересечет поверхность сферы, поместим точку А₁ изображающую эту звезду. Звезда В будет изображаться точкой В₁. Повторив подобную операцию для всех наблюдаемых звезд, мы получим на поверхности сферы изображение звездного неба – звездный глобус. Ясно, что если наблюдатель находится в центре этой воображаемой сферы, то для него направление на сами звезды и на их изображения на сфере будут совпадать.

• Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя)
• Каков радиус небесной сферы? (Произвольный)
• Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра).

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположение светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д, отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними. Расстояния между звездами на небесной сфере можно выражать только в угловой мере. Эти угловые расстояния измеряются величиной центрального угла между лучами, направленными на одну и другую звезду, или соответствующими им дугами на поверхности сферы.

Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно запомнить такие данные: угловое расстояние между двумя крайними звездами ковша Большой Медведицы (α и β) составляет около 5°, а от α Большой Медведицы до α Малой Медведицы (Полярной звезды) – в 5 раз больше – примерно 25°.

Простейшие глазомерные оценки угловых расстояний можно провести также с помощью пальцев вытянутой руки.

Только два светила – Солнце и Луну – мы видим как диски. Угловые диаметры этих дисков почти одинаковы – около 30′ или 0,5°. Угловые размеры планет и звезд значительно меньше, поэтому мы их видим просто как светящиеся точки. Для невооруженного глаза объект не выглядит точкой в том случае, если его угловые размеры превышают 2–3′. Это означает, в частности, что наш глаз различает каждую по отдельности светящуюся точку (звезду) в том случае, если угловое расстояние между ними больше этой величины. Иначе говоря, мы видим объект не точечным лишь в том случае, если расстояние до него превышает его размеры не более чем в 1700 раз.

Отвесная линия Z,Z’, проходящая через глаз наблюдателя (точка С), находящегося в центре небесной сферы, пересекает небесную сферу в точках Z — зенит, Z’ — надир.

Зенит — эта наивысшая точка над головой наблюдателя.

Надир — противоположная зениту точка небесной сферы.

Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется горизонтальной плоскостью (или плоскостью горизонта).

Математическим горизонтом называется линия пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр небесной сферы.

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Движутся ли звезды по небосводу? Оказывается, движутся все и притом одновременно. В этом легко убедиться, наблюдая звездное небо (ориентируясь по определенным предметам).

Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли.

Картину того, что в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

На полученном снимке каждая звезда оставила свой след в виде дуги окружности . Но есть и такая звезда, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Эту звезду назвали Полярной. Она в течение суток описывает окружность малого радиуса и всегда видна почти на одной и той же высоте над горизонтом в северной стороне неба. Общий центр всех концентрических следов звезд находится на небе неподалеку от Полярной звезды. Эта точка, в которую направлена ось вращения Земли, получила название северный полюс мира. Дуга, которую описала Полярная звезда, имеет наименьший радиус. Но и эта дуга, и все остальные — независимо от их радиуса и кривизны — составляют одну и ту же часть окружности. Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности — 360°. Ведь сутки — это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса — 7,5°.

Звезды в течение суток описывают тем большие окружности, чем дальше от Полярной звезды они находятся.

Ось суточного вращения небесной сферы называют осью мира (РР’).

Точки пересечения небесной сферы с осью мира называют полюсами мира (точка Р — северный полюс мира, точка Р’ — южный полюс мира).

Полярная звезда расположена вблизи северного полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — северный полюс мира, направление нашего взгляда совпадает с осью мира. Южный полюс мира находится в южном полушарии небесной сферы.

Плоскость ЕАWQ, перпендикулярная оси мира РР’ и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора, а линия пересечения ее с небесной сферой — небесным экватором.

Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира.

Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Ось мира, полюса мира и небесный экватор аналогичны оси, полюсам и экватору Земли, так как перечисленные названия связаны с видимым вращением небесной сферы, а оно является следствием действительного вращения земного шара.

Плоскость, проходящая через точку зенита Z, центр С небесной сферы и полюс Р мира, называют плоскостью небесного меридиана, а линия пересечения ее с небесной сферой образует линию небесного меридиана.

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р’, надир Z’

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Полуденная линия NS — это линия пересечения плоскостей меридиана и горизонта. N – точка севера, S – точка юга

Она названа так потому, что в полдень тени от вертикальных предметов падают по этому направлению.

• Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).
• В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).
• Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).
• Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси, покоятся).

Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5°. Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения).

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией.

Один оборот земная ось совершает за 25 776 лет – этот период называется платоническим годом. Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α Малой Медведицы. Полярной называется та звезда, которая на сегодняшний день находится вблизи Северного полюса мира. В наше время, примерно с 1100 года, такой звездой является альфа Малой Медведицы – Киносура. Раньше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами.

На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад. В 2100 г полюс мира будет всего в 28′ от Полярной звезды – сейчас в 44′. В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).

Как найти в небе Полярную звезду?

Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды «ковша») мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами «ковша» – это и есть Полярная звезда.

В созвездии, которое нередко называют Малый Ковш, Полярная звезда является самой яркой. Но так же, как и большинство звезд ковша Большой Медведицы, Полярная — звезда второй величины.

А вот так выглядит звездное небо на 15 сентября, 21 час.

Летний (летне-осенний) треугольник = звезда Вега (α Лиры, 25,3 св. лет), звезда Денеб (α Лебедя, 3230 св. лет), звезда Альтаир (α Орла, 16,8 св. лет)

Небесные координаты

Чтобы отыскать на небе светило, надо указать, в какой стороне горизонта и как высоко над ним оно находится. С этой целью используется система горизонтальных координат – азимут и высота. Для наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, нетрудно определить вертикальное и горизонтальное направления.

Первое из них определяется с помощью отвеса и изображается на чертеже отвесной линией ZZ’, проходящей через центр сферы (точку О).

Точка Z, расположенная прямо над головой наблюдателя, называется зенитом.

Плоскость, которая проходит через центр сферы перпендикулярно отвесной линии, образует при пересечении со сферой окружность – истинный, или математический, горизонт.

Высота светила отсчитывается по окружности, проходящей через зенит и светило, и выражается длиной дуги этой окружности от горизонта до светила. Эту дугу и соответствующий ей угол принято обозначать буквой h.

Высота светила, которое находится в зените, равна 90°, на горизонте – 0°.

Положение светила относительно сторон горизонта указывает его вторая координата – азимут, обозначаемый буквой А. Азимут отсчитывается от точки юга в направлении движения часовой стрелки, так что азимут точки юга равен 0°, точки запада – 90° и т. д.

Горизонтальные координаты светил непрерывно меняются с течением времени и зависят от положения наблюдателя на Земле, потому что по отношению к мировому пространству плоскость горизонта в данном пункте Земли вращается вместе с ней.

Горизонтальные координаты светил измеряют для определения времени или географических координат различных пунктов на Земле. На практике, например в геодезии, высоту и азимут измеряют специальными угломерными оптическими приборами – теодолитами.

Чтобы создать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. Для этого нужно выбрать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, — систему экваториальных координат.

Система экваториальных координат сходна с системой географических координат на земном шаре. Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат — широты и долготы.

Географическая широта — это угловое расстояние пункта от земного экватора. Географическая широта (φ) отсчитывается по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Долгота — угол между плоскостью меридиана данного пункта и плоскостью начального меридиана. Географическая долгота (λ) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30′ восточной долготы и 55°45′ северной широты.

Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга.

Проведем через центр небесной сферы линию, параллельную оси вращения Земли, — ось мира. Она пересечет небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, которые называются полюсами мира — Р и Р΄. Северным полюсом мира называют тот, вблизи которого находится Полярная звезда. Плоскость, проходящая через центр сферы параллельно плоскости экватора Земли, в сечении со сферой образует окружность, называемую небесным экватором. Небесный экватор (подобно земному) делит небесную сферу на два полушария: Северное и Южное. Угловое расстояние светила от небесного экватора называется склонением. Склонение отсчитывается по кругу, проведенному через светило и полюса мира, оно аналогично географической широте.

Склонение — угловое расстояние светил от небесного экватора. Склонение обозначают буквой δ. В северном полушарии склонения считают положительными, в южном — отрицательными.

Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением. Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия γ, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Оно отсчитывается от точки весеннего равноденствия γ против часовой стрелки, т. е. навстречу суточному вращению неба. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения.

Прямое восхождение — угол между плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через светило (круга склонения), и плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через лежащую на экваторе точку весеннего равноденствия (начального круга склонений). Прямое восхождение обозначается буквой α

Склонение и прямое восхождение (δ, α) называют экваториальными координатами.

Склонение и прямое восхождение удобно выражать не в градусах, а в единицах времени. Учитывая, что Земля делает один оборот за 24 ч, получаем:

360° — 24 ч, 1 ° — 4 мин;

15° — 1 ч, 15′ —1 мин, 15″ — 1 с.

Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°.

Если не нужна особая точность, то небесные координаты для звезд можно считать неизменными. При суточном вращении звездного неба вращается и точка весеннего равноденствия. Поэтому положения звезд относительно экватора и точки весеннего равноденствия не зависят ни от времени суток, ни от положения наблюдателя на Земле.

Экваториальная система координат изображена на подвижной карте звездного неба.

Читайте также:

  

• Какие программы распознания текста вы знаете какими пользовались кратко

  

• Бесплатное питание в школе иркутская область кому положено 2021

  

• Как приготовить акварельные краски для рисования в доу

  

• Неделя английского языка в школе план мероприятий 2 класс

  

• Литература по исследовательской деятельности в доу в соответствии с фгос

Прохождение светила через меридиан называется кульминацией. В верхней кульминации высота светила h максимальна, в нижней кульминации – минимальна. Промежуток между кульминациями светил равен 12 часам (половине суток).

Высота светил в верхней кульминации

h = 90° – φ + δ.

Высота светил в нижней кульминации

h = φ + δ – 90°.

Изображение траектории  разных звёзд на небесной сфере для Мурманска.

Содержание

• — Когда происходит верхняя кульминация Солнца?
• — Как называются кульминации солнца?
• — Когда происходит нижняя кульминация Солнца?
• — Что такое Верхняя кульминация?
• — Как определить верхнюю кульминацию?
• — Как вычислить прямое восхождение?
• — Что называется склонением светила?
• — Что называется часовым углом светила?
• — Что такое ФИ в астрономии?
• — Как можно определить высоту светила в верхней и нижней кульминации?
• — Что нужно знать чтобы определить географическую широту места наблюдения?
• — Какая формула связывает высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения?
• — Как понять слово кульминация?
• — Где происходит верхняя кульминация звёзд в Южном полушарии?
• — Каким словом можно заменить слово кульминация?

Кульминация (астрономия) — прохождение центра светила через небесный меридиан в процессе его суточного движения. … Для незаходящих светил обе кульминации происходят над горизонтом. Для восходящих и заходящих светил верхняя кульминация происходит над горизонтом, а нижняя под горизонтом.

Когда происходит верхняя кульминация Солнца?

В момент верхней кульминации Солнца (в истинный полдень) t=0h, и следовательно, истинное солнечное время в полдень всегда равно 12 часам. Измерение времени истинными солнечными сутками просто, но пользоваться истинным солнечным временем в повседневной жизни так же неудобно, как звездным.

Как называются кульминации солнца?

Истинное солнечнее В. определяется видимым суточным движением Солнца, моменты верхней и нижней кульминации которого называются соответственно истинным полднем и истинной полночью. Промежуток В. между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца называются истинными солнечными сутками.

Когда происходит нижняя кульминация Солнца?

Начало истинных солнечных суток – момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь). Время, протекшее от нижней кульминации Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных суток (в истинных солнечных часах, минутах, секундах), называется истинным солнечным временем Т☉.

Что такое Верхняя кульминация?

Пересечение светилом небесного меридиана в южной части неба, т. е. наивысшее положение светила над горизонтом, называют верхней кульминацией.

Как определить верхнюю кульминацию?

h = φ + δ – 90°. Верхняя кульминация соответствует максимальной высоте светила над горизонтом, нижняя — минимальной (при этом светило может находиться под горизонтом).

Как вычислить прямое восхождение?

Прямое восхождение равно длине дуги небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, причём оно отсчитывается против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса мира.

Что называется склонением светила?

Склонение (δ; также dec — от англ. … Склонение равно угловому расстоянию на небесной сфере от плоскости небесного экватора до светила, причём оно положительно для северной полусферы и отрицательно для южной. Склонение δ вместе с часовым углом t образуют первую экваториальную систему координат.

Что называется часовым углом светила?

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с верхней частью небесного меридиана) до круга склонения светила, или двугранный угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила.

Что такое ФИ в астрономии?

Угол φ — широта местоположения наблюдателя, δ — склонение светила, z↑ — зенитное расстояние в верхней кульминации, z↓ — в нижней.

Как можно определить высоту светила в верхней и нижней кульминации?

h = φ + δ – 90°. Верхняя кульминация соответствует максимальной высоте светила над горизонтом, нижняя — минимальной (при этом светило может находиться под горизонтом).

Что нужно знать чтобы определить географическую широту места наблюдения?

высота полюса мира равна географической широте места наблюдения. Поэтому приближенно географическую широту места наблюдения можно определить, измерив высоту Полярной звезды.

Какая формула связывает высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения?

h = 90° + φ + δ.

Как понять слово кульминация?

Кульмина́ция (от лат. culmen «вершина») в литературном произведении — наиболее напряженный момент в развитии действия, решающий, переломный момент во взаимоотношениях, столкновениях литературных героев или между героем и обстоятельствами. В кульминации раскрывается острота конфликта, описанного в сюжете произведения.

Где происходит верхняя кульминация звёзд в Южном полушарии?

В южном полушарии верхняя кульминация происходит в северной части неба, а нижняя — в южной.

Каким словом можно заменить слово кульминация?

Синонимы к слову «кульминация»

• венец
• верх
• зенит
• апогей
• вершина
• точка
• высшая точка
• высшая ступень

Интересные материалы:

Какие языки можно учить?
Какие языки нужно знать для создания сайта?
Какие языки нужны в сша?
Какие языки относятся к иранской группе языков?
Какие языки относятся к романо германской группе языков?
Какие языки относятся к романской группе несколько правильных ответов?
Какие языки поддерживает Google Assistant?
Какие языки признаны международными языками?
Какие языки программирования нужно знать для создания сайта?
Какие языки учат в Беларуси?