Астрономія для школярів
Небесні координати
Звичайно, приємно просто милуватися зоряним небом, але астрономія так і залишилася б заняттям мрійників якби люди не стали обмірковувати побачене, розмірковувати, обмінюватися думками. І тут можуть виникнути проблеми. Наприклад, хтось побачив на небі щось цікаве і побіг розповісти іншому, описуючи побачене і присягаючись, що це було насправді. І коли співрозмовник повіривши йому запитає: “А де це все відбувалося?”, залишається прозоро відповісти: “Там”. А де ж там? Щоб точніше відповісти на це питання, доведеться скористатися математикою. Щоб однозначно визначити місце розташування об'єкта, потрібно задати координати, але звичайні координати Декарта на площині тут не годяться. Площини ніякої немає. А що робити? Давайте думати. Що можна сказати про об'єкт на небі (Сонце, наприклад)? Можна сказати, що сонце сходить на сході та заходить на заході. Тобто можна визначити, в який бік обрію потрібно подивитися, щоб побачити його.
Напрямок на об'єкт задають у вигляді кута, на який потрібно повернутися від Півдня за годинниковою стрілкою (направо), величина цього кута називається азимутомі позначається “А”. Наприклад, азимут Півдня дорівнює 0°, азимут Сходу дорівнює 90°, азимут Півночі – 180°, Заходу – 270°. З досвіду здогадуємося, що потрібна ще одна координата. Світило може бути над горизонтом вище і, нарешті, так високо, що доводиться задирати голову і спостерігати стає дуже незручно. Ці варіанти математично визначаютьсязаввишки “h”кутом між площиною горизонту та напрямком на світило. Наприклад, якщо світило “стосується” горизонту, його висота 0°, якщо ж світило перебуває прямо з нас, його висота – 90°. Точка, яка в нас над головою, називаєтьсязеніті позначається “Z”.
Таким чином, щоб знаючи азимут і висоту визначити місцезнаходження світила на небі, потрібно:
Тепер можна в числах виразити місцезнаходження небесного об'єкта, але подивимося, що відбувається на небі. Як ми говорили раніше, небесна сфера обертається, тобто горизонтальні координати зірок постійно змінюються, вони то сягають горизонту на сході, то окресливши дугу, заходять на заході. Інші зірки не сходять і не заходять, а обертаються навколо точки, яка називається полюсом світу, це єдина нерухома точка небесної сфери, а отже, її горизонтальні координати не змінюються і їх можна зафіксувати. Давайте спробуємо застосувати наші знання горизонтальної системи координат на практиці, визначимо координати полюса в якому завдяки щасливому випадку виявилася полярна зірка. По-перше, ми знаємо, що ця зірка знаходиться на півночі, азимут якого дорівнює 180 ° (він протилежний півдню, від якого ведеться відлік азимуту). З висотою складніше, але трохи уявимо. Полярна зірка знаходиться прямо над північним полюсом, і, перебуваючи там, її видно прямо над головою (у зеніті), а значить вона має максимально можливу висоту 90°. Якщо ми трохи пересунемося ближче до екватора, то полярна зірка буде видно трохи нижче (висота її буде менше 90 °. Чим ближче ми рухатимемося до екватора (географічна широта буде зменшуватися), тим нижче над горизонтом буде видно і полярну зірку. Перебуваючи на екваторі. , Полярна зірка видно прямо на лінії горизонту, тобто має висоту 0 °.
Але географічна широта екватора теж 0 °. Це не простий збіг, цезакономірність.
Висота полюса дорівнює широті місцевості з якою ведеться спостереження.
Здавалося б знаючи горизонтальну систему координат можна небагато, визначити координати полюса світу, але з них можна дізнатися по-перше, де північ, по-друге визначивши висоту, дізнаємося про широту місцевості, де ми знаходимося, а це вже чимало. Все ж таки проблема залишилася, горизонтальна система зручна для спостереження небесних об'єктів, але незручна для аналізу того, що відбувається на небі. Важливими є зміни в картині неба.
Є у зірок своя широта та довгота, лише трохи по-іншому визначаються. Аналогом широти на землі є відмінювання на небі, яке дорівнює 0° на небесному екваторі і 90° у полюсі світу. Якщо об'єкт знаходиться ближче до північного полюса світу від небесного екватора, то відмінювання позитивно, якщо об'єкт від екватора ближче до південного полюса світу, то відмінювання набуває мінус (негативно), тобто відмінювання змінюється від -90° до 90°.
Інша координата відраховується від точки на небесному
Така система координат називаєтьсяекваторіальною. Подібно до того, як в основі горизонтальної системи лежить горизонт, в основі екваторіальної системи лежить небесний екватор.