Небесна сфера щотаке nebesnaja sfera значення та тлумачення слова, визначення терміна
Коли ми спостерігаємо небо, всі астрономічні об'єкти здаються розташованими на куполоподібній поверхні, у центрі якої спостерігач. Цей уявний купол утворює верхню половину уявної сфери, яку називають "небесною сферою". Вона відіграє фундаментальну роль при вказівці положення астрономічних об'єктів.
Хоча Місяць, планети, Сонце та зірки розташовані на різних відстанях від нас, навіть найближчі з них знаходяться так далеко, що ми не в змозі на око оцінити їхню віддаленість. Напрямок на зірку не змінюється, коли ми рухаємося поверхнею Землі. (Щоправда, воно трохи змінюється при переміщенні Землі по орбіті, але помітити це паралактическое усунення можна лише з допомогою найточніших приладів.)
Нам здається, що небесна сфера обертається, оскільки світила сходять на сході та заходять на заході. Причиною цього є обертання Землі із заходу Схід. Звертання небесної сфери, що здається, відбувається навколо уявної осі, що продовжує земну вісь обертання. Ця вісь перетинає небесну сферу у двох точках, званих північним та південним "полюсами світу". Північний полюс світу лежить приблизно за градус від Полярної зірки, а поблизу південного полюса немає яскравих зірок.
Однак під впливом сонячного та місячного тяжіння орієнтація земної осі все ж таки поступово змінюється. Основний рух осі, викликаний впливом Сонця та Місяця на екваторіальне здуття Землі, називають прецесією. Внаслідок прецесії земна вісь повільно повертається навколо перпендикуляра до орбітальної площини, описуючи за 26 тис. років конус радіусом 23,5?. Тому через кілька століть полюс уже не буде поблизу Полярної зірки. Крім того, вісьЗемлі здійснює дрібні коливання, звані нутацією і пов'язані з еліптичність орбіт Землі та Місяця, а також з тим, що площина місячної орбіти трохи нахилена до площини земної орбіти.
Як ми знаємо, вид небесної сфери протягом ночі змінюється через обертання Землі навколо осі. Але навіть якщо спостерігати небо в один і той же час протягом року, його вигляд змінюватиметься через навернення Землі навколо Сонця. Для повного обороту орбітою на 360. Землі потрібно бл. 3651/4 діб – приблизно за градусом на добу. До речі, доба, а точніше – сонячна доба – це час, за який Земля повертається один раз навколо осі по відношенню до Сонця. Воно складається з часу, за який Земля здійснює оборот по відношенню до зірок ("зоряна доба"), плюс невеликий час - близько чотирьох хвилин - необхідний для повороту, що компенсує орбітальне переміщення Землі за добу на один градус. Таким чином, у році прибл. 3651/4 сонячної доби та прибл. 3661/4 зіркових.
При спостереженні з певної точки Землі зірки, які розташовані поблизу полюсів, або завжди знаходяться над горизонтом, або ніколи не піднімаються над ним. Всі інші зірки сходять і заходять, причому щодня схід і захід кожної зірки відбувається на 4 хв раніше, ніж у попередній день. Деякі зірки та сузір'я піднімаються на небі вночі в зимовий час - ми називаємо їх "зимовими", а інші - "літніми".
Отже, вид небесної сфери визначається трьома часом: часом доби, що з обертанням Землі; порою року, пов'язаним із зверненням навколо Сонця; епохою, пов'язаною з прецесією (хоча останній ефект навряд чи помітиш "на око" навіть за 100 років).
Системи координат. Існують різні способи вказувати положення об'єктів на небесній сфері. Кожен із них підходить до завданьпевного типу.
Альт-азимутальна система. Для вказівки положення об'єкта на небі по відношенню до навколишніх спостерігачів земних предметів використовують "альт-азимутальну", або "горизонтальну" систему координат. У ній вказують кутове відстань об'єкта над горизонтом, зване " заввишки " , і навіть його " азимут " - кутове відстань вздовж горизонту від умовної точки до точки, що лежить під об'єктом. В астрономії азимут відраховують від точки півдня на захід, а в геодезії та навігації – від точки півночі на схід. Тому, перш ніж користуватись азимутом, потрібно з'ясувати, в якій системі він вказаний. Крапка неба, що знаходиться прямо над головою, має висоту 90. і називається "зеніт", а діаметрально протилежна їй точка (під ногами) - "надир". Для багатьох завдань важливе велике коло небесної сфери, яке називається "небесним меридіаном"; він проходить через зеніт, надир та полюси світу, а горизонт перетинає у точках півночі та півдня.
Екваторіальну систему використовують під час спостереження з телескопами. Телескоп встановлюють те щоб він міг обертатися зі сходу захід навколо осі, спрямованої полюс світу, компенсуючи цим обертання Землі.
Інші системи. Для деяких цілей використовуються інші системи координат на небесній сфері. Наприклад, коли вивчають рух тіл у Сонячній системі, використовують систему координат, основною площиною якої є площина земної орбіти. Будівлю Галактики вивчають у системі координат, головною площиною якої служить екваторіальна площина Галактики, представлена на небі кругом, що проходить уздовж Чумацького Шляху.
Порівняння систем координат. Найважливіші деталі горизонтальної та екваторіальної систем показані на малюнках. У таблиці ці системи зіставлені з географічною системою координат.