Небесні координати - Астрономічний словник - Сайт з астрономії

Загальна назва низки координатних систем, за допомогою яких визначають положення світил та допоміжних точок на небесній сфері. Вони вводяться на геометрично правильній поверхні небесної сфери координатною сіткою, подібною до меридіанів і паралелей на Землі. Координатна сітка визначається двома площинами: площиною екватора системи та пов'язаними з ним двома полюсами, а також площиною початкового меридіана.

В астрономії застосовують кілька систем небесних координат, зручних для вирішення різних наукових та практичних завдань. При цьому використовуються відомі площини, кола та точки небесної сфери.

У горизонтальній системі небесних координат основним колом служить математичний або правдивий горизонт, а координатою, аналогічною географічній широті, — висота світила (над горизонтом). Вона відраховується від площини горизонту зі знаком «плюс» у видимій півкулі небесної сфери та зі знаком «мінус» — у невидимому, під горизонтом; таким чином, висоти, як і широти Землі, можуть набувати значення від +90 до —90°. Коло небесної сфери, на якому всі точки мають рівні висоти, аналогічне географічній паралелі, називається альмукантаратом. Замість висоти в астрономії часто використовується зенітна відстань z = 90 ° - h. Геометрично зенітна відстань z являє собою кут між напрямками на зеніт та на об'єкт; воно завжди позитивно і набуває значення в межах від 0 (для точки зеніту) до 180 ° (для точки надиру).

Аналогом географічної довготи в горизонтальній системі координат служить азимут А, що являє собою двогранний кут між площиною вертикалу, що проходить через зеніт і точку, і площиною небесного меридіана.

Оскільки обидві зазначені площиниперпендикулярні площині математичного горизонту, мірою двогранного кута може бути відповідний кут між їх слідами в горизонтальній площині. У геодезії прийнято відраховувати азимути від напрямку на точку півночі за годинниковою стрілкою (через точки сходу, півдня та заходу) від 0 до 360 °. В астрономії азимути відраховуються у тому напрямі, проте часто починаючи від точки півдня. Тим самим астрономічні та геодезичні азимути відрізняються один від одного на 180 °, тому важливо при вирішенні того чи іншого завдання на небесній сфері виявити, з яким саме азимутом доводиться мати справу.

Приватним випадком поняття «азимут» служать румби, що довго застосовувалися в мореплаванні і метеорології. У морській навігації коло горизонту ділилося на 32 румби; у метеорології - на 16. Напрями на північ, схід, південь і захід називають головними румбами. Інші напрями називаються на ім'я головних, наприклад: північний захід або південний схід, відповідно, між північчю і заходом, півднем і сходом. Ще більш дрібні румби називають так: румб між північчю і північним заходом називають північно-північно-заходом; між сходом і південним сходом - схід-південний схід і т.д. Таким чином, румб є заокругленим значенням азимуту.

Внаслідок видимого добового обертання неба навколо осі світу координати світил у горизонтальній системі небесних координат для даного пункту Землі постійно змінюються (див. Кульмінації та Елонгації зірок). Горизонтальні координати світил також залежать від географічних координат місця спостережень; Ця остання обставина широко використовується в практичній астрономії (див. Астрометрія): вимірювання горизонтальних координат світил за допомогою, наприклад, універсального інструменту дають можливість визначати географічні координати пунктів земної поверхні.

У горизонтальній системі координат вказують положення не лише небесних світил, а й земних об'єктів, причому застосовуються інші назви координат. Так, у військовій справі замість терміна «висота» вживають термін кут піднесення чи кут місця.

В екваторіальній системі небесних координат вихідною площиною є небесний екватор. Координатою, аналогічною географічній широті Землі, у разі є відмінювання світила, кут між напрямом на об'єкт і площиною небесного екватора. Відмінювання відраховується за так званим годинниковим колом від площини небесного екватора зі знаком «плюс» у північній півкулі небесної сфери та зі знаком «мінус» — у південній; воно може набувати значення в межах від +90 до -90 °. Геометричним місцем точок з рівними відмінами є добова паралель.

Інша координата в екваторіальній системі вводиться двома способами.

У першому випадку початковою площиною є площина небесного меридіана місця спостережень; координата, аналогічна земній довготі, у разі називається годинниковим кутом р і вимірюється в часовий мері— годинах, хвилинах і секундах. Годинний кут відраховується від південної частини небесного меридіана у напрямку добового обертання піднебіння до годинного кола світила. Внаслідок обертання небосхилу годинний кут одного і того ж світила протягом доби змінюється в межах від 0 до 24 год. Така система небесних координат зветься першою екваторіальною. Координата I залежить тільки від часу спостережень, а й від місця спостережень на земної поверхні.

У другому випадку початковою площиною служить площина, що проходить через вісь світу і точку весняного рівнодення, яка обертається разом із усією небесною сферою. Координата, аналогічна земній довготі, у разі називаєтьсяпрямим сходженням (а) і відраховується у часовій мірі у напрямку, зворотному напрямку обертання зоряного неба. Для різних світил вона має значення від 0 до 24 год. Однак, на відміну від годинникових кутів, величина прямого сходження одного і того ж світила не змінюється внаслідок добового обертання небосхилу і не залежить від місця спостережень на поверхні Землі. Відмінювання та прямі сходження називаються другою екваторіальною системою небесних координат. Ця система використовується в зіркових каталогах та на зіркових картах.

В еліптичній системі основною площиною є площина екліптики. Щоб визначити положення світила, проводять через нього і полюс екліптики велике коло, яке називається колом широти даного світила. Його дуга від екліптики до світила називається екліптичною широтою (чи просто широтою) У. Широта є першою координатою у цій системі небесних координат. Вона відраховується від 0 до 90° зі знаком "плюс" у бік північного полюса екліптики та зі знаком "мінус" у бік її південного полюса. Друга координата — еліптична довгота (або просто L; довгота вона відраховується від площини, що проходить через полюси екліптики та точку весняного рівнодення, у напрямку річного руху Сонця і може набувати значень від 0 до 360°. Координати зірок в еліптичній системі не змінюються протягом доби і залежить від місця спостережень.

Екліптична система історично виникла раніше другої екваторіальної. Вона була зручною тому, що стародавні кутомірні інструменти, такі, як армілярна сфера, були пристосовані для вимірювання безпосередньо екліптичних координат Сонця, планет і зірок. У зв'язку з цим еліптична система є основою всіх старовинних зіркових каталогів та атласів зоряного неба.

Галактична система небесних координат використовується вивчення нашої Галактики і стала застосовуватися порівняно недавно. Основною площиною у ній служить площину галактичного екватора, тобто. площина симетрії Чумацького Шляху. Галактичні широти Ь відлічуються на північ і на південь від екватора Галактики відповідно до знаків «плюс» і «мінус». Галактичні довготи відраховуються в напрямку зростаючих прямих сходжень від площини, що проходить через полюси Галактики і точку перетину екватора Галактики з небесним екватором. Екліптичні та галактичні координати виходять шляхом обчислень з екваторіальних, які визначаються безпосередньо з астрономічних спостережень.

Системи небесних координат підрозділяються також залежно від становища їхнього центру у просторі. Так, топоцентричною називають систему небесних координат, центр якої знаходиться у будь-якій точці на поверхні Землі. Якщо для вирішення поставленого завдання використовується система координат із центром у центрі Землі, то її називають геоцентричною системою небесних координат. Аналогічним чином систему з центром у центрі Місяця називають гелеоцентричною, з центром в одній із планет – планетоцентричною (або детальніше: для Марса – ареоцентричною, для Венери – афроцентричною тощо). Система небесних координат із центром у центрі Сонця називається геліоцентричною.

---