Определить систему координат своего созвездия

Звездные координаты и экваториальные системы

Как известно, люди с древних времён использовали звездные координаты в своей повседневной жизни. Например, по светилам мореплаватели ориентировались в пространстве, да и не только они, начинались или заканчивались сельскохозяйственные работы и многое другое. Более того, создавались настоящие календари работ, где положение звезд, можно сказать, советовало и диктовало людям когда и чем заниматься.

Какие существуют звездные координаты и системы

Разумеется, с течением времени человек более или менее упорядочил информацию о светилах. В результате в астрономии существует несколько видов систематизации звёзд.

Горизонтальная или топоцентрическая система

Проще говоря, она отражает положение светил относительно земного горизонта. Если точнее, то показывает две звездные координаты:

1) Высота над горизонтом, имеющая угловое значение и измеряемая в градусах. Здесь важно понимать, что обозначает расположение объекта.
Во-первых, наивысшая точка — зенит (+90). Во-вторых, если звёздное тело лежит на линии горизонта, то значит имеет нулевое значение. И, в-третьих, прямо противоположное зениту положение-надир (-90), когда светило находится как будто прямо под наблюдателем.

2) Азимут — угловое значение между линиями, лежащими на горизонте, которые имеют направление на объект и на север.
Горизонтальную систему часто называют топоцентрической, поскольку данные звездные координаты связаны с какой-либо определённой точкой на земной поверхности.

Топоцентрическая система координат

Стоит отметить, что оба значения постоянно меняются, поэтому определять координаты звезд на звездной карте довольно проблематично.

Первая экваториальная система

В отличие от предыдущей, экваториальные координаты звезд связаны не только с земной поверхностью, но и со сферой неба. Более того, основной плоскостью выступает небесный экватор. Также имеет две основные звездные координаты:

1) Склонение, которое, к слову, относительно постоянно. Для его определения измеряют угол между экваториальной плоскостью и прямой линией, направленной на звезду.
Как оказалось, дуга круга склонения отсчитывается к северному полюсу мира от 0 до +90 градусов, а также к южному полюсу мира от 0 до -90 градусов.

Склонение

2) Часовой угол между небесным меридианом и линией, направленной на светило. Прежде всего, эта координата зависит от того, где и в какое время располагается наблюдатель.
А вот отсчёт часового угла ведётся в сторону суточного вращения неба от 0 до 360 градусов (в сторону запада).

Часовой угол на небесной сфере

Небесный меридиан — круг небесной сферы, проходящий сквозь зенит, полюс мира, южный полюс и надир.

Однако применение данной системы не совсем удобно для того, чтобы определять положение звезд.

Вторая экваториальная система

Вот её как раз применяют для определения звездных координат на небесной сфере. Хотя основной плоскостью также является экваториальная плоскость неба. Правда, одна из её координат точно такая же, как у первой системы. А именно склонение.
Собственно говоря, отличие заключается во втором значении положения светила. Она называется прямым восхождением и отражает угол между двумя линиями, расположенными на небесном экваторе, которые пересекаются там, где этот экватор пересекается с осью мира.

Ось мира

Таким образом получается, что первая линия тянется к точке весеннего равноденствия, а вторая к точке проекции звезды на экватор неба.

Прямое восхождение, точнее его угол, измеряется по экваториальной дуге. Причем обязательно по часовой стрелке. Что интересно, единицей измерения могут быть как градусы, так и минуты и часы. Один час равен 15 градусам.

Между прочим, во второй системе оси являются недвижимыми для удалённых объектов космоса.

Ось мира — это прямая, соответствующая географической земной оси, которая проходит сквозь небесный свод в Северном и Южном полюсах мира.

Эклиптическая система

Для того, чтобы определять координаты близких к Земле звезд на звездной карте неба, используют эклиптическую систему. Главным образом, она отличается от других способов тем, что за основную плоскость берут плоскость эклиптики. То есть область, где проходит земная орбита при вращении вокруг Солнца.

Звездные координаты эклиптической системы:

• Широта эклиптики-дуга круга широты, которая берёт начало от эклиптики и протянута до светила.
• Долгота эклиптики-дуга от точки весеннего равноденствия до круга широты звёзд.

Помимо того, что такой подход позволяет узнать положение ближайших космических тел, его использование показывает, где находится Земля относительно других астрономических объектов.

Эклиптика

Галактическая система

На самом деле, галактическая система координирования необходима при более масштабных поисках и расчётах. Поскольку ни один из перечисленных выше способов не актуален при определении расположения удалённых от нас космических объектов, к примеру галактик и туманностей.
Здесь, собственно говоря, основой выступает плоскость галактики Млечный Путь. А координирующими значениями являются галактические широта и долгота.

Млечный путь

Таблица экваториальные координаты звезд

Как вы понимаете, здесь важно отметить значения склонения и прямого восхождения светил. Например, возьмём несколько разных звёзд.

координаты некоторых звезд

Итак, для того, чтобы найти звезды, используют поиск по координатам. Ведь они как раз отражают местоположение тела на карте неба. Кроме того, для определения их положения также применяют координаты или определённую систему.

Как видно, звездные координаты указывают с помощью двух величин или дуг, которые характеризуют, где располагается звезда на небесной сфере. Помимо этого, можно выделить главные различия между каждой системой. В первую очередь, это выбор центральной плоскости. А во вторую очередь, отличие заключается в выборе начала отсчёта.

Стоит отметить, что карта неба не отражает расстояние до светил. А лишь указывает, где они находятся. Вероятно, по этой причине при ориентировании на местности удобно обращаться к светящимся космическим соседям. Что, собственно говоря, на протяжении многих лет и делали люди.

Источник

Звездные карты: как найти объект на небе

«Нет таких отдаленных явлений, познания которых нельзя было бы достичь, и нет таких таинственных явлений, которые нельзя было бы понять.»
Р. Декарт

Чтобы найти звезду или созвездие на небе, нужно знать их координаты. Чем отличаются небесные координаты от земных? В первую очередь тем, что для них нужно учитывать дополнительные факторы: сферическую форму Земли и ее вращение.

Горизонтальная система координат

На Земле мы используем декартову систему координат (три взаимно перпендикулярные оси координат пересекаются в одной точке), но она может быть применена только на плоскости, в небе же плоскости нет. Ученые нашли выход из этой ситуации и придумали, как находить звезды на небе. Сначала нужно определиться с направлением. К примеру, Солнце встает на востоке и садится на западе, за день рисуя на видимом нам небесном своде дугу. Чтобы увидеть Солнце, нужно знать, в какую сторону горизонта смотреть.

За точку отсчета в нашем Северном полушарии берется южное направление. Чтобы определить, где находится небесный объект, нужно сделать первый шаг и встать лицом к югу, а потом повернуться по часовой стрелке на нужное количество градусов. Величина этого угла, на который наблюдатель отклоняется от юга, называется азимутом. Азимут юга, таким образом, будет равен 0°, азимут востока 90°, севера — 180°, запада — 270°.

Для определения расстояния до небесных тел в настоящее время чаще всего используют радиолокационный метод: измеряют время, за которое сигнал достигнет небесного тела

Второй после азимута важной величиной является высота. Это угол между плоскостью горизонта и направлением на нужный объект на небе. Таким образом, второй шаг в нахождении светила очень просто нужно поднять голову на необходимую высоту.

Зная две эти величины, мы уже можем обозначить местоположение объекта. Но этого будет недостаточно, потому что из-за вращения Земли координаты светил постоянно меняются. Только Полярная звезда, находящаяся на оси вращения, кажется нам неподвижной. В этом недостаток горизонтальной системы координат: она подходит для того, чтобы найти звезду или планету на небе, но ее недостаточно для того, чтобы наблюдать изменения в картине неба.

Глобус звездного неба: экваториальная система координат

С нашей точки зрения, звезды постоянно движутся. Но при этом их расположение относительно друг друга не меняется, созвездия были и остаются одинаковыми на протяжении сотен тысяч лет. Чтобы можно было находить их на небе, был создан небесный глобус. По внешнему виду он напоминает земной, только на нем изображены не материки и океаны, а скопления звезд, видимые с Земли.

Ось глобуса звездного неба проходит через Северный и Южный полюсы. Вокруг этой оси и происходит вращение всех небесных объектов. Есть у небесного глобуса и свой экватор, он перпендикулярен оси и совпадает с земным. Экватор разделяет сферу неба на два полушария, Северное и Южное. Чтобы понять, как располагаются и движутся звезды по небу, нужно представить, что земной шар находится внутри небесного глобуса.

Система координат звездного неба схожа с земной, здесь тоже есть широта и долгота, только называются они по-другому. Координата, аналогичная широте, — это склонение. На экваторе звездного глобуса склонение равно 0°, на полюсе же 90°. Если светило располагается в Южном полушарии, то склонение приобретает отрицательное значение, то есть на Южном полюсе оно будет равно -90°.

Вторая важная координата на небесной сфере — прямое восхождение, это аналог земной долготы. Отсчитывают ее по экватору, от 0 до 360°. Нулевой отметкой для прямого восхождения считается точка весеннего равноденствия — место, где Солнце пересекает экватор 20 марта, когда день равен ночи по продолжительности.

Кроме горизонтальной и экваториальной, существуют еще две системы звездных координат: эклиптическая, где за точку отсчета берется траектория движения Солнца, и галактическая, где основа — плоскость нашей галактики

Источник

Определить систему координат своего созвездия

Небесные координаты

Конечно, приятно просто любоваться звездным небом, но астрономия так бы и осталась занятием мечтателей если бы люди не стали обдумывать увиденное, размышлять, обмениваться мнениями. И тут могут возникнуть проблемы. Например, кто-то увидел на небе что-то интересное и побежал рассказать другому, описывая увиденное и клянясь, что это было на самом деле. И когда собеседник поверив ему спросит: “А где же это все происходило?”, остается прозрачно ответить: “Там”. А где там? Чтобы поточнее ответить на этот вопрос придется воспользоваться математикой. Чтобы однозначно определить местоположение объекта, нужно задать координаты, но обычные Декартовы координаты на плоскости здесь не годятся. Плоскости-то никакой нет. А что делать? Давайте думать. Что можно сказать об объекте на небе (Солнце, например)? Можно сказать, что солнце восходит на востоке и заходит на западе. То есть можно определить в какую сторону горизонта нужно посмотреть, чтобы увидеть его.

Направление на объект задают в виде угла, на который нужно повернуться от Юга по часовой стрелке (направо), величина этого угла называется азимутом и обозначается “А”. Например, азимут Юга равен 0°, азимут Востока равен 90°, азимут Севера – 180°, Запада – 270°. Из опыта догадываемся, что нужно еще одну координату. Светило может быть над самым горизонтом повыше и, наконец, так высоко, что приходится задирать голову и наблюдать становится очень неудобно. Эти варианты математически определяются высотой “h” углом между плоскостью горизонта и направлением на светило. Например, если светило “касается” горизонта, то его высота 0°, если же светило находится прямо над нами, то его высота – 90°. Точка, которая у нас над головой, называется зенит и обозначается “Z”.

Таким образом, чтобы, зная азимут и высоту, определить местонахождение светила на небе, нужно:

1. встать лицом к югу
2. повернутся на угол А (азимут) по часовой стрелке (направо).
3. поднять свой взор на угол h (высота) и мы увидим, то что хотели.

Теперь можно в числах выразить местонахождение небесного объекта, но давайте посмотрим, что происходит на небе. Как мы говорили ранее, небесная сфера вращается, то есть горизонтальные координаты звезд постоянно меняются, они то восходят над горизонтом на востоке, то очертив дугу, заходят на западе. Другие звезды не восходят и не заходят, а вращаются вокруг точки, которая называется полюсом мира , это единственная неподвижная точка небесной сферы, а значит ее горизонтальные координаты не меняются и их можно зафиксировать. Давайте попробуем применить наши знания горизонтальной системы координат на практике, определим координаты полюса в котором по счастливой случайности оказалась полярная звезда. Во-первых, мы знаем, что эта звезда находится на севере, азимут которого равен 180° (он противоположен югу, от которого ведется отсчет азимута). С высотой посложнее, но немного повоображаем. Полярная звезда находится прямо над северным полюсом, и находясь там ее видно прямо над головой (в зените), а значит она имеет максимально возможную высоту 90°. Если мы немного передвинемся поближе к экватору, то полярная звезда будет видна чуть пониже( высота ее будет меньше 90°. Чем ближе мы будем двигаться к экватору( географическая широта будет уменьшаться), тем ниже над горизонтом будет видна и полярная звезда. Находясь на экваторе, полярная звезда видна прямо на линии горизонта, то есть имеет высоту 0°.

Но географическая широта экватора тоже 0°. Это не простое совпадение, это закономерность.

Высота полюса равна широте местности с которой ведется наблюдение.

Казалось бы зная горизонтальную систему координат можно немногое, определить координаты полюса мира, но по ним можно узнать во-первых где север, во-вторых определив высоту, узнаем широту местности, где мы находимся, а это уже немало. Все же проблема осталась, горизонтальная система удобна для наблюдения небесных объектов, но неудобна для анализа того, что происходит на небе. Важны изменения в картине неба.

Звезды движутся вместе с небесной сферой, но взаиморасположение их не меняется. Созвездия неизменны вот уже многие столетия. Нужна такая система координат, которая бы определяла место каждой звезды на небесной сфере, своеобразный адрес, по которому можно было бы безошибочно найти звезду, да и любое другое небесное тело. Подобно тому, как на глобусе отмечены все земные объекты, нужно отметить небесные объекты на небесном глобусе. Ось этого глобуса проходит через полюсы мира, северный и южный (обозначаются P). Вокруг этой оси все и вращается. Есть у этого глобуса экватор (небесный, конечно), который проходит там же где и земной, но не под ногами на земле, а над головой на небе. Вообще земной шар находится внутри небесного глобуса, и система координат, которой пользуются астрономы похожа на систему географических координат.

Есть у звезд своя широта и долгота, только немного по-другому определяются. Аналогом широты на земле является склонение δ на небе, которое равно 0° на небесном экваторе и 90° в полюсе мира. Если объект находится ближе к северному полюсу мира от небесного экватора, то склонение положительно, если же объект от экватора ближе к южному полюсу мира, то склонение приобретает минус (отрицательно), то есть склонение меняется от -90° до 90°.

Другая координата отсчитывается от точки на небесном

экваторе, которая называется точкой весеннего равноденствия (что это за точка и почему так называется мы поговорим позднее, пока это какая-то точка намертво закрепленная на небесном экваторе). Эта координата называется прямое восхождение α и отсчитывается по экватору против часовой стрелки, она меняется от 0° до 360°, но эту величину принято измерять в часах, минутах и секундах. Если представить себе экватор часовым циферблатом, то время покажет прямое восхождение объекта, находящегося на часовой стрелке (смотреть нужно со стороны южного полюса мира). 90°= 3 ч (3 h ), 180° = 6 ч (6 h ), 270° = 9 ч (9 h ), 0° = 12 ч (12 h ).

Такая система координат называется экваториальной. Подобно тому как в основании горизонтальной системы лежит горизонт, в основании экваториальной системы лежит небесный экватор.

Источник