Égi szféra üzenet. Leckék
48. § Égi szféra. Alappontok, vonalak és körök az égi gömbön
Az égi gömb egy tetszőleges sugarú gömb, amelynek középpontja a tér egy tetszőleges pontjában van. A probléma megfogalmazásától függően a középpontját a megfigyelő szemének, a műszer középpontjának, a Föld középpontjának stb.Tekintsük az égi gömb fő pontjait és köreit, amelyek középpontját a megfigyelő szemének vesszük (72. ábra). Húzzunk egy függővonalat az égi gömb közepén. A függővonal és a gömb metszéspontjait Z zenitnek és n nadírnek nevezzük.
Rizs. 72.
Az égi gömb tengelyére merőleges középpontján áthaladó síkot ún. az igazi horizont síkja. Ez az égi szférával metsző sík egy nagy kört alkot, amelyet igazi horizontnak neveznek. Ez utóbbi két részre osztja az égi szférát: a horizont felett és a horizont alatt.
Az égi gömb középpontján áthaladó, a Föld tengelyével párhuzamos egyenest mundi tengelynek nevezzük. A világ tengelyének az égi szférával való metszéspontjait ún a világ pólusai. Az egyik pólust, amely a Föld pólusainak felel meg, északi égi pólusnak nevezik és Pn-nek, a másik a Ps déli égi pólusnak nevezik.
Az égi gömb világtengelyére merőleges középpontján áthaladó QQ síkot ún. az égi egyenlítő síkja. Ez az égi gömböt metsző sík nagy kört alkot - égi egyenlítő, amely az égi szférát északi és déli részre osztja.
Az égi szféra égi pólusokon, zeniten és nadíron áthaladó nagy körét ún. megfigyelő meridián PN nPsZ. A mundi tengely a megfigyelő meridiánját a déli PN ZPs és az éjféli PN nPs részekre osztja.
A megfigyelő meridiánja két pontban metszi a valódi horizontot: az északi pontban az É-i és a déli pontban S. Az északi és déli pontokat összekötő egyenes ún. déli sor.
Ha a gömb közepéről az É pontra néz, akkor a jobb oldalon egy keleti O st, bal oldalon pedig egy nyugat-nyugati pont lesz. Az égi gömb kis körei aa", párhuzamosan a az igazi horizont síkját, nevezzük almukantarátok; kis bb" párhuzamos az égi egyenlítő síkjával, - mennyei párhuzamok.
Az égi szféra zenit- és mélyponton áthaladó körei ún. függőlegesek. A keleti és nyugati pontokon áthaladó függőleges vonalat első függőlegesnek nevezzük.
A világ pólusain áthaladó PNoP-k égi szférájának köreit ún. deklinációs körök.
A megfigyelő meridiánja egyben függőleges és deklinációs kör is. Két részre osztja az égi szférát - keleti és nyugati.
A horizont felett (a horizont alatt) elhelyezkedő égi pólust emelt (süllyesztett) égi pólusnak nevezzük. A megemelkedett égi pólus neve mindig megegyezik a hely szélességi fokának nevével.
A világ tengelye a valódi horizont síkjával egyenlő szöget zár be a hely földrajzi szélessége.
A világítótestek helyzetét az égi szférán gömbi koordinátarendszerek segítségével határozzuk meg. A tengerészeti csillagászatban vízszintes és egyenlítői koordinátarendszereket használnak.
Az égi szféra pontjai és vonalai - hogyan lehet megtalálni az almucantarátot, ahol az égi egyenlítő elhalad, ami az égi meridián.
Mi az égi szféra
Éggömb- egy absztrakt fogalom, egy végtelenül nagy sugarú képzeletbeli gömb, amelynek középpontja a megfigyelő. Ebben az esetben az égi szféra közepe mintegy a megfigyelő szeme szintjén van (más szóval, minden, amit a feje fölött lát horizonttól horizontig, ez a gömb). Az észlelés megkönnyítésére azonban tekinthetjük az égi szféra középpontját és a Föld középpontját, ebben nincs tévedés. A csillagok, bolygók, a Nap és a Hold helyzete a gömbön abban a helyzetben van ábrázolva, amelyben a megfigyelő adott helyétől egy adott időpontban az égen láthatók.
Más szóval, bár megfigyeljük a csillagok helyzetét az égi szférán, mi, a bolygó különböző helyein tartózkodva, az égi szféra „működésének” elveinek ismeretében folyamatosan egy kicsit más képet fogunk látni, ha megnézzük az éjszakai égbolton egyszerű technológia segítségével könnyen eligazodhatunk. Az A pont feletti kilátás ismeretében összehasonlítjuk a B pontban lévő égbolttal, és az ismerős tereptárgyak eltérései alapján meg fogjuk érteni, hol is tartunk most.
Az emberek már régóta számos eszközt kitaláltak, hogy megkönnyítsék a dolgunkat. Ha egyszerűen a szélességi és hosszúsági fokok használatával navigál a „földi” földgömbön, akkor hasonló elemek – pontok és vonalak – egész sorát biztosítjuk az „égi” földgömbön – az égi gömbön.
Az égi szféra és a megfigyelő helyzete. Ha a megfigyelő mozog, akkor az egész számára látható gömb mozogni fog.
Az égi szféra elemei
Az égi gömbnek számos jellegzetes pontja, vonala és köre van, tekintsük az égi gömb fő elemeit.
Megfigyelő függőleges
Megfigyelő függőleges- az égi gömb középpontján áthaladó egyenes, amely egybeesik a megfigyelőpontban lévő függővonal irányával. Zenit- a megfigyelő függőleges metszéspontja az égi szférával, amely a megfigyelő feje felett helyezkedik el. Mélypont- a megfigyelő függőleges metszéspontja az égi szférával, a zenittel szemben.
Valódi horizont- egy nagy kör az égi gömbön, amelynek síkja merőleges a megfigyelő függőlegesére. Az igazi horizont az égi szférát két részre osztja: horizont feletti félteke, amelyen a zenit található, és szubhorizontális félteke, amelyben a mélypont található.
Axis mundi (a Föld tengelye)- egy egyenes, amely körül az égi gömb látható napi forgása történik. A világ tengelye párhuzamos a Föld forgástengelyével, és a Föld egyik pólusán elhelyezkedő megfigyelő számára egybeesik a Föld forgástengelyével. Az égi szféra látszólagos napi forgása a Föld tényleges napi forgását tükrözi a tengelye körül. Az égi pólusok a világ tengelyének az égi szférával való metszéspontjai. Az égi pólust, amely az Ursa Minor csillagkép régiójában található, ún Északi-sark világot, és az ellenpólus ún Déli-sark.
Nagy kör az égi szférán, melynek síkja merőleges a világ tengelyére. Az égi egyenlítő síkja felosztja az égi szférát északi félteke, amelyben az Északi-sark található, és déli félteke, ahol a Déli-sark található.
Vagy a megfigyelő meridiánja egy nagy kör az égi szférán, amely áthalad a világ pólusain, a zeniten és a nadíron. Egybeesik a megfigyelő földi meridiánjának síkjával és felosztja az égi szférát keletiÉs nyugati féltekén.
Északi és déli pontok- az égi meridián és a valódi horizont metszéspontja. A világ északi sarkához legközelebb eső pontot a valódi C horizont északi pontjának, a világ déli sarkához legközelebbi pontot pedig S déli pontnak nevezzük. A keleti és nyugati pontok az égi egyenlítő metszéspontja a valódi horizonttal.
Déli vonal- az északi és déli pontokat összekötő egyenes vonal a valódi horizont síkjában. Ezt az egyenest délnek nevezzük, mert a helyi valódi napidő szerint délben egy függőleges pólus árnyéka egybeesik ezzel az egyenessel, azaz egy adott pont valódi meridiánjával.
Az égi meridián és az égi egyenlítő metszéspontjai. A horizont déli pontjához legközelebb eső pontot ún az égi egyenlítő déli pontja, és a horizont északi pontjához legközelebb eső pont az az égi egyenlítő északi pontja.
A lámpatest függőleges
A lámpatest függőleges, vagy magassági kör, - egy nagy kör az égi szférán, amely áthalad a zeniten, a nadíron és a világítótesten. Az első függőleges a keleti és nyugati pontokon áthaladó függőleges.
Deklinációs kör, vagy , egy nagy kör az égi szférán, amely áthalad a világ pólusain és a világítótesten.
Az égi egyenlítő síkjával párhuzamos világítótesten áthúzott kis kör az égi gömbön. A világítótestek látszólagos napi mozgása napi párhuzamok mentén történik.
Almucantarat világítótestek
Almucantarat világítótestek- egy kis kör az égi gömbön, amely a lámpatesten keresztül húzódik a valódi horizont síkjával párhuzamosan.
Az égi szféra fent említett összes elemét aktívan használják a térben való tájékozódás gyakorlati problémáinak megoldására és a világítótestek helyzetének meghatározására. A céltól és a mérési feltételektől függően két különböző rendszert alkalmaznak gömb alakú égi koordináták.
Az egyik rendszerben a világítótest a valódi horizonthoz viszonyítva orientált, és ennek a rendszernek nevezik, a másikban pedig az égi egyenlítőhöz viszonyítva és az úgynevezett.
Ezen rendszerek mindegyikében a csillag helyzetét az égi szférán két szögmennyiség határozza meg, ahogyan a Föld felszínén lévő pontok helyzetét a szélesség és hosszúság alapján határozzák meg.
Az alábbiakban felsoroljuk az égi szféra ötbetűs pontjait. Minden definícióhoz rövid leírás tartozik.
Ha van hozzáfűznivalója, akkor az alábbiakban egy megjegyzés űrlap áll az Ön rendelkezésére, amelyen elmondhatja véleményét, vagy kiegészítheti a cikket.
Északi
A négy konvencionálisan elfogadott bíboros irány egyike, amely délivel szemben van. A földrajzi térképen túlnyomórészt a tetején található, és nagy C betűvel jelölik (nemzetközi jelölés N - észak).
A mágnesezett iránytű mindig északra mutat. Ennek a szónak az etimológiája a régi orosz nyelvből származik, amelyet „hideg”, „hideg szél”-nek fordítanak. Északnak (Far North) is nevezik azt a területet, amely ebben az irányban fekszik. A Távol-Észak és az Északi-sark Oroszország területének része.
Meg kell jegyezni, hogy földrajzi objektumként az Északi-sark nem létezik. Ez egy bizonyos pont, amely a Föld tengelyét jelöli. A brit James és John Ross beszélt először az Északi-sark létezéséről. De még mindig folyik a vita arról, hogy ki fedezte fel először. A zord éghajlat miatt (télen kb. -40C, nyáron kb. 0C) az állatvilág nagyon szűkös. Főleg jegesmedvék, rozmárok és fókák élnek itt. Az örök jég miatt pedig egyáltalán nincs növényzet.
nyugat
Az ember által konvencionálisan elfogadott négy kardinális irány egyike. A nyugati pont az égi egyenlítő és a horizont metszéspontjában fekszik, félúton észak és dél között, és szemben keletre. A földrajzi térképen a nyugat bal oldalon Z betűvel van jelölve (a nemzetközi jelzés W „nyugat”). Az Ige ősidőktől érkezett hozzánk. A nyugat szó eredetileg „naplementét” jelent, mivel a Nap nyugaton nyugszik (a horizont alatt „nyugszik le”), a Földnek egy képzeletbeli tengely körüli forgása miatt nyugatról keletre. Az ebben az irányban fekvő területet Nyugatnak is nevezik.
Zenit
Ennek a szónak az etimológiája nagyon összetett. A zenit szót hibaszónak tekintik, i.e. Amikor más nyelvekből kölcsönözünk szavakat, hiba történik a szóban. Tehát a zenit szó arabból való kölcsönzésekor hiba történt az átírás során. Az arab „zamt” szó, amely „az ég legmagasabb pontját” jelentette, összekeverte az „m”-t az „in”-vel, így létrejött a „zanit” szó, amely később „zenit” lett. A zenit egy képzeletbeli égi pont, amely a megfigyelő feje fölött helyezkedik el.
Egyszerűen fogalmazva, a zenit az az irány, amely a Föld egy adott pontjáról „felfelé” mutat, egy olyan irány, amely szigorúan ellentétes a gravitáció irányával egy adott helyen. A horizont és a zenit közötti szög 90. A zenit kifejezés egyúttal azt a legmagasabb pontot is jelenti, amelyet egy bizonyos égitest elér a pályája mentén. Tehát a zenit szót gyakran használják a Nap helyzetének meghatározására. Van egy kifejezés: „A nap a zenitjén van”, azaz. A nap ezen a helyen érte el legmagasabb pontját a horizont felett.
Mélypont
Ezt a szót az arabból kölcsönözték. Nadir egy képzeletbeli égi pont, amelyben az égi gömb és a megfigyelési pontból lefelé irányuló függőleges vonal metszi egymást. Ez a pont az égi szféra másik felén található, a földgömb miatt az ember számára láthatatlan. Nadir szemben áll a zenitponttal, i.e. a megfigyelő lába alatt, a Föld másik oldalán. A mélypont és a horizont közötti szög 90°. Egyszerűen fogalmazva, a nadír a zenit irányával ellentétes irány, ami azt az irányt jelenti, amely egybeesik a gravitáció irányával.
Csúcs
Ennek a kifejezésnek latin gyökerei vannak. A csúcs szó pontos jelentése "csúcs" a latin "csúcs". A csúcs egy bizonyos pont, amely az égi szférában található, és az űrobjektumok pillanatnyilag feléje mozognak. Az ellentétes pontot antiapexnek nevezzük. Mivel az Univerzumban minden objektum gravitációs erők hatása alatt áll, és nem mozog egyenes vonalban, csúcsuk folyamatosan eltolódik.
3. Égi gömb. Az égi szféra alapsíkjai, vonalai és pontjai.
Alatt éggömb Szokás szerint egy tetszőleges sugarú gömböt értünk, amelynek középpontja a megfigyelési ponton van, és ennek a gömbnek a felületére vetítik a minket körülvevő összes égitestet vagy világítótestet.
Az égi gömb forgása a Föld felszínén elhelyezkedő megfigyelő számára reprodukálódik napi mozgás ragyog az égen
ZOZ" – egy függőleges (függőleges) vonal,
SWNE– valódi (matematikai) horizont,
aMa" - almucantarat,
ZMZ" – magassági kör (függőleges kör), vagy függőleges
P 
OP" – az égi szféra forgástengelye (a világ tengelye),
P– északi égi pólus,
P" - a világ déli sarka,
Ð PON= j (a megfigyelési hely szélessége),
QWQ" E- égi egyenlítő,
bMb" – napi párhuzamos,
PMP" – deklinációs kör,
PZQSP" Z" K" N- égi meridián,
NOS– déli sor
4. Égi koordinátarendszerek (vízszintes, első és második egyenlítői, ekliptikus).
Mivel az égi gömb sugara tetszőleges, a világítótest helyzetét az égi gömbön egyértelműen két szögkoordináta határozza meg, ha a fősík és az origó adott.
A gömbcsillagászatban a következő égi koordinátarendszereket használják:
Vízszintes, 1. egyenlítői, 2. egyenlítői, ekliptikus
Vízszintes koordinátarendszer
A fősík a matematikai horizont síkja
1
)Ð anya
= h
(magasság)
0 £ h 90 GBP 0
-90 0 £ h £ 0
vagy Р ZOM = z (zenit távolság)
0 £ z 180 GBP 0
z + h = 90 0
2) Р SOm = A(azimut)
0 £ A 360 GBP 0
1. egyenlítői koordinátarendszer
A fősík az égi egyenlítő síkja
1) Р anya= d (hanyatlás)
0 £d 90 GBP 0
–90 0 £ d £ 0
vagy Р P.O.M. = p (pólus távolság)
0 £ p 180 GBP 0
p+ d = 90 0
2) Р QOm = t (óraszög)
0 £ t 360 GBP 0
vagy 0 óra £ t£24 óra
Minden vízszintes koordináta ( h, z, A) és óraszög t az első egyenlítői SC folyamatosan változik az égi szféra napi forgása során.
A d deklináció nem változik.
Helyette be kell írni t egy olyan egyenlítői koordináta, amelyet az égi szféra egy fix pontjától mérnének.
2. egyenlítői koordinátarendszer
KÖRÜLBELÜL 
fősík – az égi egyenlítő síkja
1) Р anya= d (hanyatlás)
0 £d 90 GBP 0
–90 0 £ d £ 0
vagy Р P.O.M. = p (pólus távolság)
0
£
p 180 GBP 0
p+ d = 90 0
2) Ð ¡ Om= a (jobbra emelkedés)
vagy 0 óra £ a £ 24 óra
A vízszintes CS a csillag irányának meghatározására szolgál a földi objektumokhoz képest.
Az 1. egyenlítői CS elsősorban a pontos idő meghatározásánál használatos.
2
Az -edik egyenlítői SC általánosan elfogadott az asztrometriában.
Ecliptic SC
A fősík az E¡E"d ekliptikai sík
Az ekliptika síkja ε = 23 0 26" szögben hajlik az égi meridián síkjához
PP" – ekliptika tengely
E – nyári napforduló pont
E" – téli napforduló pontja
1)¡ m = λ (ekliptikai hosszúság)
2) mM= b (ekliptikai szélesség)
5. Az égi szféra napi forgása különböző szélességi fokokon és a kapcsolódó jelenségek. A Nap napi mozgása. Évszakok és hőzónák változása.
A Nap déli magasságának (azaz felső csúcspontja idején) ugyanazon a földrajzi szélességen mért mérései azt mutatták, hogy a Nap d deklinációja egész évben +23 0 36 "-23 0 36" között változik, két nulla alkalommal áthaladva.
A Nap közvetlen felemelkedése a egész évben szintén folyamatosan változik 0-ról 360 0-ra vagy 0-ról 24 órára.
Figyelembe véve a Nap mindkét koordinátájának folyamatos változását, megállapíthatjuk, hogy a csillagok között nyugatról keletre mozog az égi szféra egy nagy köre mentén, amelyet ún. ekliptika.
Március 20-21. a Nap a ¡ pontban van, deklinációja δ = 0, jobbra emelkedése a = 0. Ezen a napon (tavaszi napéjegyenlőség) a Nap pontosan abban a pontban kel fel. E és eljut egy ponthoz W. A Nap középpontjának maximális magassága a horizont felett ezen a napon délben (felső csúcspont): h= 90 0 – φ + δ = 90 0 – φ
Ekkor a Nap az ekliptika mentén közelebb kerül az E ponthoz, azaz. δ > 0 és a > 0.
Június 21-22-én a Nap az E pontban van, maximális deklinációja δ = 23 0 26", jobbra emelkedése pedig a = 6 h. Ezen a napon délben (nyári napforduló) a Nap felkel maximális magasságába a horizont felett: h= 90 0 – φ + 23 0 26"
Így a középső szélességi fokokon a Nap SOHA nincs a zenitjén
Minszk szélessége φ = 53 0 55"
Ekkor a Nap az ekliptika mentén közelebb kerül a d ponthoz, azaz. δ csökkenni kezd
Szeptember 23. körül a Nap a d pontba érkezik, deklinációja δ = 0, jobbra emelkedése a = 12 óra. Ezt a napot (a csillagászati ősz kezdetét) őszi napéjegyenlőségnek nevezik.
December 22-23-án a Nap az E pontban lesz", deklinációja minimális δ = – 23 0 26", jobbra emelkedése a = 18 óra.
Maximális magasság a horizont felett: h= 90 0 – φ – 23 0 26"
A Nap egyenlítői koordinátáinak változása az év során egyenetlenül történik.
A deklináció akkor változik a leggyorsabban, amikor a Nap a napéjegyenlőség közelében mozog, a leglassabban pedig a napfordulók közelében.
A jobb felemelkedés éppen ellenkezőleg, lassabban változik a napéjegyenlőségek közelében, és gyorsabban a napfordulók közelében.
A Nap látszólagos mozgása az ekliptika mentén összefügg a Föld tényleges mozgásával a Nap körüli pályáján, valamint azzal a ténnyel, hogy a Föld forgástengelye nem merőleges a keringési síkjára, hanem ε szög = 23 0 26".
Ha ε = 0, akkor az év bármely napján bármely szélességi fokon a nappal egyenlő lenne az éjszakával (anélkül, hogy figyelembe vennénk a fénytörést és a Nap méretét).
A sarki körökben a 24 órától hat hónapig tartó sarki nappalok és a megfelelő éjszakák figyelhetők meg, amelyek szélességi fokait a feltételek határozzák meg:
φ = ±(90 0 – ε) = ± 66 0 34"
A világ tengelyének és ebből következően az égi egyenlítő síkjának, valamint a ¡ és d pontok helyzete nem állandó, hanem periodikusan változik.
A Föld tengelyének precessziója miatt a világ tengelye az ekliptika tengelye körül egy kúpot ír le, melynek nyitási szöge 26 000 év alatt ~23,5 0.
A bolygók zavaró működése miatt a világ pólusai által leírt görbék nem záródnak össze, hanem spirállá húzódnak össze.
T 
.Ahoz. Az égi egyenlítő és az ekliptika síkja is lassan változtatja pozícióját a térben, majd metszéspontjaik (¡ és d) lassan nyugat felé mozdulnak el.
Mozgási sebesség (teljes éves precesszió az ekliptikában) évente: l = 360 0 /26 000 = 50,26"".
Teljes éves precesszió az egyenlítőn: m = l cos ε = 46,11"".
Korszakunk elején a tavaszi napéjegyenlőség pontja a Kos csillagképben volt, innen kapta a jelölését (¡), az őszi napéjegyenlőség pontja pedig a Mérleg (d) csillagképben. Azóta a ¡ pont a Halak csillagképbe, a d pont a Szűz csillagképbe került, de a jelölésük ugyanaz.
| " |
Csillagászat megoldási könyv 11. évfolyamnak a 2. leckéhez (munkafüzet) - Égi szféra
1. Fejezd be a mondatot!
A csillagkép a csillagos égbolt egy olyan szakasza, amely jellegzetes megfigyelhető csillagcsoporttal rendelkezik.
2. Csillagdiagram segítségével írja be a táblázat megfelelő oszlopaiba a fényes csillagokkal rendelkező csillagképek diagramjait. Minden csillagképben jelölje ki a legfényesebb csillagot, és adja meg a nevét.
3. Fejezd be a mondatot!
A csillagtérképek nem jelzik a bolygók helyzetét, mivel a térképek célja a csillagok és a csillagképek leírása.
4. Rendezd a következő csillagokat fényességük szerinti csökkenő sorrendbe:
1) Betelgeuse; 2) Spica; 3) Aldebaran; 4) Sirius; 5) Arcturus; 6) Kápolna; 7) Procyon; 8) Vega; 9) Altair; 10) Pollux.
| 4 | 5 | 8 | 6 | 7 | 1 | 3 | 9 | 2 | 10 |
5. Fejezd be a mondatot!
Az 1. magnitúdójú csillagok 100-szor fényesebbek, mint a 6. magnitúdójú csillagok.
Az ekliptika a Nap látszólagos éves útja a csillagok között.
6. Mit nevezünk égi gömbnek?
Tetszőleges sugarú képzeletbeli gömb.
7. Adja meg a 2.1. ábrán az égi szféra 1-14 számokkal jelölt pontjainak és vonalainak nevét!
- Északi égi pólus
- zenit; zenitpont
- függőleges vonal
- égi egyenlítő
- nyugat; nyugati pont
- az égi szféra középpontja
- déli sor
- déli; déli pont
- láthatár
- Keleti; keleti pont
- déli égi pólus
- mélypont; jelenlegi mélypont
- északi pont
- égi meridiánvonalak
8. A 2.1. ábra segítségével válaszoljon a kérdésekre!
Hogyan helyezkedik el a világ tengelye a Föld tengelyéhez képest?
Párhuzamos.
Hogyan helyezkedik el a világ tengelye az égi meridián síkjához képest?
Repülőben fekszik.
Mely pontokon metszi a horizontot az égi egyenlítő?
A keleti és nyugati pontokon.
Mely pontokon metszi az égi meridián a horizont vonalát?
Északi és déli pontokon.
9. Milyen megfigyelések győznek meg bennünket az égi szféra napi forgásáról?
Ha hosszú ideig figyeli a csillagokat, a csillagok egyetlen gömbnek tűnnek.
10. Mozgó csillagtérkép segítségével írjon be a táblázatba két vagy három csillagképet, amely az északi féltekén az 55. szélességi fokon látható.
A 10. feladat megoldása megfelel a 2015-ös események valóságának, azonban nem minden tanár ellenőrzi csillagtérképen minden diák feladatának megoldását, hogy az megfeleljen a valóságnak.
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete