10.1 Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите

Для определения положения светила на небосводе достаточно 2 условных координат. Это направление на светило по сторонам света - азимут и высота светила над горизонтом. Для визуальных наблюдений удобна простейшая система координат -горизонтальная Рис.1. В этой системе азимут отсчитывается от точки юга к западу, т.е. по часовой стрелке. Измеряется азимут от точки юг к западу в градусах от 0-юг до 360-юг, или в часах от 0 до 24 часов (0360). Для точного отсчета используются минуты и секунды дуги. Высота светила над горизонтом-h измеряется в градусах от 0 до 90. Можно измерять высоту светила по ее зенитному расстоянию-z от 0 до 90 между высотой светила над горизонтом и зенитным расстоянием существует очевидное выражение (см. рис.1.) h+z=90 или z=90-h

При глазомерной оценке высоты светила над горизонтом, мы всегда получаем большие величины из-за того, что небосвод кажется нам сплюснутым к горизонту. Величина ошибки при глазомерной оценке представлена в таблице 1

Положение видимого горизонта и его дальность зависят от высоты наблюдателя над земной поверхностью. В открытом море дальность горизонта –D в км. в зависимости от H-высоты точки наблюдения в метрах определяется по формуле(2) :

(2)

В таблице 2 приведена дальность видимого горизонта.

Таблица 2. Дальность горизонта.

Таким образом радиус обозреваемой земной поверхности с высотой мачты корабля до 20 км., с горы-Н=5 км.-275 км., с самолета-Н=10 км. около 350 км. со спутника-Н=200км. около 1600км., с орбитальной станции Н=1000км. D=3400км.

Кроме того, понижение видимого горизонта-h в угловых минутах определяется преломлением света в земной атмосфере - рефракцией по формуле (3) :

(3)

Горизонтальная система координат не удобна для наблюдений на больших телескопах с автоматическим отслеживанием положения светил (гидированием), так как при суточном вращении Земли одновременно меняется азимут-А и высота светила над горизонтом. Более удобна для астрономических наблюдений экваториальная система, в которой при суточном вращении изменяется одна координата-часовой угол -t, отсчитываемый от меридиана до круга склонения светила с юга на запад. Вторая координата-угол склонения-б, отсчитываемая от плоскости экватора, остается постоянной. Вместо часового угла –t часто используется угол прямое восхождение- светила, отсчитывается от точки весеннего равноденствия- в плоскости экватора к востоку до круга склонения светила.

Большой круг, проходящий через полюс и зенит, называется меридианом. При пересечении светилом меридиана с южной стороны оно будет находиться в верхней кульминации, на максимальной высоте над горизонтом. При пересечении светила меридиана с северной стороны , через двенадцать часов после верхней кульминации, оно будет находиться в нижней кульминации. Светила в нижней кульминации, как правило, скрыты за горизонтом, видны только светила находящиеся в околополярной области.

N

А

Рис. 31 Горизонтальная система . Рис. 32 Экваториальная система координат

Склонение светила можно определять по полярному расстоянию- p – это угол между направлением на полюс и на светило. Воображаемая ось вращения Земли проходит через полюс-P. В настоящее время полюс расположен в направлении на Полярную звезду с точностью до 1. Положение полюса медленно меняется из-за прецессии. Высота полюса над горизонтом определяется широтой места-. Полярное расстояние и склонение связаны очевидной (см. рис.2) формулой(4):

(4) P+б=90 , Р=90-б