Основні точки і лінії небесної сфери. Зоряний час

Для визначення положення світила на небі необхідна певна система координат, подібна до тієї, що використовується на поверхні Землі.

Спосіб побудови сітки географічних координат відомий: на поверхні Землі виділено дві точки - географічні полюси, через них проведено дуги географічних меридіанів, один із них прийнято за початковий («нульовий»); проведено також земний екватор - велике коло, всі точки якого рівновіддалені від полюсів. Перебуваючи всередині небесної сфери, зробимо те ж саме. Слід лише домовитись, які точки на ній вважати « головними ».

Основні точки і лінії небесної сфери. Визначення основних точок і ліній небесної сфери починають з найпростішого - з установлення вертикального напрямку за допомогою виска. Прямовисна лінія (лінія виска) перетинається з небесною сферою в двох точках, які називаються зеніт і надир. Ці назви запозичено в арабських спостерігачів: зеніт - «вершина», надир - «напрям ноги»; їх позначають відповідно літерами 2 і 7,' .

Зеніт — це верхня точка перетину прямовисної лівії з небесною сферою, надир — нижня точка (протилежна зеніту Велике коло, яке проходить через світило, точку зеніту і точку надиру, називається вертикальним колом або вертикалом .

Через центр небесної сфери перпендикулярно до прямовисної лінії проведемо горизонтальну площину.

Велике коло, по якому горизонтальна площина перетинається з небесною сферою, називається математичним або справжнім горизонтом.

Справжній горизонт слід відрізняти від видимого горизон-т у , який на суші є неправильною лінією з точками, що лежать вище або нижче справжнього горизонту, а на морі завжди є колом, площина якого паралельна площині справжнього горизонту.

Небесна сфера обертається навколо лінії, яка називається віссю світу; точки перетину осі світу з небесною сферою називаються полюсами світу. Полюс, відносно якого небесна сфера обертається проти годинникової стрілки (для спостерігача, який перебуває у центрі сфери), називають Північним полюсом світу, протилежний йому -Південним полюсом світу.

У наш час Північний полюс світу перебуває поблизу зорі а Малої Ведмедиці, яку називають Полярною зорею.

Велике коло, площина якого перпендикулярна до осі світу, називають небесним екватором. Небесний екватор ділить небесну сферу на північну і південну півкулі.

З горизонтом небесний екватор перетинається у двох точках: у точці сходу Е і в точці заходу И7. Велике коло, що проходить через полюси світу і зеніт, називають небесним меридіаном. Небесний меридіан перетинається з горизонтом у двох точках: у точці півночі N (вона ближча до Північного полюса світу) і в точці півдня 5 (вона ближча до Південного полюса світу).

Пряму лінію, що з'єднує точки півдня і півночі, називають полуденною лінією. Небесний меридіан ділить небесну сферу на дві півкулі - східну і західну. Велике коло, що проходить через полюси світу і через світило М, називають колом схилень.

Слідкуючи за тим, як упродовж року приекваторіальні сузір'я одне за одним зміщуються на вечірньому небі до тієї ділянки горизонту, за яку зайшло Сонце, можна зробити висновок, що Сонце здійснює видимий річний рух назустріч обертанню небесної сфери.

Велике коло, по якому центр диска Сонця здійснює свій видимий річний рух на небесній сфері, називається екліптикою.

Слово «екліптика» походить від грецького «екліпто» - «затемнюю», бо як тільки Місяць у своєму русі навколо Землі перетне екліптику в повню, настає затемнення Місяця. Якщо він перетинає екліптику у фазі нового Місяця, відбувається затемнення Сонця.

Площина екліптики нахилена до площини небесного екватора під кутом є = 23 26,5'. Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках рівнодень: весняного і осіннього. Точка весняного рівнодення - це точка небесного екватора, через яку центр диска Сонця 20-21 березня переходить з південної півкулі неба в північну. Через точку осіннього рівнодення її центр диска Сонця 22-23 вересня переходить з північної півкулі неба в південну.

Кульмінації світил. Внаслідок добового обертання небесної сфери кожне світило, описуючи на небі коло (тим менше, чим ближче світило до полюса світу), двічі перетинає небесний меридіан.

Явище проходження світила через небесний меридіан називається кульмінацією.

У верхній кульмінації світило буває найвище над горизонтом, у нижній кульмінації світило буває найнижче над горизонтом чи під горизонтом. Деякі зорі в момент верхньої кульмінації проходять через зеніт. В залежності від кутових відстаней, на яких світила знаходяться від полюсів світу, у кожній певній точці земної кулі вони можуть сходити і заходити, або ніколи не заходити, або ніколи не сходити.

Для світил, які в даній місцевості не заходять, ми бачимо і верхню, і нижню кульмінації; для світил, які сходять і заходять, -тільки верхню кульмінацію; для світил, які не сходять, обидві кульмінації відбуваються під лінією горизонту. Для спостерігача на північному полюсі Землі всі зорі північної небесної півкулі не заходять, а зорі південної небесної півкулі не сходять і навпаки. Для спостерігача на екваторі всі зорі обох небесних півкуль сходять і заходять.

Коли центр сонячного диска, перетинаючи небесний меридіан, знаходиться у верхній кульмінації, настає астрономічний полудень; під час нижньої кульмінації центра сонячного диска настає астрономічна північ.

Зоряний час. Періодичне обертання небесної сфери, повторення явищ сходу і заходу світил та їхніх кульмінацій дали людям природну одиницю лічби часу - добу. Залежно від того, що взяте за орієнтир на небі, відрізняють сонячну і зоряну добу.

Зоряна доба — це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення.

Зоряний час — це час 8, що минув від верхньої кульмінації точки весняного рівнодення.

Зоряну добу розділено на 24 зоряних години, у кожній годині -60 зоряних хвилин, у кожній хвилині - 60 зоряних секунд. Оскільки повний оберт Землі відносно точки У1 становить 360, то маємо таке співвідношення: 1 год = 15°, 1° = 4 хв.

Через те що Земля обертається навколо своєї осі, на різних географічних меридіанах кульмінація точки весняного рівнодення настає в різні моменти. Якщо позначити через «0 зоряний час на нульовому гринвіцькому меридіані, то для спостерігача, який перебуває на схід від Гринвіча і географічна довгота якого X виражена в годинах і частках години, зоряний час буде більшим на величину л:

S = S₀ + X. (4.1)