2.2. Суточное вращение, понятие о небесной сфере.

Луна перемещается по небесной сфере со скоростью 13 гр. в сутки, Солнце - 1 гр. в сутки. Звёзды восходят и заходят на одной и той же широте всегда в одном и том же месте. При изучении видимых движений небесных тел необходимо определять их положения в моменты наблюдения. Видимые положения светил определяются только направлениями, так как расстояния до них несущественны.

Сфера произвольного радиуса с центром, помещённым в произвольной точке пространства, называется небесной сферой. Вращение небесной сферы повторяет вращение небесного свода. Небесная сфера служит для изучения видимых положений и движений небесных тел.

2.3. Основные пункты и круги, системы координат на небесной сфере.

Для определения видимого положения небесных тел и изучения их движения в астрономии вводится понятие небесной сферы. Прямая ZOZ’, проходящая через центр О небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения называется вертикальной линией. Вертикальная линия пересекает небесную сферу в точках Зенита и Надира.

Б ольшой круг небесной сферы SWNE, плоскость которого перпендикулярна к вертикальной линии, называется математическим или истинным горизонтом.Математический горизонт делит небесную сферу на две половины

- видимую и невидимую для наблюдателя.

Диаметр РР’, вокруг которого происходит вращение небесной сферы, называется осью мира. Ось мира пересекается с небесной сферой в северном и южном полюсах. Большой круг небесной сферы QWQ’E, плоскость которого перпендикулярна к оси мира, называется небесным экватором. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария - северное и южное. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках - точке востока Е и точке запада W.

Круги высот, проходящие через точки востока и запада, называются первыми вертикалами - восточным и западным.

Большой круг небесной сферы PZQSP’Z’Q’N, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, называется небесным меридианом. Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на восточное и западное полушария. Плоскость небесного меридиана и плоскость математического горизонта пересекаются по прямой линии NOS, которая называется полуденной линией. Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках - точке севера и точке юга.

Большой круг небесной сферы ZМZ’, проходящий через зенит, светило М и надир, называется кругом высоты или вертикалом светила.

Малый круг небесной сферы (bМb), плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора, называется небесной или суточной параллелью светила. Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям.

Большой круг небесной сферы РМР’, проходящий через полюсы мира и светило М, называется часовым кругом, или кругом склонения светила.

Положение основных элементов небесной сферы относительно друг друга зависит от географической широты  места наблюдения. Под углом  к плоскости математического горизонта расположена ось мира PP’.

2.4. Системы небесных координат.

Положение светила на небе однозначно определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиям и точкам небесной сферы и выражается количественно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов), которые называются небесными координатами.

Г оризонтальная система. Основной плоскостью является плоскость математического горизонта NWSE, а отсчёт ведётся от зенита и от одной из точек математического горизонта.

Одной координатой является зенитное расстояние z, или высота светила над горизонтом h.

Высотой h светила М называется дуга вертикального круга mM от математического горизонта до светила, или центральный угол mОM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М. Высоты отсчитываются в пределах от 0 до 90⁰ к зениту и от 0 до -90⁰ к надиру.

Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от зенита до светила.

z + h = 90⁰

Положение самого вертикального круга определяется другой координатой - азимутом А. Азимутом А светила называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360⁰.

Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

Первая экваториальная система координат.

О дной координатой является склонение. С клонением называется дуга mM часового круга PMmP’ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90⁰ к северному полюсу и от 0 до -90⁰ к южному.

р +  = 90⁰.

Положение часового круга определяется часовым углом t. Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP’, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до 360⁰ или от 0 до 24 часов.

Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени.

Вторая экваториальная система координат. Одной координатой является склонение , другой прямое восхождение . Прямое восхождение  светила М называется дуга небесного экватора m

от точки весеннего равноденствия  до часового круга, проходящего через светило. Отсчитываются в сторону противоположную суточному вращению в п ределах от 0 до 360⁰ или от 0 до 24 часов.

Система координат используется для определения звёздных координат и составления каталогов.

Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане.

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдения.

1) Если склонение светила меньше географической широты, то оно кульминирует к югу от зенита на z = .

или на высоте h = 90⁰ - .

2) Если склонение светила равно географической широте, то оно кульминирует в зените и z = 0, а h = + 90⁰.

3) Если склонение светила больше географической широты, то оно кульминирует к северу от зенита на z = или на высоте h = 90⁰ + .