Глава I Основы сферической астрономии

§1.1. Основные направления и плоскости на земной поверхности

Земля представляет собой неправильное геометрическое тело, называемое геоидом. Полярный радиус Земли на 21 км меньше экваториального. Величина полярного сжатия земного эллипсоида¹ составляет , поэтому при решении астрономических задач, связанных с определением места судна в море можно считать Землю правильной сферой.

Д иаметр вокруг, которого обращается Земля, называется земной осью, а точки пересечения земной оси с поверхностью Земли – полюсами. Полюс относительно, которого планета вра­щается против часовой стрелки, для наблюдателя находящегося вне планеты, называется северным полюсом p_n, а полюс противоположный ему – южным полюсом p_s Земли (рис. 1.1).

Большой круг qq' на поверхности земного шара, плоскость которого перпендикулярна земной оси p_np_s, называется земным экватором. Большие круги на поверхности земного шара, проходящие через полюса Земли, называются географическими меридианами.

Основным направлением наблюдателя, находящегося на поверхности Земли в точке М, является его вертикаль или отвесная линия, положение которой в данной точке Земли совпадает с направлением действия силы тяжести. Часть отвесной линии находящейся над головой наблюдателя направлена в сторону точки z, которая называется зенитом наблюдателя, а противоположная часть вертикали – в сторону точки n, называемой надиром наблюдателя. Положение точки М на поверхности Земли определяется её географической широтой¹ и долготой².

Меридиан, в плоскости которого расположена вертикаль, называется меридианом наблюдателя.

Плоскость Н проходящая через глаз наблюдателя и перпендикулярная вертикали называется истинным горизонтом.

Вертикальная плоскость V совпадающая с меридианом наблюдателя, в пересечении с плоскостью истинного горизонта образует прямую линию NMS, которая называется полуденной линией. Часть полуденной линии МN, расположенная от наблюдателя в сторону северного полюса p_n, называется северной и указывает направление на N. часть полуденной лини MS, расположенной от наблюдателя в сторону южного полюса p_s, называется южной и указывает направление на S.

Перпендикулярно полуденной линии через наблюдателя М располагается линия ЕW, соединяющая между собою направления на восток и запад.

§1.2. Небесная сфера.

в навигации для определения места судна необходимо знать место положения земных предметов на карте, т.е. на поверхности земного шара. В мореходной астрономии также требуется знать положение ориентиров на небесном своде. При этом необходимо помнить, что ориентиры в мореходной астрономии – небесные светила – непрерывно изменяют своё место положения на небесном своде.

Как известно, расстояния до наблюдаемых на небесном своде светил очень велики. Эти расстояния измеряются десятками и сотнями световых лет¹. Чтобы упростить решение астрономических задач и не учитывать расстояния до светил, пользуются так называемой небесной сферой.

Небесной сферой называется вспомогательная сфера произвольного радиуса, к центру которой параллельно перенесены основные линии наблюдателя, земли и направления на светила.

Совместим центр небесной сферы с местом положения наблюдателя на Земле и проведем через него направления и плоскости на земной поверхности. Основным направлением наблюдателя является отвесная линия zn. В пересечении отвесной линии с небесной сферой получаем две точки зенит z и надир n (рис. 1.2). Через центр небесной сферы, перпендикулярно отвесной линии проводим плоскость параллельную плоскости истинного горизонта, которая так же получила название истинный горизонт. истинный горизонт делит небесную сферу на две части: надгоризонтную, на которой находится зенит, и подгоризонтную, на которой расположен надир.

Л иния параллельная земной оси называется осью мира P_NP_S. Точки пересечения небесной сферы и оси мира называются полюсами мира – северным P_N и южным P_S. Северным полюсом мира P_N считается тот, относительно которого небесная сфера, для наблюдателя находящегося в центре сферы, вращается против часовой стрелки. Полюс, находящийся в надгоризонтной части небесной сферы называется повышенным полюсом мира. Необходимо заметить, что наименование повышенного полюса мира всегда совпадает с наименование географической широты места наблюдателя.

Большой круг, плоскость которого параллельная плоскости земного экватора и перпендикулярная оси мира называется небесным экватором QQ'.

Большой круг, проходящий через ось мира, перпендикулярный плоскости небесного экватора и параллельный плоскости географического меридиана наблюдателя называется меридианом наблюдателя. Меридиан наблюдателя делится осью мира на две части: полуденную часть меридиана наблюдателя, на которой расположена точка зенита, и полуночную часть меридиана наблюдателя, на которой расположена точка надира.