Для чего используется экваториальная система координат в астрономии

Экваториальная система координат

Экваториальная система координат — одна из систем небесных координат. В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной из координат при этом является склонение δ (реже — полярное расстояние p​​).

Другой координатой может быть:

Содержание

Первая экваториальная система координат

Склонение измеряют в пределах от 0 ° до 90 ° в сторону северного полюса мира и от 0 ° до −90 ° в сторону южного полюса мира.

Полярные расстояния измеряют в пределах от 0 ° до 180 ° по направлению от северного полюса мира к южному.

Часовые углы отсчитывают в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0 ° до 360 ° (в градусной мере) или от 0 ч до 24 ч (в часовой мере). Иногда часовые углы измеряют в пределах от 0 ° до 180 ° (от 0 ч до 12 ч ) к западу и от 0 ° до −180 ° (от 0 ч до −12 ч ) к востоку.

Вторая экваториальная система координат

В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной из координат при этом является склонение (δ) (реже — полярное расстояние p​​). Но вторая координата — прямое восхождение (α) — дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила. Таким образом, начало отсчёта находится в точке, где Солнце пересекает небесный экватор весной (точка весеннего равноденствия). Этот угол измеряется к востоку от видимого положения центра Солнца, то есть в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, вдоль небесного экватора и принимает значения от 0 ° до 360 ° (в градусной мере) либо от 0 ч до 24 ч (в часовой мере).

Общие характеристики

В Северном полушарии Земли для заданной широты φ:

Источник

Экваториальная система небесных координат в навигации

Принципы экваториальной системы небесных координат и примеры навигационных расчетов.

В отличие от горизонтальной системы небесных координат, где за основную плоскость принят истинный горизонт небесной сферы, в экваториальной системе небесных координат основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а полюсами являются полюсы мира. Положение светила в этой системе координат определяется склонением и часовым углом светила.

Общая схема принципа действия экваториальной системы небесных координат

Принцип экваториальной системы небесных координат

Склонением светила δ называется угол, заключенный между плоскостью небесного экватора и направлением на светило из центра небесной сферы. Склонение светила измеряется от 0 до ±90°.
Положительное склонение отсчитывается в направлении к Северному полюсу мира, а отрицательное — к Южному. Склонение Солнца, Луны и планет обычно берется из авиационного астрономического ежегодника для каждого часа гринвичского времени, а навигационных звезд — в таблице экваториальных координат звезд на начало каждого года ввиду изменения его за год на 1—2 градуса. Иногда вместо склонения светила пользуются другой координатой — полярным расстоянием.

Полярным расстоянием Р называется угол в плоскости круга склонения, заключенный между осью мира и направлением на светило из центра небесной сферы. Полярное расстояние отсчитывается от Северного полюса мира к Южному от 0 до 180°. Между полярным расстоянием и склонением светила имеется следующая зависимость:

Р + δ = 90°, откуда Р = 90° — δ; δ = 90° — Р

Светила, находящиеся на одной суточной параллели, имеют одинаковые склонения и одинаковые полярные расстояния. Склонение, или полярное расстояние, определяет положение светила на круге склонения. Положение же самого круга склонения на небесной сфере определяется часовым углом светила.

Часовым углом светила t называется двугранный угол в плоскости небесного экватора, заключенный между плоскостью небесного меридиана и плоскостью круга склонения светила.
Часовой угол отсчитывается от южного направления небесного меридиана по ходу часовой стрелки (к западу) до круга склонения светила от 0 до 360°. Важно знать, что отсчет часового угла светила ведется в направлении суточного вращения небесной сферы.

При решении некоторых задач для удобства часовые углы светил отсчитывают от 0 до 180° к западу и востоку и соответственно обозначают их t3 и tB. В Авиационном астрономическом ежегоднике даны западные часовые углы светил от 0 до 360°, а в расчетных таблицах для Солнца, Луны и планет — от 0 до 180°.

Важное значение имеет зависимость между часовым углом светила и долготой места наблюдателя. Выше указывалось, что часовой угол светила принято отсчитывать к западу от небесного меридиана. Так как плоскость небесного меридиана совпадает с географическим меридианом наблюдателя, то в один и тот же момент времени часовые углы одного и того же светила для наблюдателей, находящихся на разных меридианах, будут различны.
Очевидно, что в один и тот же момент времени разность местных часовых углов светила равна разности долгот наблюдателей t2-t1=λ2-λ1. Если принять в данном соотношении λ1=0, то t1 = tгр. Принимая λ1=λ и t2=t, получаем t=tгр+-λ b ₃.

Как видно из полученной формулы, местный часовой угол светила отличается от гринвичского на значение долготы наблюдателя. В практике часто вместо часового угла светила пользуются другой координатой — прямым восхождением светила.

Прямым восхождением светила α называется угол, заключенный между плоскостью круга склонения точки весеннего равноденствия (начального круга склонения) и плоскостью круга склонения светила.

Точкой весеннего равноденствия называется точка пересечения плоскости небесного экватора центром Солнца (21 марта) при его видимом годовом движении по небесной сфере. Эту точку принято обозначать символом созвездия Овен, в котором она находилась в эпоху зарождения астрономии.

Прямое восхождение светила отсчитывается в плоскости небесного экватора от точки весеннего равноденствия против хода часовой стрелки (к востоку) до круга склонения светила от 0 до 360°. Прямое восхождение светила и его часовой угол можно измерять не только углом, но и дугой небесного экватора, а склонение и полярное расстояние светила — дугой круга склонения.

Особенности экваториальной системы небесных координат

В авиационной астрономии экваториальная система небесных координат дополнительно подразделяется на две системы.

В первой экваториальной системе положение светила на небесной сфере определяется склонением и часовым углом, а во второй — прямым восхождением и склонением светила. Первая экваториальная система берется в основу при разработке и создании астрономических компасов, а также при составлении расчетных таблиц. Вторую экваториальную систему используют для составления звездных карт и таблиц экваториальных координат звезд.

Экваториальная система небесных координат является более практичной по сравнению с горизонтальной. Она имеет большое практическое значение в авиационной астрономии. С этой системой связано измерение времени и определение места самолета, т. е. решение главных вопросов практической авиационной астрономии.

Основным ее достоинством является то, что экваториальные координаты светил не зависят от места наблюдателя на земной поверхности, за исключением местного часового угла. Часовой угол светила зависит не только от долготы места наблюдателя, но и от времени наблюдения. Он непрерывно изменяется пропорционально времени, и это позволяет учитывать в астрокомпасах при помощи часового механизма его изменение за счет вращения Земли.

Ниже приведены примеры графического изображения положения светил на небесной сфере по заданным экваториальным координатам.

Иллюстрация принципа определения координат объекта с помощью экваториальной системы небесных координат (к примерам выше)

источник: по книге “Авиационная астрономия”

Источник

Системы небесных координат

Системы небесных координат используются в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение объектов на небесной сфере. Таким образом, системы небесных координат являются сферическими системами координат, в которых третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет роли. Эти системы отличаются друг от друга выбором основной плоскости и началом отсчёта.

В зависимости от стоя́щей задачи, может быть более удобным использовать ту или иную систему. Наиболее часто используются горизонтальная и экваториальные системы координат. Реже — эклиптическая, галактическая и другие.

Содержание

Горизонтальная система координат

Высота

Высотой h светила называется дуга вертикального круга от математического горизонта до светила, или угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило.

Зенитное расстояние

Зенитным расстоянием z светила называется дуга вертикального круга от зенита до светила, или угол между отвесной линией и направлением на светило.

Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от зенита к надиру.

Азимут

Азимутом A светила называется дуга математического горизонта от точки юга до вертикального круга светила, или угол между полуденной линией и линией пересечения плоскости математического горизонта с плоскостью вертикального круга светила.

Первая экваториальная система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной координатой при этом является склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой — часовой угол t.

Склонение

Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило.

Полярное расстояние

Полярным расстоянием p светила называется дуга круга склонения от северного полюса мира до светила, или угол между осью мира и направлением на светило.

Полярные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от северного полюса мира к южному.

Часовой угол

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом ) до круга склонения светила, или двугранный угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила.

Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0 h до +12 h ) к западу и от 0° до −180° (от 0 h до −12 h ) к востоку.

Вторая экваториальная система координат

Использование экваториальной системы координат.

В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной координатой — склонение β (реже — полярное расстояние p). Другой координатой является прямое восхождение α.

Прямое восхождение

Прямым восхождением α светила называется дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила.

Прямые восхождения отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере).

Эклиптическая система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость эклиптики. Одной координатой при этом является эклиптическая широта β, а другой — эклиптическая долгота λ.

Эклиптическая широта

Эклиптической широтой β светила называется дуга круга широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью эклиптики и направлением на светило.

Эклиптическая долгота

Эклиптической долготой λ светила называется дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия до круга широты светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга широты светила.

Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годового движения Солнца по эклиптике, то есть к востоку от точки весеннего равноденствия в пределах от 0° до 360°.

Галактическая система координат

Галактическая широта

Галактической широтой b светила называется дуга круга галактической широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью галактического экватора и направлением на светило.

Галактическая долгота

Галактической долготой l светила называется дуга галактического экватора от точки начала отсчёта C до круга галактической широты светила, или угол между направлением на точку начала отсчёта C и плоскостью круга галактической широты светила.

Галактические долготы отсчитываются против часовой стрелки, если смотреть с северного галактического полюса, то есть к востоку от точки начала отсчёта C в пределах от 0° до 360°.

Точка начала отсчёта C находится вблизи направления на галактический центр, но не совпадает с ним, поскольку последний, вследствие небольшой приподнятости Солнечной системы над плоскостью галактического диска, лежит примерно на 1° к югу от галактического экватора. Точку начала отсчёта C выбирают таким образом, чтобы точка пересечения галактического и небесного экваторов с прямым восхождением 280° имела галактическую долготу 32,93192° (на эпоху 2000).

Изменения координат при вращении небесной сферы

Высота h, зенитное расстояние z, азимут A и часовой угол t светил постоянно изменяются вследствие вращения небесной сферы, так как отсчитываются от точек, не связанных с этим вращением. Склонение δ, полярное расстояние p и прямое восхождение α светил при вращении небесной сферы не изменяются, но они могут меняться из-за движений светил, не связанных с суточным вращением.

История и применение

Небесные координаты употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея звёздный каталог Гиппарха содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе небесных координат.

Использование различных систем координат

Вторая экваториальная система координат является общепринятой в астрометрии. В этой системе составляются звёздные карты и описываются положения светил в каталогах.

Эклиптическая система координат используется в теоретической астрономии при определении орбит небесных тел.

См. также

bs:Nebeski koordinatni sistem de:Astronomische Koordinatensysteme en:Celestial coordinate system es:Coordenadas celestes fr:Système de coordonnées célestes he:מערכת קואורדינטות שמימית hr:Nebeski koordinatni sustavi hu:Csillagászati koordinátarendszer it:Coordinate celesti nl:Hemelcoördinaat nn:Himmelkoordinat pl:Układ współrzędnych astronomicznych ro:Coordonate astronomice uk:Системи небесних координат vi:Hệ tọa độ thiên văn zh:天球坐标系统

Источник

Системы координат в астрономии

Занимаясь исследованиями космоса и неба, учёные установили, что всё вокруг находится в движении.
История возникновения системы координат началась ещё в древности.

Прежде всего, разработка системы координат связана с потребностью ориентирования на местности, и пониманием структуры небесной поверхности.

Небо над облаками

Для определения расположения и перемещения объектов человечество разработало целую систему методов и способов. Более того, придумали специальные числовые и символичные обозначения.

На самом деле, систем, определяющих точки положения объектов, несколько. Главным образом отличаются они выбором главной плоскости и пунктом отсчёта.
Так как, наблюдая с Земли, мы видим небо в виде сферы, то координаты в астрономии тоже сферические. Кроме того, они представляют некие дуги кругов сферы. Стоит отметить, что исчисляются они в градусах, иногда в часах.

Горизонтальная система координат

В ней математический горизонт выступает главной плоскостью. А полюса составляют зенит и надир.
Горизонтальной системой координат пользуются для наблюдений с Земли. Это возможно и невооружённым глазом, и с помощью телескопа. Наблюдают за звёздами и перемещением объектов на небе. Разумеется, что в рамках Солнечной системы.

Горизонтальная система координат

Разумеется, наблюдение и измерение происходит постоянно. Потому как движение небесных тел происходит непрерывно.

Некоторые определения системы координат

Отвесная линия представляет собой прямую, проходящую через центр неба. К тому же она совпадает с течением нити отвеса относительно точки наблюдения. Для наблюдателя данная прямая вертикально пересекает центр планеты и место наблюдения.

Зенит и надир это две противоположности. Как известно, отвесная линия пересекается с небом над головой наблюдателя-это и есть зенит. Собственно, надир оказывается полярной по диаметру точкой.

Математический горизонт является огромным кругом небесной сферической поверхности. Его область перпендикулярна отвесной линии. Что важно, он делит всю поверхность неба пополам. Более того, эти части называют видимой и невидимой для наблюдателя. Первая имеет верхнюю точку в зените, а вторая в надире.

Математический горизонт, Зенит и надир, Отвесная линия

В то же время, математический горизонт никогда не соответствует видимому горизонту. Так как, во-первых, поверхность Земли неровная. Как следствие, высшая точка наблюдения разная. А во-вторых, по причине искривления лучей в атмосфере нашей планеты.

Горизонтальные координаты в астрономии составляют высота светила и зенитное расстояние. Помимо этого, есть ещё азимут.
Высота светила это дуга его вертикала от математического горизонта до направления на само светило. Границы высоты к зениту равны от 0° до +90°.и наоборот к надиру, то есть от 0° до — 90°.
Стоит отметить, что зенитное расстояние это дуга вертикала от зенита до светила. Кстати, рассчитывают зенитный отрезок от зенита к надиру в пределах от 0° до 180°.
Азимут, то есть дуга математического горизонта от южной точки до вертикали светила.
Притом азимут отсчитывают к западу от южной точки в пределах от 0° до 360°. А именно в сторону суточного вращения небесной сферы.

Азимут

Первая экваториальная система координат

За плоскую область в этой системе берётся поверхность экватора неба, а точка отчёта — Q. Помимо того, координаты представляют склонение и часовой угол.
Что такое склонение вы можете узнать тут.
Часовым углом является дуга, которая расположена посередине небесного меридиана и кругом склонения. Граница его измерения от 0° до 360°.
Надо сказать, что применяется первая экваториальная система координат в связи с постоянным движением нашей планеты в течение суток. В связи с этим, местом отсчёта установили точку весеннего равноденствия. Так как она является постоянной относительно звёзд.

Часовой угол

Вторая экваториальная система координат

Что интересно, главная плоскость и точка отчёта аналогичны предыдущей системе. Но её координатами выступают склонение и прямое восхождение.
Подразумевается, что восхождение это дуга экватора неба, которая проходит от точки весеннего равноденствия до круга светила. Кроме того, измерение проходит в часовой мере. Однако, её отсчёт ведётся противоположно часовой стрелки.
Между тем, вторая система координат, характеризуется постоянными координатами звёзд. В противовес первой системе, движение Земли за сутки не влияет на них. Применяется она для определения перемещения небесных тел за год.

Вторая экваториальная система координат

Важно понимать, что координаты могут быть всегда разными. Поэтому существует множество задач. Их решение возможно с применением, подходящей отдельной ситуации, системой. Вообще, для решения задач и определении координат, очень часто чередуют системы.

Создание систем координат позволило учёным составить карту звёздного неба. Кроме того, обрисовалась определённая структура небесной системы. Что, в значительной мере, способствовало развитию астрономии и астрологии. Помимо того, экваториальные системы координат применяются во многих областях научной деятельности.

Звёздное небо

Очевидно, что разработка и внедрение определённых систем, составляет основу исследования космического пространства. Мы стараемся максимально приблизиться к его пониманию. Конечно, множество уже применяемых приёмов, расчётов и методов способствует расширению нашего кругозора.

Источник

Системы небесных координат

Системы небесных координат используются в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение объектов на небесной сфере. Таким образом, системы небесных координат являются сферическими системами координат, в которых третья координата — расстояние — часто неизвестна и не играет роли. Эти системы отличаются друг от друга выбором основной плоскости и началом отсчёта.

В зависимости от стоя́щей задачи, может быть более удобным использовать ту или иную систему. Наиболее часто используются горизонтальная и экваториальные системы координат. Реже — эклиптическая, галактическая и другие.

Содержание

Горизонтальная система координат

Высота

Высотой h светила называется дуга вертикального круга от математического горизонта до светила, или угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило.

Зенитное расстояние

Зенитным расстоянием z светила называется дуга вертикального круга от зенита до светила, или угол между отвесной линией и направлением на светило.

Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от зенита к надиру.

Азимут

Азимутом A светила называется дуга математического горизонта от точки юга до вертикального круга светила, или угол между полуденной линией и линией пересечения плоскости математического горизонта с плоскостью вертикального круга светила.

Первая экваториальная система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Одной координатой при этом является склонение δ (реже — полярное расстояние p). Другой координатой — часовой угол t.

Склонение

Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило.

Полярное расстояние

Полярным расстоянием p светила называется дуга круга склонения от северного полюса мира до светила, или угол между осью мира и направлением на светило.

Полярные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от северного полюса мира к южному.

Часовой угол

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом ) до круга склонения светила, или двугранный угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила.

Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0 h до +12 h ) к западу и от 0° до −180° (от 0 h до −12 h ) к востоку.

Вторая экваториальная система координат

Использование экваториальной системы координат.

В этой системе, как и в первой экваториальной, основной плоскостью является плоскость небесного экватора, а одной координатой — склонение β (реже — полярное расстояние p). Другой координатой является прямое восхождение α.

Прямое восхождение

Прямым восхождением α светила называется дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила.

Прямые восхождения отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 h до 24 h (в часовой мере).

Эклиптическая система координат

В этой системе основной плоскостью является плоскость эклиптики. Одной координатой при этом является эклиптическая широта β, а другой — эклиптическая долгота λ.

Эклиптическая широта

Эклиптической широтой β светила называется дуга круга широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью эклиптики и направлением на светило.

Эклиптическая долгота

Эклиптической долготой λ светила называется дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия до круга широты светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга широты светила.

Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годового движения Солнца по эклиптике, то есть к востоку от точки весеннего равноденствия в пределах от 0° до 360°.

Галактическая система координат

Галактическая широта

Галактической широтой b светила называется дуга круга галактической широты от эклиптики до светила, или угол между плоскостью галактического экватора и направлением на светило.

Галактическая долгота

Галактической долготой l светила называется дуга галактического экватора от точки начала отсчёта C до круга галактической широты светила, или угол между направлением на точку начала отсчёта C и плоскостью круга галактической широты светила.

Галактические долготы отсчитываются против часовой стрелки, если смотреть с северного галактического полюса, то есть к востоку от точки начала отсчёта C в пределах от 0° до 360°.

Точка начала отсчёта C находится вблизи направления на галактический центр, но не совпадает с ним, поскольку последний, вследствие небольшой приподнятости Солнечной системы над плоскостью галактического диска, лежит примерно на 1° к югу от галактического экватора. Точку начала отсчёта C выбирают таким образом, чтобы точка пересечения галактического и небесного экваторов с прямым восхождением 280° имела галактическую долготу 32,93192° (на эпоху 2000).

Изменения координат при вращении небесной сферы

Высота h, зенитное расстояние z, азимут A и часовой угол t светил постоянно изменяются вследствие вращения небесной сферы, так как отсчитываются от точек, не связанных с этим вращением. Склонение δ, полярное расстояние p и прямое восхождение α светил при вращении небесной сферы не изменяются, но они могут меняться из-за движений светил, не связанных с суточным вращением.

История и применение

Небесные координаты употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея звёздный каталог Гиппарха содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе небесных координат.

Использование различных систем координат

Вторая экваториальная система координат является общепринятой в астрометрии. В этой системе составляются звёздные карты и описываются положения светил в каталогах.

Эклиптическая система координат используется в теоретической астрономии при определении орбит небесных тел.

См. также

bs:Nebeski koordinatni sistem de:Astronomische Koordinatensysteme en:Celestial coordinate system es:Coordenadas celestes fr:Système de coordonnées célestes he:מערכת קואורדינטות שמימית hr:Nebeski koordinatni sustavi hu:Csillagászati koordinátarendszer it:Coordinate celesti nl:Hemelcoördinaat nn:Himmelkoordinat pl:Układ współrzędnych astronomicznych ro:Coordonate astronomice uk:Системи небесних координат vi:Hệ tọa độ thiên văn zh:天球坐标系统

Источник