Системы небесных координат (стр. 1 из 6)

.

Географическая система координат. Географическая система координат предназначена для определения места положения какой-либо точки на поверхности Земли. Для этого земной шар мысленно окутывают координатной сеткой (рис. 1.), которая очерчивает на поверхности планеты круги. Круг наибольшего диаметра, перпендикулярный оси NS вращения Земли, называют экватором, а малые круги, параллельные экватору - параллелями. Круги, перпендикулярные экватору и проходящие через северный и южный географические полюса планеты, называют меридианами. Начальной параллелью принято считать экватор, а начальным меридианом - тот меридиан, который проходит через Гринвичскую обсерваторию (Англия). Географическая система координат позволяет однозначно определить положение любой точки на поверхности планеты при помощи двух координат - широты

и долготы .

Рис. 1

Географической долготой

называется двугранный угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана (рис. 2), проходящего через данную точку М земной поверхности. В астрономии принято отсчитывать долготы к востоку от начального меридиана (т. е. в сторону суточного вращения Земли) в пределах от 0° до 360° или от 0 до 24 . Однако, допускается отсчёт долготы от 0° до +180° (или от 0 до +12 ) к востоку (восточная долгота) и от 0° до -180° к западу (западная долгота) от нулевого меридиана.

Астрономической (или географической) широтой

называется угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точки поверхности Земли. Отсчитывают широты от 0° до 90° в северном полушарии и 0° до -90° в южном полушарии.

Поскольку земной шар представляет собой эллипсоид вращения и масса по объёму земного шара распределена не равномерно, то отвесная линия может не совпадать с нормалью к касательной плоскости в данной точке поверхности планеты. Поэтому иногда, помимо астрономической широты, приходится различать ещё геодезическую и геоцентрическую широты.

Геодезической широтой

называется угол между плоскостью земного экватора и отвесной линией в данной точки поверхности Земли (рис.3).

Геоцентрической широтой (обозначения не имеет) называется угол

между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точки поверхности Земли.

Разность между геоцентрической и астрономической широтами на полюсах и на экваторе равна нулю, а в других точках планеты не превышает

.

Геоцентрическую широту

можно вычислить по следующей формуле:

, (1)

где

.

В этой формуле

- астрономическая широта, а - сплюснутость Земли.

Радиус-вектор R можно определить по формуле

, (2)

где а - экваториальный радиус Земли.

В 1976 г. Международным астрономическим союзом (МАС) были приняты следующие значения параметров земного эллипсоида:

а=6 378 140 м, b=6 356 755 м,

=1 : 298,257.

С учётом этих данных формулы (1) и (2) принимают вид:

, (3)

. (4)

СИСТЕМЫ НЕБЕСНЫХ КООРДИНАТ.

Элементы небесной сферы. Небесной сферой называется некоторая сфера произвольного и достаточно большого радиуса, проведённая из точки наблюдения. Существует несколько способов графического представления небесной сферы, отличающихся друг от друга лишь набором параметров, необходимых для решения тех или иных задач.

Небесным меридианом называется большой круг

небесной сферы, проходящий через отвесную линию и ось мира. Из соображений удобства принято небесный меридиан изображать в плоскости листа бумаги.

Отвесной (или вертикальной) линией называется линия

, параллельная или совпадающая с направлением нити отвеса и проходящая через глаз наблюдателя О (центр небесной сферы). Точки пересечения отвесной линии с небесной сферой называются зенитом (точно над головой наблюдателя) и надиром (точка, диаметрально противоположная точке зенита).

Рис. 1

Математическим (или истинным) горизонтом называется большой круг

небесной сферы, перпендикулярный отвесной линии.

Осью мира

называется ось, вокруг которой происходит кажущееся вращение небесной сферы.

Небесным экватором

называется большой круг небесной сферы, перпендикулярный оси мира .

Плоскостью эклиптики называется плоскость орбиты Земли, то есть плоскость, перпендикулярная оси вращения планеты. Плоскость эклиптики составляет с плоскостью небесного экватора угол 23°26’, который вследствие прецессии земной оси вращения периодически изменяется в незначительных пределах.

Горизонтальная система координат. Основными параметрами горизонтальной системы координат (рис. 5) являются круг высоты, отвесная линия и плоскость истинного горизонта.

Кругом высоты (или вертикальным кругом или вертикалом)называется большой круг

небесной сферы, проходящий через зенит, надир и данное светило М. Координатами светила в горизонтальной системе координат являются высота и азимут.

Рис. 2

Высота

светила над горизонтом определяется величиной центрального угла

между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило М. Измеряется высота от 0° до 90° в северном полушарии и 0° до -90° в южном полушарии. Высота светила над горизонтом может быть выражена зенитным расстоянием этого светила, т. е. величиной центрального угла между отвесной линией и направлением на светило М. Зенитное расстояние отсчитывается от точки зенита вдоль вертикала, проходящего через данное светило М от 0° до 180° (или от 0 до 12 ). Понятно, что высота светила и его зенитное расстояние связаны между собой простым соотношением:

. (5)

Малый круг небесной сферы, параллельный истинному горизонту и проходящий через данное светило М, называется альмукантаратом. Все светила одного и того же альмукантарата имеют одну и ту же высоту над горизонтом. Для того, чтобы окончательно определить положение данного светила, используется вторая координата - азимут.