Горизонтная система координат

Осью мира называется прямая, проходящая через центр небесной сферы параллельно оси вращения Земли. В частном случае, когда центр небесной сферы помещён в центр Земли, ось мира совпадает с осью вращения Земли. Вокруг оси мира происходит кажущееся вращение небесной сферы в течение суток. Угол между осью мира и плоскостью истинного горизонта равен широте места φ .

НЕБЕСНАЯ СФЕРА. СИСТЕМЫ СФЕРИЧЕСКИХ КООРДИНАТ

ЭЛЕМЕНТЫ СФЕРИЧЕСКОЙ И ОБЩЕЙ АСТРОНОМИИ

Небесной сферой называется сфера произвольного радиуса, на которую спроектированы небесные светила. В зависимости от решаемой задачи центр сферы может быть помещён в глаз наблюдателя, центр Земли или в другую точку. Чтобы ориентироваться на небесной сфере и иметь начало отсчёта для каких-либо координат, на небесной сфере необходимо провести круги, ориентированные по естественным направлениям.

Природа задает дватаких направления: отвесную линию (Z, и) и ось вращения Земли (P_N, P_s)-

С отвесной линией связан горизонт и горизонтная система координат, а с осью вращения Земли - небесный экватор и экваториальные системы координат.

Рассмотрим круги небесной сферы, связанные с этими двумя направления на рис 1.1.

Истинным горизонтом называется большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии. Истинный горизонт делит небесную сферу на две части - надгоризонтную и подгоризонтную. На рис. 1.1 истинный горизонт проходит через точки N, Е, S, W.

Вертикалом называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит (Z) и надир (п). Вертикалов можно провести бесчисленное множество. Если вертикал проходит через какое-либо светило, он называется вертикалом данного светила. На рис. 1.1 показан вертикал светила σ .

Альмукантаратом называется малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости истинного горизонта. Если альмукантарат проходит через какое-либо светило, он называется альмукантаратом данного светила. На рис. 1.1 показан альмукантарат аа' светила σ .

Перейдём теперь к системе кругов, ориентирующихся на ось вращения Земли.

Полюсами мира называются точки пересечения оси мира с небесной сферой. Полюс, расположенный в надгоризонтной части сферы, называется повышенным полюсом, противоположный - пониженным. Повышенный полюс одноименен с широтой. На рис. 1.1 небесная сфера изображена для широты, примерно, 60°N.

Небесным экватором называется большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира. Небесный экватор делит сферу на две части - северную и южную.

Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через полюса мира. Меридианов можно провести бесчисленное множество. Если меридиан проходит через какое-либо светило, он называется меридианом данного светила. На рис. 1.1 показан меридиан светила и небесный экватор, проходящий через точки Q, W, Q', Е.

Небесной (или суточной) параллельюназывается малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора. По этой параллели происходит видимое суточное перемещение светила. Если параллель проходит через какое-либо светило, она называется параллелью данного светила. На рис. 1.1 показана параллель ев' светила σ .

Меридианом наблюдателя называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит, надир и полюса мира. На рис. 1.1 небесная сфера показана в проекции на плоскость меридиана наблюдателя. Ось мира делит меридиан наблюдателя на две части: полуденную, содержащую зенит (P_N, Z, Q, S, Ps), и полуночную, содержащую надир (P_N, N, Q', n,P_s).

Истинный горизонт пересекается с меридианом наблюдателя в точкахN и S, а с небесным экватором - в точках Еи W. Эти точки называются главными точками горизонта или странами света. Точка горизонта под повышенным полюсом мира всегда одноименна с широтой.

Первым вертикалом называется вертикал, проходящий через точки Е и W. Его плоскость перпендикулярна плоскости меридиана наблюдателя

Рассмотрим, в каких системах координат определяются положения светил на небесной сфере.

Эта система ориентирована на отвесную линию. Основными кругами, от которых идет отсчет координат, являются истинный горизонт и меридиан наблюдателя. Горизонтная система показана на рис. 1.2. Координатами являются высота hи азимут А.

 

 

Высотой называется угол при центре сферы между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило. Высота измеряется дугой вертикала светила от истинного горизонта до центра светила в пределах от 0° до 90°. Высоте в подгоризонтной части присваивается знак минус и она называется снижением. Величина z = 90°- h называется зенитным расстоянием.

Азимутом называется сферический угол при зените между меридианом наблюдателя и вертикалом светила. Азимут измеряется дугой истинного горизонта от меридиана наблюдателя до вертикала светила.

Существуют три системы счета азимута: круговой, полукруговой и четвертной. Круговой измеряется от точки N по часовой стрелке в пределах от 0° до 360° и имеет другое название - истинный пеленг.

Полукруговой азимут измеряется от полуночной части меридиана наблюдателя в сторону W или Е до вертикала светила в пределах от 0° до 180°. Первая буква наименования полукругового азимута всегда одноименна с широтой.

Четвертной азимут измеряется от N или S в сторону W или Е до вертикала светила в пределах

от 0° до 90°. На рис. 1.2 показан четвертной азимут.

Преимуществом горизонтной системы является её наглядность, а также наличие приборов дляизмерения координат: пеленгатор компаса для измерения азимутов и секстан для измерения высот. Недостатком системы является постоянное изменение координат вследствие суточного вращения Земли.

Первая экваториальная система координат

Эта система ориентирована на ось мира. Основными кругами является небесный экватор и меридиан наблюдателя.

Основные координаты: Склонение и часовой угол.

Склонением(δ) называется угол при центре сферы между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Склонение измеряется дугой меридиана светила от небесного экватора до центра светила в пределах от 0° до 90° и имеет наименование N или S. На рис. 1.3 показано светило с северным склонением. Величина Δ =90°-δ называется полярным дополнением.

Часовым углом называется сферический угол при повышенном полюсе мира между полуденной частью меридиана наблюдателя и меридианом светила. Часовой угол измеряется дугой небесного экватора от полуденной части меридиана наблюдателя до меридиана светила.

Существуют две системы счёта часовых углов: А.) обыкновенный или западный часовой угол и Б.)практический часовой угол.

Обыкновенный часовой угол измеряется от полуденной части меридиана наблюдателя в сторону Wдо меридиана светила в пределах от 0° до 360°. Практический часовой угол измеряется от полуденной части меридиана наблюдателя всторону Еили Wдо меридиана светила в пределах от 0° до 180°.

На рис. 1.3 показан обыкновенный часовой угол. Заметим, что обыкновенный часовой угол, если он не превышает 180°, одновременно является и практическим.

Обыкновенный часовой угол наименования не имеет, так как по определению измеряется в одну, западную сторону, а практический имеет наименование W или E.

Часовые углы и склонения для Солнца, Луны и четырех навигационных планет: Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна даны на каждый час в Морском астрономическом ежегоднике (МАЕ ).