Как определить координаты звезд

Как определить координаты звезд

  • Новости
  • Наш дом
  • Созвездия
  • Статьи
  • Лекции
  • Медиатека

Небесные координаты

Конечно, приятно просто любоваться звездным небом, но астрономия так бы и осталась занятием мечтателей если бы люди не стали обдумывать увиденное, размышлять, обмениваться мнениями. И тут могут возникнуть проблемы. Например, кто-то увидел на небе что-то интересное и побежал рассказать другому, описывая увиденное и клянясь, что это было на самом деле. И когда собеседник поверив ему спросит: “А где же это все происходило?”, остается прозрачно ответить: “Там”. А где там? Чтобы поточнее ответить на этот вопрос придется воспользоваться математикой. Чтобы однозначно определить местоположение объекта, нужно задать координаты, но обычные Декартовы координаты на плоскости здесь не годятся. Плоскости-то никакой нет. А что делать? Давайте думать. Что можно сказать об объекте на небе (Солнце, например)? Можно сказать, что солнце восходит на востоке и заходит на западе. То есть можно определить в какую сторону горизонта нужно посмотреть, чтобы увидеть его.


Это – горизонтальная система координат.

Направление на объект задают в виде угла, на который нужно повернуться от Юга по часовой стрелке (направо), величина этого угла называется азимутом и обозначается “А”. Например, азимут Юга равен 0°, азимут Востока равен 90°, азимут Севера – 180°, Запада – 270°. Из опыта догадываемся, что нужно еще одну координату. Светило может быть над самым горизонтом повыше и, наконец, так высоко, что приходится задирать голову и наблюдать становится очень неудобно. Эти варианты математически определяются высотой “h” углом между плоскостью горизонта и направлением на светило. Например, если светило “касается” горизонта, то его высота 0°, если же светило находится прямо над нами, то его высота – 90°. Точка, которая у нас над головой, называется зенит и обозначается “Z”.

Таким образом, чтобы, зная азимут и высоту, определить местонахождение светила на небе, нужно:

  1. встать лицом к югу
  2. повернутся на угол А (азимут) по часовой стрелке (направо).
  3. поднять свой взор на угол h (высота) и мы увидим, то что хотели.

Теперь можно в числах выразить местонахождение небесного объекта, но давайте посмотрим, что происходит на небе. Как мы говорили ранее, небесная сфера вращается, то есть горизонтальные координаты звезд постоянно меняются, они то восходят над горизонтом на востоке, то очертив дугу, заходят на западе. Другие звезды не восходят и не заходят, а вращаются вокруг точки, которая называется полюсом мира , это единственная неподвижная точка небесной сферы, а значит ее горизонтальные координаты не меняются и их можно зафиксировать. Давайте попробуем применить наши знания горизонтальной системы координат на практике, определим координаты полюса в котором по счастливой случайности оказалась полярная звезда. Во-первых, мы знаем, что эта звезда находится на севере, азимут которого равен 180° (он противоположен югу, от которого ведется отсчет азимута). С высотой посложнее, но немного повоображаем. Полярная звезда находится прямо над северным полюсом, и находясь там ее видно прямо над головой (в зените), а значит она имеет максимально возможную высоту 90°. Если мы немного передвинемся поближе к экватору, то полярная звезда будет видна чуть пониже( высота ее будет меньше 90°. Чем ближе мы будем двигаться к экватору( географическая широта будет уменьшаться), тем ниже над горизонтом будет видна и полярная звезда. Находясь на экваторе, полярная звезда видна прямо на линии горизонта, то есть имеет высоту 0°.

Но географическая широта экватора тоже 0°. Это не простое совпадение, это закономерность.

Высота полюса равна широте местности с которой ведется наблюдение.

Казалось бы зная горизонтальную систему координат можно немногое, определить координаты полюса мира, но по ним можно узнать во-первых где север, во-вторых определив высоту, узнаем широту местности, где мы находимся, а это уже немало. Все же проблема осталась, горизонтальная система удобна для наблюдения небесных объектов, но неудобна для анализа того, что происходит на небе. Важны изменения в картине неба.

Звезды движутся вместе с небесной сферой, но взаиморасположение их не меняется. Созвездия неизменны вот уже многие столетия. Нужна такая система координат, которая бы определяла место каждой звезды на небесной сфере, своеобразный адрес, по которому можно было бы безошибочно найти звезду, да и любое другое небесное тело. Подобно тому, как на глобусе отмечены все земные объекты, нужно отметить небесные объекты на небесном глобусе. Ось этого глобуса проходит через полюсы мира, северный и южный (обозначаются P). Вокруг этой оси все и вращается. Есть у этого глобуса экватор (небесный, конечно), который проходит там же где и земной, но не под ногами на земле, а над головой на небе. Вообще земной шар находится внутри небесного глобуса, и система координат, которой пользуются астрономы похожа на систему географических координат.

Есть у звезд своя широта и долгота, только немного по-другому определяются. Аналогом широты на земле является склонение δ на небе, которое равно 0° на небесном экваторе и 90° в полюсе мира. Если объект находится ближе к северному полюсу мира от небесного экватора, то склонение положительно, если же объект от экватора ближе к южному полюсу мира, то склонение приобретает минус (отрицательно), то есть склонение меняется от -90° до 90°.

Другая координата отсчитывается от точки на небесном


Это – экваториальная система координат.

экваторе, которая называется точкой весеннего равноденствия (что это за точка и почему так называется мы поговорим позднее, пока это какая-то точка намертво закрепленная на небесном экваторе). Эта координата называется прямое восхождение α и отсчитывается по экватору против часовой стрелки, она меняется от 0° до 360°, но эту величину принято измерять в часах, минутах и секундах. Если представить себе экватор часовым циферблатом, то время покажет прямое восхождение объекта, находящегося на часовой стрелке (смотреть нужно со стороны южного полюса мира). 90°= 3 ч (3 h ), 180° = 6 ч (6 h ), 270° = 9 ч (9 h ), 0° = 12 ч (12 h ).

Такая система координат называется экваториальной. Подобно тому как в основании горизонтальной системы лежит горизонт, в основании экваториальной системы лежит небесный экватор.

Звездные карты: как найти объект на небе

«Нет таких отдаленных явлений, познания которых нельзя было бы достичь, и нет таких таинственных явлений, которые нельзя было бы понять.»
Р. Декарт

Чтобы найти звезду или созвездие на небе, нужно знать их координаты. Чем отличаются небесные координаты от земных? В первую очередь тем, что для них нужно учитывать дополнительные факторы: сферическую форму Земли и ее вращение.

Горизонтальная система координат

На Земле мы используем декартову систему координат (три взаимно перпендикулярные оси координат пересекаются в одной точке), но она может быть применена только на плоскости, в небе же плоскости нет. Ученые нашли выход из этой ситуации и придумали, как находить звезды на небе. Сначала нужно определиться с направлением. К примеру, Солнце встает на востоке и садится на западе, за день рисуя на видимом нам небесном своде дугу. Чтобы увидеть Солнце, нужно знать, в какую сторону горизонта смотреть.

За точку отсчета в нашем Северном полушарии берется южное направление. Чтобы определить, где находится небесный объект, нужно сделать первый шаг и встать лицом к югу, а потом повернуться по часовой стрелке на нужное количество градусов. Величина этого угла, на который наблюдатель отклоняется от юга, называется азимутом. Азимут юга, таким образом, будет равен 0°, азимут востока 90°, севера — 180°, запада — 270°.

Для определения расстояния до небесных тел в настоящее время чаще всего используют радиолокационный метод: измеряют время, за которое сигнал достигнет небесного тела

Второй после азимута важной величиной является высота. Это угол между плоскостью горизонта и направлением на нужный объект на небе. Таким образом, второй шаг в нахождении светила очень просто нужно поднять голову на необходимую высоту.

Зная две эти величины, мы уже можем обозначить местоположение объекта. Но этого будет недостаточно, потому что из-за вращения Земли координаты светил постоянно меняются. Только Полярная звезда, находящаяся на оси вращения, кажется нам неподвижной. В этом недостаток горизонтальной системы координат: она подходит для того, чтобы найти звезду или планету на небе, но ее недостаточно для того, чтобы наблюдать изменения в картине неба.

Глобус звездного неба: экваториальная система координат

С нашей точки зрения, звезды постоянно движутся. Но при этом их расположение относительно друг друга не меняется, созвездия были и остаются одинаковыми на протяжении сотен тысяч лет. Чтобы можно было находить их на небе, был создан небесный глобус. По внешнему виду он напоминает земной, только на нем изображены не материки и океаны, а скопления звезд, видимые с Земли.

Ось глобуса звездного неба проходит через Северный и Южный полюсы. Вокруг этой оси и происходит вращение всех небесных объектов. Есть у небесного глобуса и свой экватор, он перпендикулярен оси и совпадает с земным. Экватор разделяет сферу неба на два полушария, Северное и Южное. Чтобы понять, как располагаются и движутся звезды по небу, нужно представить, что земной шар находится внутри небесного глобуса.

Система координат звездного неба схожа с земной, здесь тоже есть широта и долгота, только называются они по-другому. Координата, аналогичная широте, — это склонение. На экваторе звездного глобуса склонение равно 0°, на полюсе же 90°. Если светило располагается в Южном полушарии, то склонение приобретает отрицательное значение, то есть на Южном полюсе оно будет равно -90°.

Вторая важная координата на небесной сфере — прямое восхождение, это аналог земной долготы. Отсчитывают ее по экватору, от 0 до 360°. Нулевой отметкой для прямого восхождения считается точка весеннего равноденствия — место, где Солнце пересекает экватор 20 марта, когда день равен ночи по продолжительности.

Кроме горизонтальной и экваториальной, существуют еще две системы звездных координат: эклиптическая, где за точку отсчета берется траектория движения Солнца, и галактическая, где основа — плоскость нашей галактики

Звездные координаты и экваториальные системы

Как известно, люди с древних времён использовали звездные координаты в своей повседневной жизни. Например, по светилам мореплаватели ориентировались в пространстве, да и не только они, начинались или заканчивались сельскохозяйственные работы и многое другое. Более того, создавались настоящие календари работ, где положение звезд, можно сказать, советовало и диктовало людям когда и чем заниматься.

Какие существуют звездные координаты и системы

Разумеется, с течением времени человек более или менее упорядочил информацию о светилах. В результате в астрономии существует несколько видов систематизации звёзд.

Читайте также  Как покрыть торт желе

Горизонтальная или топоцентрическая система

Проще говоря, она отражает положение светил относительно земного горизонта. Если точнее, то показывает две звездные координаты:

1) Высота над горизонтом, имеющая угловое значение и измеряемая в градусах. Здесь важно понимать, что обозначает расположение объекта.
Во-первых, наивысшая точка — зенит (+90). Во-вторых, если звёздное тело лежит на линии горизонта, то значит имеет нулевое значение. И, в-третьих, прямо противоположное зениту положение-надир (-90), когда светило находится как будто прямо под наблюдателем.

2) Азимут — угловое значение между линиями, лежащими на горизонте, которые имеют направление на объект и на север.
Горизонтальную систему часто называют топоцентрической, поскольку данные звездные координаты связаны с какой-либо определённой точкой на земной поверхности.

Топоцентрическая система координат

Стоит отметить, что оба значения постоянно меняются, поэтому определять координаты звезд на звездной карте довольно проблематично.

Первая экваториальная система

В отличие от предыдущей, экваториальные координаты звезд связаны не только с земной поверхностью, но и со сферой неба. Более того, основной плоскостью выступает небесный экватор. Также имеет две основные звездные координаты:

1) Склонение, которое, к слову, относительно постоянно. Для его определения измеряют угол между экваториальной плоскостью и прямой линией, направленной на звезду.
Как оказалось, дуга круга склонения отсчитывается к северному полюсу мира от 0 до +90 градусов, а также к южному полюсу мира от 0 до -90 градусов.

Склонение

2) Часовой угол между небесным меридианом и линией, направленной на светило. Прежде всего, эта координата зависит от того, где и в какое время располагается наблюдатель.
А вот отсчёт часового угла ведётся в сторону суточного вращения неба от 0 до 360 градусов (в сторону запада).

Часовой угол на небесной сфере

Небесный меридиан — круг небесной сферы, проходящий сквозь зенит, полюс мира, южный полюс и надир.

Однако применение данной системы не совсем удобно для того, чтобы определять положение звезд.

Вторая экваториальная система

Вот её как раз применяют для определения звездных координат на небесной сфере. Хотя основной плоскостью также является экваториальная плоскость неба. Правда, одна из её координат точно такая же, как у первой системы. А именно склонение.
Собственно говоря, отличие заключается во втором значении положения светила. Она называется прямым восхождением и отражает угол между двумя линиями, расположенными на небесном экваторе, которые пересекаются там, где этот экватор пересекается с осью мира.

Ось мира

Таким образом получается, что первая линия тянется к точке весеннего равноденствия, а вторая к точке проекции звезды на экватор неба.

Прямое восхождение, точнее его угол, измеряется по экваториальной дуге. Причем обязательно по часовой стрелке. Что интересно, единицей измерения могут быть как градусы, так и минуты и часы. Один час равен 15 градусам.

Между прочим, во второй системе оси являются недвижимыми для удалённых объектов космоса.

Ось мира — это прямая, соответствующая географической земной оси, которая проходит сквозь небесный свод в Северном и Южном полюсах мира.

Эклиптическая система

Для того, чтобы определять координаты близких к Земле звезд на звездной карте неба, используют эклиптическую систему. Главным образом, она отличается от других способов тем, что за основную плоскость берут плоскость эклиптики. То есть область, где проходит земная орбита при вращении вокруг Солнца.

Звездные координаты эклиптической системы:

  • Широта эклиптики-дуга круга широты, которая берёт начало от эклиптики и протянута до светила.
  • Долгота эклиптики-дуга от точки весеннего равноденствия до круга широты звёзд.

Помимо того, что такой подход позволяет узнать положение ближайших космических тел, его использование показывает, где находится Земля относительно других астрономических объектов.

Эклиптика

Галактическая система

На самом деле, галактическая система координирования необходима при более масштабных поисках и расчётах. Поскольку ни один из перечисленных выше способов не актуален при определении расположения удалённых от нас космических объектов, к примеру галактик и туманностей.
Здесь, собственно говоря, основой выступает плоскость галактики Млечный Путь. А координирующими значениями являются галактические широта и долгота.

Млечный путь

Таблица экваториальные координаты звезд

Как вы понимаете, здесь важно отметить значения склонения и прямого восхождения светил. Например, возьмём несколько разных звёзд.

Звезда Склонение (градусы/минуты) Прямое восхождение (ч/мин)
Альтаир +8/44 19/48,3
Арктур +19/27 14/13,4
Вега +38/44 18/35,2
Ригель -8/15 5/12,1

координаты некоторых звезд

Итак, для того, чтобы найти звезды, используют поиск по координатам. Ведь они как раз отражают местоположение тела на карте неба. Кроме того, для определения их положения также применяют координаты или определённую систему.

Как видно, звездные координаты указывают с помощью двух величин или дуг, которые характеризуют, где располагается звезда на небесной сфере. Помимо этого, можно выделить главные различия между каждой системой. В первую очередь, это выбор центральной плоскости. А во вторую очередь, отличие заключается в выборе начала отсчёта.

Стоит отметить, что карта неба не отражает расстояние до светил. А лишь указывает, где они находятся. Вероятно, по этой причине при ориентировании на местности удобно обращаться к светящимся космическим соседям. Что, собственно говоря, на протяжении многих лет и делали люди.

Небесные координаты и звёздные карты

Урок 5. Астрономия 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам в личном кабинете

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно его приобрести.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Небесные координаты и звёздные карты»

Все мы не раз с вами видели, как каждое утро в восточной стороне неба восходит Солнце. Оно появляется из-за далёких предметов или неровностей земной поверхности. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. В это момент человек, находящийся в северном полушарии Земли, будет видеть Солнце на юге, а находящийся в южном полушарии — на севере. После полудня Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Такое же движение по небу в течение суток можно заметить и у других светил: Луны, звёзд и планет. В целом нам кажется, что небосвод вращается как единое целое вокруг некоторой оси, называемой нами осью мира.

При наблюдении звёзд ясной ночью в северной части неба, можно увидеть, как они, двигаясь с востока на запад, описывают концентрические круги, центр которых располагается около Полярной звезды (альфа Малой Медведицы). Эта точка называется северным полюсом мира. В южном полушарии можно найти диаметрально противоположную ей точку — южный полюс мира. Давайте также вспомним, что большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и светило, называется кругом склонения.

А большой круг, проходящий через центр небесной сферы и перпендикулярный оси мира, называется небесным экватором. Он делит небесную сферу на две части: Северное полушарие с вершиной в Северном полюсе мира и Южное — с вершиной в Южном полюсе мира.

Помимо этого, на небесной сфере принято указывать и видимый годовой путь Солнца среди звёзд. Он называется эклиптикой. Она наклонена к небесному экватору под углом 23 о 27′ и пересекает его в двух точках — точке весеннего (около 21 марта) и осеннего (около 23 сентября) равноденствия.

Сейчас же мы знаем, что вращения небосвода — это кажущееся явление, вызванное вращением Земли вокруг своей оси с запада на восток.

Видимое движение светил, происходящее из-за вращения Земли вокруг оси, называется суточным движением, а период вращения Земли вокруг оси — сутками.

На одном из первых уроков мы с вами говорили о том, что наблюдателю, находящемуся на поверхности Земли, кажется, что все звёзды расположены на некоторой сферической поверхности неба и одинаково удалены от него. Напомним, что такая воображаемая сфера произвольного радиуса была названа небесной сферой.

Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии.

Вы уже знаете, что в географии определить положение точки на поверхности Земли нам помогают географические координаты — широта и долгота. Географическая долгота отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана. А географическая широта — по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Такая система координат называется экваториальной.

Аналогичную, экваториальную, систему координат удобно использовать и в астрономии, для указания положения светил на небе. В этой системе координат основным кругом небесной сферы является небесный экватор. А координатами служат склонение и прямое восхождение.

Склонение светила — это угловое расстояние светила от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обозначается склонение малой греческой буквой δ и оно аналогично географической широте. Единственное отличие состоит в том, что у светил, расположенных к северу от экватора, склонение считается положительным, а расположенных к югу от экватора — отрицательным. При этом за начальную точку отсчёта склонения на небесном экваторе принимается точка весеннего равноденствия.

Вторая координата — прямое восхождение — указывает положение светила на небе. То есть это угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

Обозначается склонение малой греческой буквой α. А отсчитывается оно в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360 градусов или от 0 до 24 часов. Хотя в астрономии склонение принято выражать не в градусной мере, а в часовой. Если учесть, что 360 градусам соответствуют 24 часа или 1440 минут, то одному градусу соответствует 4 минуты.

У вас может возникнуть вопрос: «В чём принципиальное отличие горизонтальной системы координат (о которой мы говорили в одном из первых уроков) от экваториальной?»

Ответ достаточно прост. Вспомните, что в горизонтальной системе координаты светила на небесной сфере со временем изменяются. Следовательно, они имеют определённое значение только для известного момента времени.

В экваториальной же системе координаты звёзд не связаны с суточным движением небесной сферы и изменяются очень медленно, так как достаточно далеки от нас. Поэтому именно эта система координат применяется для составления звёздных глобусов, карт и каталогов.

Звёздные карты представляют собой проекции небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в определённой системе координат.

Набор звёздных карт смежных участков неба, покрывающих всё небо или некоторую его часть, называется звёздным атласом.

А в специальных списках звёзд, называемых звёздными каталогами, указываются координаты их места на небесной сфере, звёздная величина и другие параметры. Например, в каталоге опорных звёзд-два, который также известен как Ориентировочный Каталог Космического Телескопа Хаббла, содержится более 945,5 миллионов звёзд.

Читайте также  Как взять кредит в Приват Банке

Давайте остановимся и рассмотрим карту звёздного неба поподробнее. Итак, в центре нашей звёздной карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда.

Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 часов).

Луч, от которого начинается отсчёт прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную на карте символом овна. Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности.

В зависимости от звёздной величины звёзды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. А границы созвездий обозначены пунктиром.

Теперь давайте посмотрим, как пользоваться звёздной картой. Для этого определим экваториальные координаты Альтаира (это альфа Орла), Сириуса (это альфа Большого Пса) и Веги (это альфа Лиры).

А теперь давайте с вами решим обратную задачу, то есть найдём звезду по её координатам. Итак, пусть склонение звезды равно +35 о , а прямое восхождение — 1 ч 6 м .

Для того, чтобы найти ответ на поставленный вопрос, мы с вами должны выполнить все те же действия, что и в прошлый раз, но только в обратном порядке. То есть сначала на карте мы находим заданное нам прямое восхождение светила. Далее строим мысленный отрезок (или прикладываем линейку) так, чтобы он соединил нашу точку с центром карты звёздного неба. Теперь находим окружность, обозначающую склонение в 30 о и откладываем от неё примерно 5 о вверх. Как видим, мы попали на звезду бета Андромеды.

Стоит отметить, что картой звёздного неба можно пользоваться не только для нахождения координат звёзд, но и для определения вида звёздного неба в интересующий момент времени определённой даты. А также определять моменты восхода и захода звёзд, Солнца или планет.

Как пользоваться звездной картой?

Как узнать с помощью звездной карты, какие звезды сейчас видны на небе, а какие не видны?

Ориентирование по звездной карте: Точка севера, юга, востока и запада, а также зенит

О том что представляет собой звездная карта, как и о принципах её составления, мы уже узнали. Сейчас поговори о том, как её использовать для наблюдения звездного неба.

Ответим для начала на два вопроса: Как узнать по карте, какие звезды сейчас видны на небе, какие не видны? Какие звезды видны на востоке и на западе?

Обе задачи решаются сразу, но сначала надо условиться в том, что считать за восток и запад. Обыкновенно мы делим видимый небесный свод и видимую часть земной поверхности на две половины: либо на северную и южную, либо на восточную и западную. Говорят, например: «Солнце восходит на востоке, а заходит на западе». Это верно, но слишком неточно, так как Солнце восходит и заходит каждый день в разных местах. Лучше вместо довольно абстрактных сторон — южной и северной, восточной, и западной взять четыре вполне определенные точки. Их можно наметить таким способом.

Вечером, став под открытым небом, найдите Полярную звезду и встаньте к ней лицом – так вы встанете по направлению точно к северу. Проведите на земле длинную прямую черту прямо вперед, и вообразите, что вы довели эту черту до видимого края неба. Та точка, в которой ваша воображаемая черта встретится с видимой вдали чертой горизонта, будет точка севера.

Пройдя несколько шагов вдоль вашей черты, обернитесь назад и смотрите прямо вдоль черты. Так вы наметите точку юга на линии горизонта.

Проведите другую черту поперек вашей черты так, чтобы получился правильный крест с совершенно ровными, прямыми углами. Станьте в середине креста, в точке пересечения двух проведенных вами линий, и вообразите, что концы поперечной черты креста также доведены до линии горизонта. Те точки, в которых они встречаются с линией горизонта, это будут точка востока и точка запада.

Запомните раз навсегда в вашей местности точки юга, севера, востока и запада, чтобы не намечать их каждый раз. Для этого заметьте в этих точках какое- нибудь дерево, куст, строение, но только выбирайте эти цели как можно дальше от себя: иначе, если вы выберете цели близкие, то стоит вам немного сойти с места, и они уж не совпадут с точками севера, юга, востока и запада.

Припомните еще пятую точку неба – зенит: если вы поставите в середине вашего креста из двух линий высокий прямой отвесный столб и вообразите себе, что вершина этого столба уперлась в небо, то точка, в которую она упрется, это и будет зенит. Наконец, если вы вообразите себе, что ваш столб пророс вниз сквозь землю, прошел сквозь центр земного шара, вышел наружу на той стороне и там уперся в небо, то получится еще пятая точка неба, противоположная зениту, в астрономии она называется надиром.

Вас может заинтересовать

Определяем положение звезд по звездной карте

Возвратимся к нашей задаче. Какие звезды видны у нас, например, в 11 часов вечера в середине июля, и в какой части неба искать каждую из них?

Северные околополярные звезды, до 30-й северной параллели, изображенные на круглой карте, видны все, как и во всякое время. Поставьте карту в положение 22 июня (Малая Медведица — вверх) и поверните ее против часовой стрелки на два часовых деления: получится положение звезд 22 июля в 9 ч. вечера. Поверните еще на два часовых деления: получится положение звезд в 11 часов. Внизу карты, в точке севера, будет 7-й час, а вверху, в зените, — 19-й час. Между 60-й и 45-й параллелями, то есть в зенитах разных мест от Санкт-Петербурга до Крыма, будут мелкие звездочки созвездия Дракона, а прямо к югу от зенита будет стоять Лира.

Из звезд же, изображенных на четырехугольной карте, будет видна ровно половина. В зените, как вы помните, стоит 19-й час. Положите четырехугольную карту перед собой так, чтобы против вас был 19-ый час (созвездие Стрельца). Здесь и будет точка юга — на нижнем краю карты и на 19-м часовом делении. На юге, и только на юге, над точкой юга, вы увидите на небе всю карту, с верху до низу.

Отсчитайте от точки юга шесть часов влево и шесть часов вправо: там будут точки востока (1-й час) и запада (13-й час). Но эти точки при­дется поставить уж не на нижнем краю карты, а посредине, на экваторе: на востоке и западе уж видны только созвездия севернее экватора, то есть с верху до середины карты.

Отсчитайте еще шесть часов влево от точки востока и вправо от точки запада: тот и другой отсчет сойдутся на 7 часу – там будет точка севера. Ее придется поставить на верхнем краю карты: над точкой севера не видно ни одной из звезд, изображенных на длинной карте под 7 часом, — они все будут ниже горизонта, а над горизонтом на севере будут только звезды, изображенные на круглой карте северных созвездий.

Вот способ еще короче и прямее. Установив точку юга и отметив ее на нижнем краю карты, отсчитайте от нее 12 часовых делении вправо: там будет точка севера, на верхнем краю карты. Проведите на карте прямую черту от точки юга к точке севера. Эта черта будет изображать линию горизонта. Что выше этой черты, то видно на западной стороне неба; что ниже, то скрывается под горизонтом.

Так же чертится и восточная половина линии горизонта, только надо отсчитывать от точки юга 12 часов влево. Все это понятнее на чертеже, особенно если вы сравните этот чертеж с чертежом, изображающим полный глобус, не разложенный на карты, и внутри его круг — горизонт. Этим способом нетрудно рассчитать, какие звезды видны, в какой стороне и на какой высоте над горизонтом.

Особенности ориентирования по звездной карте

Другая задача: где восходят разные звезды, где они заходят, как они идут по видимому небу и сколько времени от их восхода до заката?

Надо запомнить, что линия экватора пересекается с линией горизонта в точках востока и запада, так, например, звезда, находящаяся на Экваторе глобуса (хотя бы бета Ориона), восходит в точке востока, а заходит в точке запада и описывает дугу, наклоненную над точкою юга. Дуга эта и есть линия экватора. В Крыму линия экватора проходит по середине видимого расстояния между зенитом и точкой юга, а в Санкт-Петербурге гораздо ниже — на высоте в одну треть расстояния между зенитом и точкой юга. Звезда, находящаяся на экваторе, идет по видимому нами небу ровно 12 часов — и в Санкт-Петербурге, и в Крыму, и где бы то ни было.

Звезда, помещенная на глобусе южнее экватора, очевидно, восходит уж не на востоке, а где-нибудь на юго-востоке, между точкой востока и точкой юга. Она описывает по южной стороне видимого неба дугу ниже линии экватора и заходит на юго-востоке. Такие звезды видны на небе в течение времени меньше 12 часов. Чем южнее звезда, тем ближе к точке юга она восходит и заходит, и тем ниже, короче и кратче ее видимый путь.

Звезды, находящиеся к северу от экватора, восходят в промежутке между точкой востока и точкой севера, одним словом, — в северо-восточной четверти горизонта. Оттуда они движутся вверх и в то же время к югу, переходят в южную сторону неба, описывают дугу, наклоненную над линией экватора и заходят на северо-западе. Они описывают на видимом небесном своде дугу больше, чем в пол-круга, и остаются на небо дольше двенадцати часов.

Наконец, звезды, которые находятся еще ближе к полюсу, описывают на небесном своде полные круги около Полярной звезды и совсем не заходят, так что их можно видеть на небе во всякое время года, ночи и дня, если у вас есть телескоп.

В Крыму Полярная звезда видна посередине расстояния между зенитом и точкой севера, так что там круг, проходящий своим нижним краем через точку севера, верхним краем проходит через зенит. Этот круг, описывают звезды Капелла и Денеб: они помещаются на глобусе на 45-ой параллели, следовательно, на середине расстояния между экватором и полюсом, и сам Крым находится на середине расстояния между экватором и полюсом, приблизительно 5000 километров от того и другого.

Читайте также  Как увеличить память на встроенной видеокарте

Санкт-Петербурге ближе к полюсу, он стоит под 60-й параллелью. Здесь Полярная звезда видна на высоте в две трети расстояния от точки севера до зенита. Потому-то в Санкт-Петербурге круг незаходящих околополярных звезд в полтора раза шире, чем в Крыму.

Круги, описываемые незаходящими звездами на здешнем небе, помещаются внутри 30-й северной параллели. Они переходят своим верхним краем в южную сторону небосклона, южнее зенита, и представляются на ней в виде дуг, проходящих выше экватора. Только одна Малая Медведица здесь никогда не переходит в южную сторону неба и, даже протянувшись вверх, не достает до зенита.

Итак, на южной стороне неба все звезды описывают дуги, наклоненные серединой над точкой юга. На северной стороне неба немногие звезды, близкие к Полярной, описывают полные круги, более отдаленные звезды — тоже полные круги, но часть этих кругов проходит дугой через верх южной стороны неба.

Звезды, самые отдаленные от Полярной и близкие к экватору, чертят наклонные линии — начала и концы больших дуг, середина которых проходит по южной стороне неба выше экватора. Так изображаются пути звезд на бумаге. А на настоящем небе, как мы его видим, пути звезд представляются в виде кругов и дуг, поднимающихся наклонно от севера к югу и параллельных друг другу.

Как определить координаты звезд

§ 44. Небесные координаты и ориентировка по звёздам.

Понятия горизонтальных и экваториальных координат необходимы не сами по себе, а как способы определения положения светил, важные при изложении дальнейшей части курса. Координаты эти представляют тот своеобразный, но не трудный язык, на котором описываются движения небесных тел. Так и следует смотреть на изложение понятий координат, сближая все эти понятия с их практическими применениями.

Понятие о небесных координатах должно быть дано с целью обучить учащихся пользоваться звёздными картами, атласами, понимать в общих чертах, что проекция в них всегда несколько отступает от того, что наблюдается на небесной сфере (или равновеликая, или конформная). Изучение системы горизонтальных координат менее важно для учеников; в сущности достаточно знать высоту (или зенитное расстояние, как это принято в астрономии). В специальных школах нужны и высота, и азимут. Поэтому мы в дальнейшем, после экваториальных координат разберём и метод объяснения горизонтальных.

Усвоение учащимися понятия и применения экваториальных координат не представляет трудностей, если изложение вести не формально, а немедленно иллюстрировать его соответствующими наглядными пособиями и звёздными картами. Применения экваториальных координат при наблюдениях хорошо воспринимаются учащимися, которые всегда интересуются целесообразностью предлагаемых им новых понятий и определений. Наилучшей иллюстрацией применения экваториальных координат являются примеры нахождения по календарю положения планеты среди звёзд на предстоящее время.

С прямым восхождением связаны два нелегко воспринимаемых понятия: начала отсчётов (точка весеннего равноденствия) и счёта прямых восхождений в мерах, имеющих наименования мер времени. Лучше всего указать учащимся, что точка начала отсчёта выбрана не произвольно, а соответствует некоторому определённому положению Солнца, и предупредить их, что детальное разъяснение будет своевременно сделано.

Что касается счёта прямых восхождений в мерах времени, то в этом вопросе уже возможно, сославшись на видимое вращение небесной сферы, указать на большее удобство выражения прямого восхождения в мерах времени, привести табличку перевода их в дуговые меры и несколько простых примеров (45њ, 90њ и т. д.).

Наглядное пояснение экваториальных координат можно выполнить при помощи колбы, проволочной модели небесной сферы и астрономического зонта. Показывание какой-либо или даже всех этих моделей следует проводить так, чтобы учащиеся видели параллели и круги склонения изнутри и снаружи. Это особенно легко сделать с помощью зонта.

Если есть возможность разрезать пополам географический глобус и окрасить его поверхности (наружную и внутреннюю) чёрной краской, то, нанеся на них мелом надлежащие линии, можно также показать наглядно систему координат. Такие показывания одновременно дают возможность объяснить устройство и применение небесного глобуса.

Неудачи учителей при изложении сетки экваториальных координат в очень большой степени объясняются именно тем, что они начинают изложение с чертежа и притом с наружной поверхности сферы, между тем как учащиеся наблюдают небо изнутри и соответствующие изображения видят на звёздных картах.

Показывая общую звёздную карту и сопоставляя её с изображением той же области неба на сфере (зонт, чёрный глобус изнутри), обязательно нужно указать невозможность полного, без искажений, наложения поверхности шара на плоскость. Учащиеся должны уметь пользоваться и звёздным атласом: поэтому им (также при помощи чёрного глобуса или зонта) нужно наглядно показать, как разрезана небесная сфера на части, перенесённые на отдельные страницы атласа.

Более подробные указания учитель может получить из книги И. И. Старостина «Картографические проекции в элементарном изложении». При этом самым лучшим пособием является модель Ф. Н. Красикова, представляющая собой стеклянную колбу с нанесённой на ней сеткой координат и освещением её или изнутри, или снаружи.

Чтобы учащиеся немедленно поняли практическую ценность экваториальных координат, надо на этом же уроке провести практику и потом в течение некоторого времени задавать, на дом несложные задачи такого же рода. После того как учитель объяснит систему этих координат, следует дать первую простую задачу: отсчитать по общей звёздной карте координаты какой-нибудь звезды из хорошо известного ученикам созвездия (например, а Большой Медведицы). В то время, когда учащиеся начинают, конечно, не вполне уверенно, выполнять это задание, учитель должен обойти всех учеников и дать частные указания каждому. После такого ознакомления, выяснив некоторые общие затруднения, учитель даёт и общие дополнительные указания. Когда учащиеся уже выполнили эту работу, необходимо вызвать кого-нибудь из них (среднего по успеваемости) к большой классной карте и для всего класса решить ту же задачу. На дом полезно дать задачу определения положения какой-либо из видимых или даже наблюдавшихся ярких планет, указав её координаты с точностью до 1њ по d и 5 м по a из астрономического календаря на текущее время (дней на 5-8 вперёд). В дальнейшем можно варьировать такие задачи: отыскать название звезды по данным координатам, наметить по карте передвижение планеты и т. п. Такие задачи надо приучать решать уже не только по общей карте, а и по звёздному атласу.

Начинать изложение горизонтальных координат можно с напоминания учащимся географических координат и с указания, что вообще на сфере по этому принципу всегда возможно указать положение точки, если выбраны начала для отсчётов. Так как учащиеся уже ознакомлены с измерением высоты светила, то остаётся только разъяснить, что в астрономии оказывается выгоднее измерять зенитное расстояние. Имея модель теодолита, учитель сможет для иллюстрации показать, как находят деления на круге,. соответствующие зениту места. Знание зенитного расстояния особенно важно, так как в дальнейшей части курса оно будет нужно для объяснения измерения широты, склонения и т. п.

При объяснении азимута учитель может напомнить, что в географической сетке счёт долгот ведётся от некоторой начальной; также и в системе горизонтальных координат надо установить начало счёта. Уместно при этом обратить внимание учащихся, что в системе координат на небосводе этот начальный круг получается более естественно, чем в системе географических координат, так как плоскость меридиана, избираемая для счёта от неё азимутов, сама выделяется из всех остальных подобных плоскостей. Горизонтальные координаты необходимо пояснить наглядно. что можно сделать различными способами.

При изложении горизонтальных координат не нужно начинать с чертежа, который всегда показывает их на внешней поверхности сферы. Лучше сначала показать, хотя бы просто рукой, как, повернувшись на определённый угол от плоскости меридиана (на полу можно провести мелом полуденную линию) и затем, направив взгляд под определённым углом высоты над горизонтом, можно определить положение светила. После этого полезно показать то же, пользуясь моделью теодолита, затем сделать чертёж на чёрном глобусе и, наконец, на доске (в перспективе). Если учитель даёт понятие о горизонтальных координатах как об углах, а не как о дугах, то такое изложение всегда воспринимается учащимися легче и нагляднее.

Умению и навыкам ориентировки по звёздам учитель приучает учащихся не сразу — они накапливаются во всё время первого полугодия, как это было описано выше. По мере прохождения курса изучаемые новые понятия, определения должны быть разъясняемы учащимся и со стороны практической ориентировки. После ознакомления с экваториальными координатами, звёздными картами и атласами следует использовать и эти знания для целей ориентировки.

Рис. 60. Карта звёздного неба с ориентирующими звёздами.
Пунктирными стрелками, указывающими на северный полюс неба,
отмечены звёзды, расположенные вдоль одного круга склонения.

Основной способ отыскания севера по Полярной звезде учащимся уже известен: в этой части курса нужно только его напомнить, так же, как и способ нахождения Полярной по Большой Медведице. Но теперь уже учащиеся имеют столько познаний, что возможно объяснить и некоторые дополнительные приёмы ориентировки по звёздам при облачной погоде. Надо обратить внимание учащихся, что не только две звезды Большой Медведицы случайно расположены так, что указывают на полюс, но и показать те созвездия, в которых имеется такое же или очень близкое к нему расположение звёзд (Лев, Орион, Пегас, Орёл, Лебедь) (рис. 60). Кроме того, изобразив на доске южную половину небосвода и расположение кругов склонения по отношению к горизонту, можно показать учащимся, что в одном или двух из этих созвездии по наклону к горизонту линии ориентирующих звёзд имеется возможность найти точки горизонта, если даже Полярная скрыта облаками.

Действительно, если, например, речь идёт о созвездии Пегаса, то в восточной стороне небосвода квадрат Пегаса наклонён влево, а в западной — вправо (рис. 61). Следовательно, даже и не видя Полярную, а заметив квадрат Пегаса наклонённым вправо, можно приближённо заключить, что эта сторона небосвода западная или юго-западная. Эти способы ориентировки имеют большое значение и в общей практике, и особенно в экспедициях, и на море.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: