Координати зірок. Небесні координати. Астрономія
Опубликованно 29.12.2017 13:34
Зоряний купол для земного спостерігача знаходиться в безперервному обертанні. Якщо, будучи в Північній півкулі планети, в безмісячну і безхмарну ніч досить довго дивитися в північну частину неба, стане помітно, що вся брильянтовий розсип зірок обертається навколо однієї непримітної тьмяною зірочки (це тільки неуки розповідають, що Полярна зірка – найяскравіша). Частина світил ховається за горизонтом в західній частині небосхилу, їх місце займають інші.
Карусель триває до самого ранку. Але на наступний день, в це же час, кожна зірочка знову опиняється на своєму місці. Координати зірок відносно один одного змінюються настільки повільно, що для людей вони здаються вічними і нерухомими. Не випадково наші предки уявляли собі небо твердим куполом, а зірки – отворами в ньому. Дивна зірка – точка відліку
Давним-давно наші пращури звернули увагу на одну дивну зірочку. Особливістю її є нерухомість на небесному схилі. Вона ніби зависла в одній точці над північною кромкою горизонту. Всі ж інші небесні світила описують навколо неї правильні концентричні окружності.
У яких тільки образах не поставала ця зірка в уяві стародавніх астрономів. Наприклад, у арабів вона вважалася золотим колом, вбитих в небесну твердь. Навколо цього кола скаче золотий жеребець (ми називаємо це сузір'я Великою Ведмедицею), прив'язаний до нього золотим арканом (сузір'я Малої Ведмедиці).
Саме з цих спостережень і беруть свій початок небесні координати. Цілком природно і логічно нерухома зірка, яку ми називаємо Полярної, стала для астрономів відправною точкою визначення місцеположення об'єктів на небесній сфері.
До речі, нам, жителям Північної півкулі, крупно пощастило із зоряним компасом. Волею випадку, з тих, що бувають один на мільйон, точно на лінії осі обертання планети знаходиться наша Полярна зірка, завдяки якій у будь-якому місці півкулі легко можна визначити точне положення щодо сторін світла.Перші зоряні координати
Не відразу з'явилися технічні засоби для точного вимірювання кутів та відстаней, проте хоч якось систематизувати і розсортувати зірки люди прагнули давно. І нехай прилади, якими володіла стародавня астрономія, координати зірок у звичному для нас оцифрованому вигляді визначати не дозволяли, це з лишком компенсувалося уявою.
Здавна жителі всіх частин світу ділили зірки на групи, названі сузір'ями. Найчастіше сузір'ях давалися імена виходячи з зовнішньої подібності з тими чи іншими предметами. Так сузір'я Великої Ведмедиці слов'яни називали просто ковшем.
Але найбільше поширення отримали назви сузір'їв, дані на честь персонажів давньогрецького епосу. Можна, хай і з деякою натяжкою, сказати, що назви сузір'їв і зірок на небі і є їх перші примітивні координати.Перлини неба
Не обійшли своєю увагою астрономи і найкрасивіші яскраві зірки. Вони також отримали назви на честь еллінських богів і героїв. Так альфа і бета сузір'я Близнюків названі відповідно Кастор і Поллукс за іменами синів Зевса громовержця, народжених після його чергового любовного пригоди.
Особливої уваги заслуговує зірка Алголь, альфа сузір'я Персея. За переказами, цей герой, здолавши в смертельній битві виплодок похмурого Тартару - горгону Медузу, поглядом звертає все живе на камінь, захопив з собою її голову в якості своєрідного зброї (очі навіть відрубаної голови продовжували «працювати»). Так от, зірка Алголь є в сузір'ї оком цієї самої голови Медузи, і це не зовсім випадково. Давньогрецькі спостерігачі звернули увагу на періодичні зміни яскравості Алголь (подвійна зоряна система, компоненти якої періодично перекривають один одного для земного спостерігача).
Природно, «підморгуюча» зірка і стала оком казкового монстра. Координати зірки Алголь на небосхилі: пряме сходження - 3 год 8 хв, схиляння +40°.Небесний календар
Але не слід забувати, що Земля обертається не тільки навколо своєї осі. Кожні 6 місяців планета виявляється з іншого боку Сонця. Картина нічного неба при цьому, природно, змінюється. Це здавна стало використовуватися звіздарями для точного визначення часів року. Наприклад, у Стародавньому Римі учні з нетерпінням чекали, коли на ранковому небі стане з'являтися Сіріус (його назва у римлян звучало Каникула), бо в ці дні їх відпускали додому на відпочинок. Як видно, зоряне назва цих учнівських відпусток збереглося донині.
Крім шкільних канікул, положення об'єктів на небосхилі визначало початок і закінчення морських і річкових навігацій, давало старт військовим походам, сільськогосподарським заходів. Авторами перших докладних календарів в різних частинах світу були саме астрологи, звіздарі, жерці храмів, навчилися точно визначати координати зірок. На всіх континентах, де знаходяться залишки древніх цивілізацій, виявляються цілі кам'яні комплекси, побудовані для астрономічних спостережень і вимірювань.Горизонтальна система координат
Показує координати зірок і інших об'єктів на небесній сфері в режимі «тут і зараз» відносно горизонту. Перша координата – це висота об'єкта над горизонтом. Величина кутова, вимірюється в градусах. Максимальне значення +90° (зеніт). Нульове значення координати мають світила, розташовані на лінії горизонту. І нарешті, мінімальне значення висоти -90° мають об'єкти, що знаходяться в точці надіра або у спостерігача «під ногами» - зеніт навпаки.
Другою координатою служить азимут ? кут між горизонтальними лініями, спрямованими на об'єкт і на північ. Ще цю систему називають топоцентрической через прив'язки координат до точки на земній кулі.
Система не позбавлена недоліків. Обидві координати кожної зірки в ній змінюються щосекунди. Тому вона мало підходить для опису, скажімо, розташування зірок у сузір'ях.Зоряні ГЛОНАСС і GPS
А як же використовується така система? Якщо переміщатися по планеті на досить великі відстані, зоряна картинка, безумовно, буде змінюватися. Це було помічено ще древніми мореплавцями. У спостерігача, що стоїть на самому Північному полюсі, Полярна зірка опиниться в зеніті, прямо над головою. А ось житель екватора зможе бачити Полярну тільки лежить на лінії горизонту. Переміщаючись ж уздовж паралелей (зі сходу на захід), мандрівник помітить, що точки і час сходу-заходу тих чи інших небесних об'єктів також зміняться.
Цим і навчилися користуватися мореплавці для визначення свого місця розташування в океанах. Вимірявши кут піднесення над горизонтом Полярної зірки, штурман судна одержував значення широти. Використовуючи точний хронометр, моряки порівнювали час місцевого півдня з еталонним (грінвічським) і отримували довготу. Обидві земні координати, як видно, неможливо було отримати, не обчисливши координати зірок і інших небесних тел.
При всій своїй складності і приблизності описана система визначення місцеположення в просторі вірою і правдою служила мандрівникам протягом більш ніж двох століть.Екваторіальна перша система зоряних координат
В ній небесні координати прив'язані до поверхні землі, так і до орієнтирів на небосхилі. Першою координатою є відмінювання. Вимірюється кут між лінією, спрямованої на світило, і площиною екватора (площина, перпендикулярна осі світу – лінії направлення на Полярну зірку). Таким чином, для нерухомих об'єктів неба, таких як зірки, ця координата завжди залишається незмінною.
Другою координатою в системі буде кут між напрямком на зірку і небесним меридіаном (площина, в якій схрещуються вісь світу і схил). Таким чином, друга координата залежить від положення спостерігача на планеті, а також моменту часу.
Використання цієї системи досить специфічно. Нею користуються при установці і налагодженню механізмів телескопів, змонтованих на поворотних платформах. Такий прилад може «стежити» за об'єктами, що обертаються разом з небесним куполом. Це робиться для підвищення часу експозиції при фотографуванні ділянок неба.Екваторіальна №2 зіркова
А як на небесній сфері визначають координати зірок? Для цього існує друга екваторіальна система. Осі її нерухомі щодо віддалених космічних об'єктів.
Першою координатою, як і в першій екваторіальної системи, є кут між світилом і площиною небесного екватора.
Друга координата називається прямим сходженням. Це кут між двома лініями, що лежать на площині небесного екватора і перетинаються в точці його перетину з віссю світу. Перша лінія прокладається до точки весняного рівнодення, друга – до точки проекції світила на небесний екватор.
Кут прямого сходження відкладається по дузі небесного екватора за годинниковою стрілкою. Він може вимірюватися як в градусах від 0° до 360°, так і в системі «години: хвилини». Щогодини дорівнює 15 градусам.
Як виміряти пряме сходження світила, показує схема.
Якими ще бувають координати зірок?
Для визначення нашого місця серед інших зірок ні одна з перерахованих вище систем не підходить. Положення найближчих світил вчені фіксують в екліптичній системі координат. Вона відрізняється від другої екваторіальної тим, що базовою площиною є площина екліптики (площина, в якій лежить земна орбіта навколо Сонця).
І нарешті, для визначення розташування ще більш далеких об'єктів, таких як галактики, туманності, використовується галактична система координат. Неважко здогадатися, що в ній за основу взята площину галактики Чумацький Шлях (так називається наша рідна спіральна галактика).Так все ідеально?
Не зовсім. Координати полярної зірки, а саме відмінювання, складає 89 градусів 15 хвилин. Це означає, що майже на градус вона знаходиться в стороні від полюса. Для орієнтування на місцевості, якщо заблукав чоловік шукає дорогу, таке розташування ідеально, а от для планування курсу судна, якому належить пройти тисячі миль, доводилося робити поправку.
Так і нерухомість зірок – явище позірне. Тисячу років тому (зовсім трохи за космічними мірками) сузір'я мали зовсім інші обриси.
Так вчені довго не могли визначити, для чого в піраміді Хеопса від поховальної камери йде похилий тунель на поверхню однієї з граней. Виручила астрономія. Координати найяскравіших зірок в різні періоди часу були обчислені досконально, і астрономи підказали, що в період будівництва піраміди точно на лінії, куди «дивиться» цей тунель, перебувала зірка Сіріус – символ бога Осіріса, знак вічного життя.
Категория: Студентам