Небесные координаты

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.

Наблюдения изменений небесных координат привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и другие. Небесные координаты позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят небесные координаты при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел — как естественных, так и искусственных — в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.

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.

Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Склонения отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до −90° к южному полюсу мира.

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.

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора (то есть точки пересечения небесного экватора с верхней частью небесного меридиана) 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 0h до 24h (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0h до +12h) к западу и от 0° до −180° (от 0h до −12h) к востоку.

Что представляет собой Небесная сфера

Небесная сфера – абстрактное понятие, воображаемая сфера бесконечно большого радиуса, центром которой является наблюдатель. При этом центр небесной сферы как бы находится на уровне глаз наблюдателя (иными словами, все что вы вы видите над головой от горизонта до горизонта – и есть эта самая сфера). Впрочем, для простоты восприятия, можно считать центром небесной сферы и центр Земли, никакой ошибки в этом нет. Положения звезд, планет, Солнца и Луны на сферу наносят в таком положении, в каком они видны на небе в определенный момент времени из данной точки нахождения наблюдателя.

Иными словами, хотя наблюдая положение светил на небесной сфере, мы, находясь в разных местах планеты, постоянно будем видеть несколько различную картину, зная принципы “работы” небесной сферы, взглянув на ночное небо мы без труда сможем сориентироваться на местности пользуясь простой техникой. Зная вид над головой в точке А, мы сравним его в с видом неба в точке Б, и по отклонениям знакомых ориентиров, сможем понять где именно находимся сейчас.

Люди давно уже придумали целый ряд инструментов облегчающих нашу задачу. Если ориентироваться по “земному” глобусу просто с помощью широты и долготы, то целый ряд подобных элементов – точек и линий, предусмотрен и для “небесного” глобуса – небесной сферы.

Небесная сфера и положение наблюдателя. Если наблюдатель сдвинется, то сдвинется и вся видимая им сфера

Глобус звездного неба: экваториальная система координат

ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ. Глобус звездного неба напоминает земной: у него тоже есть два полюса и экватор. Экватор разделяет сферу неба на два полушария — Северное и Южное. Координата, подобная земной широте, называется склонением. На экваторе склонение равно 0°, на Северном полюсе 90°, на
Южном полюсе –90°. Прямое восхождение — это аналог земной долготы. Отсчитывают его по экватору, от 0° до 360°. Нулевой отметкой для прямого восхождения считается точка весеннего равноденствия.

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.

Наблюдать за звездами лучше всего в таком месте, где хорошо виден горизонт со всех сторон. Но самое главное, чтобы был хороший обзор горизонта с юга: так вы будете находиться в правильной позиции, когда звезды восходят слева, а заходят справа

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.

Из-за того что Земля движется вокруг Солнца, время, когда звезды восходят и заходят, каждую ночь сдвигается на четыре минуты назад. В результате картина звездного неба меняется вместе со временем года

  • Что такое звезды и какие они бывают?
  • Яркость звезд и световой год
  • Красные гиганты, белые карлики, пульсары

Поделиться ссылкой

Настройка времени

Ускорение/замедление
||
>>

Сдвиг по времени−1 неделя
−1 сутки
Текущее время
+1 сутки
+1 неделя

Географические координаты наблюдателя

Поставьте красный маркер в то место, для которого нужно построить карту неба.

Широта:

Долгота:

Если на устройстве пользователя время выставлено неверно, может не загрузиться блок с Яндекс.Картами,
и тогда географические координаты наблюдателя придётся устанавливать вручную (в левом верхнем углу карты неба надо будет нажать на строку с координатами).

Настройка карты неба

Главное

Звёзды

Названия звёзд

Луна, Солнце и планеты

Подписи Луны, Солнца и планет

Орбиты планет

Линии созвездий

Названия созвездий

Границы созвездий

Метеорные потоки

Млечный Путь

Линии и сетки небесной сферы

Эклиптика

Небесный меридиан

Экваториальная сетка

Азимутальная сетка

Галактическая сетка

Общий вид карты

Стороны горизонта

Земля

Дата в левом верхнем углу

Широта и долгота в левом верхнем углу

Время

Как ввести дату и время?

В левом верхнем углу карты под кнопками ускорения/замедления времени расположены 2 строки:
верхняя – с датой и временем, нижняя – с географическими координатами наблюдателя
(по умолчанию указаны координаты Москвы).

Нажмите на верхнюю строку (1), далее в появившемся окошке (2) укажите нужную дату и время и нажмите на чёрный крестик
(он сверху в правом углу окошка, в котором Вы только что ввели дату и время).

На какой часовой пояс ориентироваться?

Нужно ориентироваться на часовой пояс в настройках Вашего устройства; он может выглядеть так:

  • (UTC+03:00) Москва, Санкт-Петербург
  • GMT+10:00, Владивосток

Таким образом, время, установленное на карте, уже содержит в себе данные о часовом поясе Вашего устройства.

Как проверить время для указанного Вами города?

Быстрый и приближённый метод: проверить положение Солнца в промежуток времени 12:00 – 13:00,
оно должно быть вблизи небесного меридиана, это зелёная линия
().

Точный метод: сверить карту с

в Вашей местности для какой-нибудь даты.
На карте возможна разница около 10 минут из-за того, что диск Солнца рисуется, когда он уже виден примерно наполовину.

Особенности работы с картой

Элементы управления

C каждым нажатием на кнопку соответствующий ей эффект постепенно усиливается, либо действие повторяется или происходит переключение на разные варианты отображения. Так, например, можно добиться отображения Урана и Нептуна с помощью кнопок изменения предела звёздных величин.

Горячие клавиши

Горячие клавиши работают при условии, что курсор расположен на карте, при этом алфавитные символы активны только в английской раскладке.

Как сохранить изображение?

Нужно кликнуть правой кнопкой мыши по карте и в появившемся меню выбрать пункт «Сохранить картинку как…».
На устройстве без мыши лучше делать скриншот экрана.

Почему восток слева?

На географические карты люди смотрят сверху вниз, так спутники «видят» земную поверхность, при этом восток справа.
А на звёздное небо смотрят снизу вверх: мы снизу, поднимаем взгляд на небо – оно cверху.

Проще представить, что человек лежит головой на север и смотрит на небо – север для него будет «сверху» (в сторону лба),
юг – «снизу» (в сторону подбородка), а, например, восток – слева.

Что нового?

16.05.2020

  • Добавлен английский язык.
  • Добавлена панель настроек. Новые параметры:
    • Размер шрифта;
    • Размер звёзд;
    • Цвет линий и названий созвездий;
    • Цвет звёзд;
    • Цвет неба (можно создать карту на прозрачном фоне).
  • Добавлена возможность создать ссылку на карту с Вашими настройками.
  • Добавлена кнопка для скачивания изображения в формате PNG (работает и в полноэкранном режиме).
  • Добавлена возможность убрать дату, время и координаты в левом верхнем углу карты.
  • Добавлен выбор проекции напрямую из выпадающего списка.

21.01.2020

  • Карта обновлена до версии 0.7.4.
    • Появился полноэкранный режим.
      • Проблема: при выходе из полноэкранного режима с помощью клавиши Esc размер карты не уменьшается.
      • Временное решение: для выхода из полноэкранного режима используйте двойное нажатие (двойной клик левой кнопкой мыши).
  • Добавлен блок с Яндекс.Картой для указания географических координат наблюдателя.
  • Добавлена информация о времени на карте.

Добавлены элементы управления картой.

Кольцеобразное солнечное затмение 10 июня 2021 года

Экваториальная система небесных координат[]

В экваториальной системе небесных координат исходной плоскостью служит небесный экватор. Координатой, аналогичной географической широте на Земле, в этом случае является склонение светила, угол между направлением на объект и плоскостью небесного экватора. Склонение отсчитывается по так называемому часовому кругу от плоскости небесного экватора со знаком «плюс» в северном полушарии небесной сферы и со знаком «минус» — в южном; оно может принимать значения в пределах от + 90 до — 90 °. Геометрическим местом точек с равными склонениями является суточная параллель.

Экваториальная система небесных координат

Другая координата в экваториальной системе вводится двумя способами.

В первом случае начальной плоскостью служит плоскость небесного меридиана места наблюдений; координата, аналогичная земной долготе, в этом случае называется часовым углом и измеряется в часовой мере — часах, минутах и секундах. Часовой угол отсчитывается от южной части небесного меридиана в направлении суточного вращения неба до часового круга светила. Вследствие вращения небосвода часовой угол одного и того же светила в течение суток меняется в пределах от 0 до 24 ч. Такая система небесных координат носит название первой экваториальной. Часовой угол зависит не только от времени наблюдений, но и от места наблюдений на земной поверхности.

Во втором случае начальной плоскостью служит плоскость, проходящая через ось мира и точку весеннего равноденствия, которая вращается вместе со всей небесной сферой. Координата, аналогичная земной долготе, в этом случае называется прямым восxождением’(альфа) и отсчитывается в часовой мере в направлении, обратном направлению вращения звездного неба. Для разных светил она имеет значения от 0 до 24 ч. Однако, в отличие от часовых углов, величина прямого восхождения одного и того же светила не меняется вследствие суточного вращения небосвода и не зависит от места наблюдений на поверхности Земли. Склонения и прямые восхожде

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.

Горизонтальная система координат

Показывает координаты звёзд и других объектов на небесной сфере в режиме «здесь и сейчас» относительно горизонта. Первая координата – это высота объекта над горизонтом. Величина угловая, измеряется в градусах. Максимальное значение +90° (зенит). Нулевое значение координаты имеют светила, расположенные на линии горизонта. И наконец, минимальное значение высоты -90° имеют объекты, находящиеся в точке надира или у наблюдателя «под ногами» – зенит наоборот.

Второй координатой служит азимут − угол между горизонтальными линиями, направленными на объект и на север. Ещё эту систему называют топоцентрической из-за привязки координат к определённой точке на земном шаре.

Система не лишена недостатков. Обе координаты каждой звезды в ней меняются ежесекундно. Поэтому она мало подходит для описания, скажем, расположения звёзд в созвездиях.

Жемчужины неба

Не обошли своим вниманием астрономы и самые красивые яркие звёзды. Они также получили названия в честь эллинских богов и героев

Так альфа и бета созвездия Близнецов названы соответственно Кастор и Поллукс по именам сыновей Зевса, громовержца, рождённых после его очередного любовного приключения.

Особого внимания заслуживает звезда Алголь, альфа созвездия Персей. По преданию, этот герой, одолев в смертельной битве исчадие мрачного Тартара – горгону Медузу, взглядом обращающую всё живое в камень, захватил с собой её голову в качестве своеобразного оружия (глаза даже отрубленной головы продолжали «работать»). Так вот, звезда Алголь является в созвездии глазом этой самой головы Медузы, и это не совсем случайно

Древнегреческие наблюдатели обратили внимание на периодические изменения яркости Алголь (двойная звёздная система, компоненты которой периодически перекрывают друг друга для земного наблюдателя)

Естественно, «подмигивающая» звезда и стала глазом сказочного монстра. Координаты звезды Алголь на небосклоне: прямое восхождение – 3 ч 8 мин, склонение +40°.

Список созвездий неба в алфавитном порядке

Русское название Латинское название Сокращение Площадь (кв. градусы) Число звёзд ярче 6,0m
Андромеда Andromeda And 722 100
Близнецы Gemini Gem 514 70
Большая Медведица Ursa Major UMa 1280 125
Большой Пёс Canis Major CMa 380 80
Весы Libra Lib 538 50
Водолей Aquarius Aqr 980 90
Возничий Auriga Aur 657 90
Волк Lupus Lup 334 70
Волопас Bootes Boo 907 90
Волосы Вероники Coma Berenices Com 386 50
Ворон Corvus Crv 184 15
Геркулес Hercules Her 1225 140
Гидра Hydra Hya 1303 130
Голубь Columba Col 270 40
Гончие Псы Canes Venatici CVn 465 30
Дева Virgo Vir 1294 95
Дельфин Delphinus Del 189 30
Дракон Draco Dra 1083 80
Единорог Monoceros Mon 482 85
Жертвенник Ara Ara 237 30
Живописец Pictor Pic 247 30
Жираф Camelopardalis Cam 757 50
Журавль Grus Gru 366 30
Заяц Lepus Lep 290 40
Змееносец Ophiuchus Oph 948 100
Змея Serpens Ser 637 60
Золотая Рыба Dorado Dor 179 20
Индеец Indus Ind 294 20
Кассиопея Cassiopeia Cas 598 90
Киль Carina Car 494 110
Кит Cetus Cet 1231 100
Козерог Capricornus Cap 414 50
Компас Pyxis Pyx 221 25
Корма Puppis Pup 673 140
Лебедь Cygnus Cyg 804 150
Лев Leo Leo 947 70
Летучая Рыба Volans Vol 141 20
Лира Lyra Lyr 286 45
Лисичка Vulpecula Vul 268 45
Малая Медведица Ursa Minor UMi 256 20
Малый Конь Equuleus Equ 72 10
Малый Лев Leo Minor LMi 232 20
Малый Пёс Canis Minor CMi 183 20
Микроскоп Microscopium Mic 210 20
Муха Musca Mus 138 30
Насос Antlia Ant 239 20
Наугольник Norma Nor 165 20
Овен Aries Ari 441 50
Октант Octans Oct 291 35
Орёл Aquila Aql 652 70
Орион Orion Ori 594 120
Павлин Pavo Pav 378 45
Паруса Vela Vel 500 110
Пегас Pegasus Peg 1121 100
Персей Perseus Per 615 90
Печь Fornax For 398 35
Райская Птица Apus Aps 206 20
Рак Cancer Cnc 506 60
Резец Caelum Cae 125 10
Рыбы Pisces Psc 889 75
Рысь Lynx Lyn 545 60
Северная Корона Corona Borealis CrB 179 20
Секстант Sextans Sex 314 25
Сетка Reticulum Ret 114 15
Скорпион Scorpius Sco 497 100
Скульптор Sculptor Scl 475 30
Столовая Гора Mensa Men 153 15
Стрела Sagitta Sge 80 20
Стрелец Sagittarius Sgr 867 115
Телескоп Telescopium Tel 252 30
Телец Taurus Tau 797 125
Треугольник Triangulum Tri 132 15
Тукан Tucana Tuc 295 25
Феникс Phoenix Phe 469 40
Хамелеон Chamaeleon Cha 132 20
Центавр (Кентавр) Centaurus Cen 1060 150
Цефей Cepheus Cep 588 60
Циркуль Circinus Cir 93 20
Часы Horologium Hor 249 20
Чаша Crater Crt 282 20
Щит Scutum Sct 109 20
Эридан Eridanus Eri 1138 100
Южная Гидра Hydrus Hyi 243 20
Южная Корона Corona Australis CrA 128 25
Южная Рыба Piscis Austrinus PsA 245 25
Южный Крест Crux Cru 68 30
Южный Треугольник Triangulum Australe TrA 110 20
Ящерица Lacerta Lac 201 35

Благодаря наблюдениям астрономов выяснилось, что расположение звезд с течением времени понемногу изменяется. На точные измерения этих изменений необходимо много сотен и тысяч лет. Ночное небо создает видимость бесчисленного количества небесных светил, беспорядочно находящихся по расположению друг к другу, которые часто вырисовывают созвездия на небе. На видимой части неба видно больше чем 3 тыс. звезд, а на всем небе — 6000.

1.4.4. Эклиптическая система координат.

Эклиптическая система координат – это система небесных координат, в основу которой положена эклиптика (см. рис.1.12.).

Главной плоскостью в эклиптической системе координат является проекция на небесную сферу плоскости земной орбиты, а главной осью – нормаль к ней (ЭЭ’). Координаты, задающие положение светила в эклиптической системе координат: эклиптическая долгота и широта.

Пересечение плоскости земной орбиты с небесной сферой – это большой круг, по которому Солнце перемещается в течение года (по отношению к центру тяжести системы Земля – Луна), что является отображением годичного обращения Земли вокруг Солнца. Этот круг получил названиие  эклиптики (^agd).

Перпендикуляр к плоскости эклиптики пересекает небесную сферу в двух точках – полюсах эклиптики. Северный полюс эклиптики (Э) имеет экваториальные координаты α = 18ч, δ = 90° -ε и расположен в созвездии Дракона. Южный полюс эклиптики (Э’) находится в созвездии Золотой Рыбы.

Поскольку небесный экватор является продолжением земного, а последний наклонен к плоскости земной орбиты на угол ε ~ 23°26′,5, то и эклиптика наклонена к небесному экватору на тот же угол ε и пересекает его в двух точках: точке весеннего равноденствия в созвездии Рыб (обозначается знаком созвездия Овна ^ ) (6*), при прохождении которой Солнце переходит из южного небесного полушария в северное, и точке осеннего равноденствия в созвездии Девы (обозначается знаком созвездия Весов d ).

Эклиптические координаты аналогичны соответствующим экваториальным координатам (второй экваториальной системы). Эклиптическая (астрономическая) широта светила Q – это его угловое расстояние от эклиптики, положительное к северу и отрицательное к югу (рис. 1.12.). Она обозначается буквой β. Большой круг, проведенный через светило Q и полюса эклиптики Э и Э’, называется кругом эклиптикальных (астрономических) широт (ЭQЭ’).

Точкой отсчета на эклиптике, как и в экваториальной системе, является точка весеннего равноденствия (^). Дуга эклиптики от точки весеннего равноденствия ^  до точки пересечения с кругом широт светила Q, отсчитываемая в направлении, противоположном суточному вращению небесной сферы, т.е. к востоку, называется эклиптической (астрономической) долготой светила. Широта и долгота обычно выражаются в градусах.

Точка эклиптики с λ = 90° и для которой δ = +ε, называется точкой летнего солнцестояния и обозначается знаком созвездия Рака (a). В настоящее время она находится в созвездии Тельца. Противоположная ей точка с λ = 270° и δ = -ε, называется точкой зимнего солнцестояния и обозначается знаком созвездия Козерога (g). Она расположена в созвездии Стрельца.

Вопросы для проверки:

1. Какая система координат называется эклиптической? 2. Что служит точкой отсчёта для эклиптической системы координат? 3. Какие  координаты задают положение светила в эклиптической системе координат? 4. Что называют эклиптической долготой? Широтой?

1. Маленькая энциклопедия. «Физика космоса», Издательство «Советская энциклопедия», Москва, 1976 г.2. Маленькая энциклопедия. «Физика космоса», Издательство «Советская энциклопедия», Москва, 1986 г. 3. Марио Бунге, «Философия физики», издательство «Прогресс», Москва, 1975 г.4. А.Н.Бабушкин, «Современные концепции естествознания», Санкт-Петербург, 2002 г.5. С.И.Селешников, «История календаря и хронология», Издательство «Наука», Издание третье, Москва, 1977 г.6. Математическая энциклопедия, Издательство «Советская математическая энциклопедия», Москва, 1982 г.7. www.ipasoft.ru 8. www.hea.iki.rssi.ru  9. www.astrogalaxy1.narod.ru10. www.astronet.ru

Комментарии_________________

(1*) Иначе, незаходящие, те из них, угловое расстояние которых от небесного экватора (склонение) больше, чем 90° минус широта места наблюдения.(2*) Соблюдается тоже правило, что и для незаходящих светил, но с учётом, что их склонение отрицательное.(3*) Это справедливо для северного полушария.(4*) Таблицы Звёздного времени, Меридианов и Асцендентов.(5*) Астрологу надо хорошо знать этот факт, чтобы не запугивать людей предсказаниями о внезапном смещении полюсов. Следует отличать географический полюс от магнитного, и, тем более, от земной оси. К сожалению, иногда из-за недопонимания эти понятия путают.(6*) Созвездие – это действительное (астрономическое) положение на небе, согласно современной картине неба, а Знак Зодиака – символьное (теперь уже более астрологическое) обозначение.  В своё время созвездия и Знаки совпадали, теперь в результате прецессии, произошло расхождение, но символика (даже в астрономии) сохранена прежней. 

____________________________________ 

Продолжение следует…