6: Небесна сфера
- Page ID
- 78033
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Якщо дивитися вгору в небо, здається, що ви знаходитесь в центрі величезної кришталевої сфери з зірками, закріпленими на її поверхні. Ця сфера є небесною сферою. Він не має особливого радіуса; ми записуємо позиції зірок лише вказуючи кути. Ми бачимо лише половину сфери; решта половина прихована під горизонтом. У цьому розділі ми опишемо кілька систем координат, які використовуються для опису положень зірок та інших тіл на небесній сфері, а також способи перетворення між однією системою та іншою. Зокрема, ми описуємо альтазимутові, екваторіальні та екліптичні координати та відносини між ними. Зв'язок між екліптичними та екваторіальними координатами змінюється з часом завдяки прецесії рівнодення та нутації, які також описані в цьому розділі.
- 6.1: Вступ до небесної сфери
- Якщо дивитися вгору в небо, здається, що ви знаходитесь в центрі величезної кришталевої сфери з зірками, закріпленими на її поверхні. Ця сфера є небесною сферою. Він не має особливого радіуса; ми записуємо позиції зірок лише вказуючи кути. Ми бачимо лише половину сфери; решта половина прихована під горизонтом. У цьому розділі ми опишемо кілька систем координат, які використовуються для опису положень зірок та інших тіл на небесній сфері.
- 6.2: Координати Альтазімут
- У системі координат альтазімуту положення зірки однозначно визначається її азимутом і висотою або зенітною відстанню. Звичайно, висота і азимут зірки постійно змінюються постійно, і вони також різні для всіх спостерігачів у різних географічних місцях.
- 6.3: Екваторіальні координа
- Екваторіальна система координат використовується для визначення положень небесних об'єктів. Він може бути реалізований у сферичних або прямокутних координатах, як визначених початком у центрі Землі, фундаментальною площиною, що складається з проекції екватора Землі на небесну сферу (утворюючи небесний екватор), первинного напрямку до весняного рівнодення та правші конвенція.
- 6.4: Перетворення між екваторіальними та альтазімутськими координатами
- Де на небі буде дана зірка в певний час? Це як типова проблема, пов'язана з перетворенням між екваторіальними та альтазимутовими координатами. Нам належить вирішити сферичний трикутник. Це не проблема — ми вже знаємо, як це зробити. Проблема в тому: який трикутник?
- 6.5: Координати екліптики
- Оскільки більшість планет (крім Меркурія) та багато малих тіл Сонячної системи мають орбіти з невеликими нахилами до екліптики, використання екліптичної системи координат як основної площини зручно. Походження системи може бути центром або Сонця, або Землі, її основний напрямок - до весняного (північного) рівнодення, і вона має праву умовність. Вона може бути реалізована в сферичних або прямокутних координатах.
- 6.6: Середнє сонце
- Яскраво-жовтий (або білий) вогняний куля, який з'являється на небі і який ви могли бачити очима, якщо коли-небудь ви були досить нерозумними, щоб дивитися прямо на нього, - це Очевидне Сонце. Він рухається на схід уздовж екліптики, і його правильне сходження весь час збільшується. Годинний кут видимого Сонця можна було б назвати місцевим очевидним сонячним часом, за винятком того, що ми любимо починати наші дні опівночі, а не в полудень.
- 6.7: Прецесія
- З точки зору класичної механіки Земля - сплющена симетрична вершина. Тобто він має вісь симетрії і два його основних моменти інерції рівні і менше моменту інерції навколо осі симетрії. Явища прецесії такого тіла добре вивчені і вивчаються на курсах класичної механіки. Однак необхідно чітко усвідомлювати різницю між прецесією без крутного моменту та прецесією, спричиненою крутним моментом.
- 6.8: Нутація
- Вісь обертання Землі нутує, оскільки вона піддається різним крутним моментам від Сонця та Місяця - перша змінюється через ексцентриситет орбіти Землі, а друга через ексцентриситет і нахил орбіти Місяця. Це означає, що рівнодення не рухається з рівномірною швидкістю по екліптиці, а конусність екліптики змінюється квазіперіодично. Ці два ефекти відомі як нутація в довготі і нутація в конусності.
- 6.9: Довжина року
- Календар, який ми використовуємо в повсякденному житті, - це григоріанський календар, в якому існує 365 днів у більшості років, але 366 днів у роках, які діляться на 4, якщо вони також не діляться на 100, крім тих, які також діляться на 400. Аномалістичний рік - це інтервал між послідовними проходами Землі через перигелій і трохи довше, ніж сидеричний рік.
Мініатюра: Земля обертається у відносно невеликому радіусі геоцентричної небесної сфери. Тут зображені зірки (білі), екліптика (червона) і кола правого сходження і схилення (блакитні) екваторіальної системи координат. (CC СА-BY 3.0; Tfr000).