Занимаясь исследованиями космоса и неба, учёные установили, что всё вокруг находится в движении.
История возникновения координат и их системы началась ещё в . Очевидно, что разработка системы координат связана с потребностью ориентирования на местности, и пониманием структуры небесной поверхности.

Для определения расположения и перемещения объектов человечество разработало целую систему методов и способов. Более того, придумали специальные числовые и символичные обозначения.
На самом деле, систем, определяющих точки положения объектов, несколько. Главным образом отличаются они выбором главной плоскости и пунктом отсчёта.
Так как, наблюдая с Земли, мы видим небо в виде сферы, то координаты в астрономии тоже сферические. Кроме того, они представляют некие дуги кругов сферы. Стоит отметить, что исчисляются они в градусах, иногда в часах.

В ней математический горизонт выступает главной плоскостью. А полюса составляют зенит и надир.
Горизонтальной системой координат пользуются для наблюдений с Земли. Это возможно и невооружённым глазом, и с помощью телескопа. Наблюдают за звёздами и перемещением объектов на небе. Разумеется, что в рамках Солнечной системы.

Разумеется, наблюдение и измерение происходит постоянно. Потому как движение небесных тел происходит непрерывно.

Некоторые определения в системе координат

Отвесная линия представляет собой прямую, проходящую через центр неба. К тому же она совпадает с течением нити отвеса относительно точки наблюдения. Для наблюдателя данная прямая вертикально пересекает центр планеты и место наблюдения.

Зенит и надир это две противоположности. Как известно, отвесная линия пересекается с небом над головой наблюдателя-это и есть зенит. Собственно, надир оказывается полярной по диаметру точкой.

Математический горизонт является огромным кругом небесной сферической поверхности. Его область перпендикулярна отвесной линии. Что важно, он делит всю поверхность неба пополам. Более того, эти части называют видимой и невидимой для наблюдателя. Первая имеет верхнюю точку в зените, а вторая в надире.

Математический горизонт, Зенит и надир, Отвесная линия

В то же время, математический горизонт никогда не соответствует видимому горизонту. Так как, во-первых, поверхность Земли неровная. Как следствие, высшая точка наблюдения разная. А во-вторых, по причине искривления лучей в атмосфере нашей планеты.

Горизонтальные координаты в астрономии составляют высота светила и зенитное расстояние. Помимо этого, есть ещё азимут.
Высота светила это дуга его вертикала от математического горизонта до направления на само светило. Границы высоты к зениту равны от 0° до +90°.и наоборот к надиру, то есть от 0° до — 90°.
Стоит отметить, что зенитное расстояние это дуга вертикала от зенита до светила. Кстати, рассчитывают зенитный отрезок от зенита к надиру в пределах от 0° до 180°.
, то есть дуга математического горизонта от южной точки до вертикали светила.
Притом азимут отсчитывают к западу от южной точки в пределах от 0° до 360°. А именно в сторону суточного вращения небесной сферы.

Первая экваториальная система координат

За плоскую область в этой системе берётся поверхность экватора неба, а точка отчёта — Q. Помимо того, координаты представляют склонение и часовой угол.
Что такое склонение вы можете узнать тут.
Часовым углом является дуга, которая расположена посередине небесного меридиана и кругом склонения. Граница его измерения от 0° до 360°.
Надо сказать, что применяется первая экваториальная система координат в связи с постоянным движением нашей планеты в течение суток. В связи с этим, местом отсчёта установили точку весеннего равноденствия. Так как она является постоянной относительно звёзд.

Что интересно, главная плоскость и точка отчёта аналогичны предыдущей системе. Но её координатами выступают склонение и прямое восхождение.
Подразумевается, что восхождение это дуга экватора неба, которая проходит от точки весеннего равноденствия до круга светила. Кроме того, измерение проходит в часовой мере. Однако, её отсчёт ведётся противоположно часовой стрелки.
Между тем, вторая система координат, характеризуется постоянными координатами звёзд. В противовес первой системе, движение Земли за сутки не влияет на них. Применяется она для определения перемещения небесных тел за год.

Важно понимать, что координаты могут быть всегда разными. Поэтому существует множество задач. Их решение возможно с применением, подходящей отдельной ситуации, системой. Вообще, для решения задач и определении координат, очень часто чередуют системы.
Создание систем координат позволило учёным составить карту звёздного неба. Кроме того, обрисовалась определённая структура небесной системы. Что, в значительной мере, способствовало развитию астрономии и астрологии. Помимо того, экваториальные системы координат применяются во многих областях научной деятельности.

Очевидно, что разработка и внедрение определённых систем, составляет основу исследования космического пространства. Мы стараемся максимально приблизиться к его пониманию. Конечно, множество уже применяемых приёмов, расчётов и методов способствует расширению нашего кругозора.

2.2.1. Горизонтальная и экваториальные системы координат

Поскольку радиус небесной сферы произволен, положение светила на небесной сфере однозначно определяется двумя угловыми координатами, если задана основная плоскость и начало отсчёта. В сферической астрономии используются следующие системы небесных координат (СНК):

1) горизонтальная;
2) 1-я экваториальная;
3) 2-я экваториальная;
4) эклиптическая (см. раздел 2.4.3 );
5) галактическая (см. раздел 6.2.1 ).

В горизонтальной системе небесных координат основной плоскостью является плоскость математического горизонта NWSE.

Одной координатой является или зенитное расстояние z, или высота светила над горизонтом h. Высотой h светила М называется дуга вертикального круга mM от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM (в плоскости вертикального круга). Высоты отсчитываются в пределах от 0° до +90° (к зениту) и от 0° до –90° (к надиру). Зенитное расстояние z светила М – дуга вертикального круга ZM от зенита до светила или центральный угол ZOM. Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° в направлениях от зенита к надиру. Отсюда: z + h = 90°.

Второй координатой в этой системе координат является азимут А. Азимутом А светила М называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило, или центральный угол SOm (в плоскости математического горизонта). Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т. е. к западу от точки юга S, в пределах от 0° до 360°. В процессе суточного вращения небесной сферы горизонтальные координаты h (z) и A всех светил непрерывно изменяются.

В первой экваториальной системе координат основной плоскостью является плоскость небесного экватора QWQ"E.

Одной координатой здесь является склонение светила δ. Склонением δ светила М называется дуга mM часового круга РMmP" от небесного экватора до светила, или центральный угол mOM (в плоскости часового круга). Отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до –90° к южному полюсу мира. Иногда склонение заменяется полярным расстоянием p (также либо дуга РМ, либо центральный угол РОМ). Отсчитываются от 0° до 180° от северного полюса мира к южному. Отсюда: p + δ = 90°.

Второй координатой в этой системе координат является часовой угол t светила М – дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP", проходящего через светило, или центральный угол QOm (в плоскости небесного экватора). Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т.е. к западу от верхней точки Q небесного экватора, в пределах от 0° до 360° или от 0 h до 24 h . В процессе суточного вращения небесной сферы склонения δ светил не изменяются (если пренебречь собственным движением звёзд), а часовые углы t увеличиваются.

Во второй экваториальной системе координат основная плоскость и склонение δ – те же, что и в первой экваториальной системе. Второй координатой, определяющей положение часового круга светила, является прямое восхождение α. Прямым восхождением α светила М называется дуга небесного экватора ♈m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило, или центральный угол ♈Om (в плоскости небесного экватора). Прямые восхождения α отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, т.е. к востоку от ♈ в пределах от 0° до 360° или от 0 h до 24 h . В процессе суточного вращения небесной сферы склонения δ и прямые восхождения α светил не изменяются.

Поскольку ось мира параллельна оси вращения Земли, высота полюса мира h P над горизонтом всегда равна географической широте φ места наблюдения, а наклон небесного экватора к истинному горизонту определяется углом 90° – φ.

Горизонтальная СНК используется для определения направления на светило относительно земных объектов. 1-я экваториальная СНК используется преимущественно при определении точного времени. 2-я экваториальная СНК является общепринятой в астрометрии.

2.2.1. Параллактический треугольник и преобразование небесных координат

Рассмотрев параллактический треугольник (треугольник на небесной сфере), образованный пересечением небесного меридиана, вертикального круга и часового круга светила, и вершинами которого являются полюс мира Р, зенит Z, светило М, а также из основных формул сферической тригонометрии можно получить формулы пересчета горизонтальных координат в экваториальные и наоборот:

Sin δ = sin φ cos z – cos φ sin z cos A, (2.1,а)
cos δ sin t = sin z sin A, (2.1,б)
cos δ cos t = cos φ cos z + sin φ sin z cos A, (2.1,в)

Cos z = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos t, (2.2,а)
sin z sin A = cos δ sin t, (2.2,б)
sin z cos A = –cos φ sin δ + sin φ, cos δ cos t. (2.2,в)

Небесные координаты

числа, с помощью которых определяют положение светил и вспомогательных точек на небесной сфере (См. Небесная сфера). В астрономии употребляют различные системы Н. к. Каждая из них по существу представляет собой систему полярных координат (См. Координаты) на сфере с соответствующим образом выбранным полюсом. Систему Н. к. задают большим кругом небесной сферы (или его полюсом, отстоящим на 90° от любой точки этого круга) с указанием на нём начальной точки отсчёта одной из координат. В зависимости от выбора этого круга системы Н. к. называлась горизонтальной, экваториальной, эклиптической и галактической. Н. к. употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея (См. Птолемей) звёздный каталог Гиппарх а содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе Н. к.

В горизонтальной системе основным кругом служит математический, или истинный, горизонт NESW (рис. 1 ), полюсом - зенит Z места наблюдения. Для определения положения светила σ проводят через него и Z большой круг, называется кругом высоты, или вертикалом, данного светила. Дуга Z σ вертикала от зенита до светила называется его зенитным расстоянием z и является первой координатой; z может иметь любое значение от 0° (для зенита Z ) до 180° (для надира Z" ). Вместо z пользуются также высотой светила h, равной дуге круга высоты от горизонта до светила. Высота отсчитывается в обе стороны от горизонта от 0° до 90° и считается положительной, если светило находится над горизонтом, и отрицательной - если светило под горизонтом. При таком условии всегда справедливо соотношение z + h = 90°. Вторая координата - азимут А - есть дуга горизонта, отсчитываемая от точки севера N по направлению к востоку до вертикала данного светила (в астрометрии азимут часто отсчитывают от точки юга S к западу). Эта дуга NESM измеряет сферический угол при Z между небесным меридианом и вертикалом светила, равный двугранному углу между их плоскостями. Азимут может иметь любое значение от 0° до 360°. Существенной особенностью горизонтальной системы является её зависимость от места наблюдения, т.к. зенит и математический горизонт определяются направлением отвесной линии, различным в разных точках земной поверхности. Вследствие этого координаты даже весьма удалённого светила, наблюдаемого одновременно из разных мест земной поверхности, различны. В процессе движения по суточной параллели каждое светило дважды пересекает меридиан; прохождения его через меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации z бывает наименьшим, в нижней - наибольшим. В этих пределах z изменяется в течение суток. Для светил, имеющих верхнюю кульминацию к югу от Z , азимут А в течение суток меняется от 0° до 360°. У светил же, кульминирующих между полюсом мира Р и Z, азимут изменяется в некоторых пределах, определяемых широтой места наблюдения и угловым расстоянием светила от полюса мира.

В первой экваториальной системе основным кругом служит небесный экватор Q ϒ Q’ (рис. 2 ), полюсом - полюс мира Р , видимый из данного места. Для определения положения светила σ проводят через него и Р большой круг, называемый часовым кругом, или кругом склонений. Дуга этого круга от экватора до светила есть первая координата - склонение светила δ. Склонение отсчитывается от экватора в обе стороны от 0° до 90°, причём для светил Южном полушария δ принимается отрицательным. Иногда вместо склонения берётся полярное расстояние р, равное дуге Р σ круга склонений от Северного полюса до светила, которая может иметь любое значение от 0° до 180°, так что всегда справедливо соотношение: р + δ = 90°. Вторая координата - часовой угол t - есть дуга экватора QM, отсчитываемая от расположенной над горизонтом точки Q пересечения его с небесным меридианом в направлении вращения небесной сферы до часового круга данного светила. Эта дуга соответствует сферическому углу при Р между направленной к точке юга дугой меридиана и часовым кругом светила. Часовой угол неподвижного светила изменяется в течение суток от 0° до 360°, тогда как склонение остаётся постоянным. Так как изменение часового угла пропорционально времени, то он служит мерой времени (см. Время), откуда и происходит его название. Часовой угол почти всегда выражают в часах, минутах и секундах времени так, что 24 ч соответствуют 360°, 1 ч соответствует 15° и т.д. Обе описанные системы - горизонтальная и первая экваториальная - называемые местными, так как координаты в них зависят от места наблюдения.

Вторая экваториальная система отличается от вышеописанной лишь второй координатой. Вместо часового угла в ней употребляется прямое восхождение светила α - дуга ϒ М небесного экватора, отсчитываемая от точки весеннего равноденствия ϒ в направлении, обратном вращению небесной сферы, до круга склонений данного светила (рис. 2 ). Она измеряет сферический угол при Р между кругами склонений, проходящими через точку ϒ и данное светило. Обычно ее выражается в часах, минутах и секундах времени и может иметь любое значение от 0 ч до 24 ч. Так как точка ϒ участвует во вращении небесной сферы, то обе координаты достаточно удалённого и неподвижного светила в этой системе не зависят от места наблюдения.

В эклиптической системе основным кругом служит эклиптика Е ϒ E" (рис. 3 ), полюсом - полюс эклиптики П. Для определения положения светила σ проводят через него и точку П большой круг, называемый кругом широты данного светила. Его дуга от эклиптики до светила называется эклиптической, небесной или астрономической, широтой β, является первой координатой. Отсчитывается β от эклиптики в направлении к её Северному и Южному полюсам; в последнем случае её считают отрицательной. Вторая координата - эклиптическая, небесная или астрономическая, долгота λ - дуга ϒ М эклиптики от точки ϒ до круга широты данного светила, отсчитываемая в направлении годичного движения Солнца. Она может иметь любое значение от 0° до 360°. Координаты β и λ точек, связанных с небесной сферой, не меняются в течение суток и не зависят от места наблюдений.

В галактической системе основным кругом служит галактический экватор BDB" (рис. 4 ), т. е. большой круг небесной сферы, параллельный плоскости симметрии видимого с Земли Млечного Пути, полюсом - полюс Г этого круга. Положение галактического экватора на небесной сфере может быть определено лишь приближённо. Обычно оно задаётся экваториальными координатами его Северного полюса, принимаемыми α = 12 ч 49 м и δ = +27,4° (для эпохи 1950,0). Для определения положения светила (проводят через него и точку Г большой круг, называемый кругом галактической широты. Дуга этого круга от галактического экватора до светила, называемого галактической широтой b, является первой координатой. Галактическая широта может иметь любое значение от +90° до -90°; при этом знак минус соответствует галактическим широтам светил того полушария, в котором находится Южный полюс мира. Вторая координата - галактическая долгота l - есть дуга DM галактического экватора, отсчитываемая от точки D пересечения его небесным экватором до круга галактической широты светила; галактическая долгота l отсчитывается в направлении возрастающих прямых восхождений и может иметь любое значение от 0° до 360°. Прямое восхождение точки D равно 18 ч 49 м. Из наблюдений с помощью соответствующих инструментов определяют координаты первых трёх систем. Эклиптические и галактические координаты получаются путём вычислений из экваториальных.

Для сравнения Н. к. светил, наблюдаемых в разных точках Земли или в разное время года - из разных точек орбиты Земли, эти координаты, учитывая Параллакс , приводят или к центру Земли, или к центру Солнца. Вследствие прецессии (См. Прецессия) и нутации (См. Нутация) медленно изменяется ориентация в пространстве плоскостей небесного экватора и эклиптики, определяющих основные круги в ряде систем Н. к., перемещаются начальные точки отсчёта координат. В результате этого значения Н. к. также медленно изменяются. Поэтому для определения точного места светил на небесной сфере указывают момент времени («эпоху»), для которого определено положение небесного экватора и эклиптики. На положение светил в выбранной системе Н. к. оказывают влияние Аберрация света , являющаяся следствием движения Земли по орбите (годичная аберрация), и движения наблюдателя из-за вращения Земли (суточная аберрация), а также Рефракция света в атмосфере. Н. к. светил изменяются также и вследствие их собственных движений.

Наблюдения изменений Н. к. 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 др. Н. к. позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят Н. к. 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.

В. П. Щеглов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Небесные координаты" в других словарях:

Большой Энциклопедический словарь

Величины, определяющие положение светила на небесной сфере. В горизонтной системе координат положение светила определяется высотой и азимутом, в экваториальной системе координат склонением и часовым углом (1 я система экваториальных координат)… … Морской словарь

небесные координаты - Углы, с помощью которых определяют положение небесных светил на небесной сфере, измеряются дугами больших кругов или углами при центре небесной сферы, выражаемыми в градусах или в часовой мере из расчета 1 час = 15°. → Рис. 51 … Словарь по географии

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами (или дугами), однозначно определяющими положение… … Википедия

Числа, с помощью к рых определяют положение светил и вспомогат. точек на небесной сфере. В горизонтальной системе (рис. 1) Н. к. осн. кругом служит истинный горизонт SWNE, полюсом зенит Z места наблюдений. Координаты: азимут Л, отсчитываемый от… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Энциклопедический словарь

Числа, заданием которых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют несколько сферических систем небесных координат: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные небесные… … Астрономический словарь

небесные координаты - dangaus koordinatės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. celestial coordinates vok. Himmelskoordinaten, f rus. небесные координаты, f pranc. coordonnées célestes, f … Fizikos terminų žodynas

Числа, заданием к рых определяется положение точки на небесной сфере. Употребляют неск. сферич. систем Н.к.: горизонтальные, экваториальные, эклиптические и галактические. Горизонтальные и экваториальные Н.к. определяют из наблюдений,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Координаты величины, определяющие положение точки (тела) в пространстве (на плоскости, на прямой). Совокупность координат всех точек пространства является системой координат. В Викисловаре есть статья «координата» Понятие и слово… … Википедия

Горизонтная система координат. Основными плоскостями от которых отсчитывают координаты в этой системе, являются меридиан наблюдателя и плоскость истинного горизонта. К горизонтной системе координат относят высоту светила h и азимут А.

Высотой светила h называют угол (КОo) между плоскостью истинного горизонта и направлением из центра небесной сферы к центру светила (рис. 73). Высоту светила измеряют дугой вертикала от истинного горизонта до центра светила (Ко) в пределах от О до 90°. Высоте приписывают знак «плюс», если светило находится над горизонтом, и знак «минус», если оно расположено под горизонтом. В последнем случае высоту называют снижением.

Рис. 73.

Вместо высоты иногда пользуются зенитным расстоянием z, которое представляет собой дополнение высоты до 90°, т. е. z = 90°-h; оно измеряется дугой вертикала от зенита до центра светила в пределах от 0 до 180°.

Для определения места светила необходимо также определить положение вертикала, проходящего через него. Положение вертикала определяет азимут.

Азимут - это сферический угол при зените, заключенный между меридианом наблюдателя и вертикалом светила; измеряется дугой истинного горизонта от одной из точек меридиана наблюдателя. Точку меридиана наблюдателя выбирают в соответствии с практической необходимостью и удобствами при вычислениях. В мореходной астрономии приняты три системы счета азимута: круговой, полукруговой и четвертной.

При круговом счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от точки N в сторону O st до вертикала светила в пределах от О до 360° и записывают так: A = 120° (дуга NO st К, рис. 73).

При полукруговом счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от полуночной части меридиана наблюдателя в сторону востока или запада до вертикала светила в пределах от 0 до 180°.

Полукруговой азимут записывают: A = N120°O st (дуга NO st K) . Первая буква всегда одноименна с широтой, так как наименование полуночной части меридиана наблюдателя определяется наименованием повышенного полюса. Вторая буква определяется местом положения светила в восточной или западной полусфере.

Рис. 74.

При четвертном счете азимут измеряют дугой истинного горизонта от точки севера N или от точки юга S в сторону востока или запада до вертикала светила в пределах от 0 до 90° и записывают A = 60°SО (дуга SK) .

Вследствие вращения Земли высота и азимут светила непрерывно изменяются.

На судне высоту светила измеряют секстаном, а азимут приближенно может быть определен по компасу или вычислен по формулам сферической тригонометрии.

Экваториальная система координат. Различают две системы экваториальных координат. Основными плоскостями в первой экваториальной системе являются меридиан наблюдателя и плоскость небесного экватора. Координатами в этой системе будут часовой угол t и склонение 6.

Часовым углом называют сферический угол при повышенном полюсе, заключенный между полуденной частью меридиана наблюдателя и кругом склонения светила (QPNK, рис. 74). Приняты две системы счета часовых углов.

Обыкновенный часовой угол измеряют дугой небесного экватора от полуденной части меридиана наблюдателя в сторону запада до круга склонения светила в пределах от 0 до 360°. На рис. 74 дуга QWQ" O st К и t~310°.

Практический часовой угол измеряют дугой небесного экватора от полуденной части меридиана наблюдателя в сторону запада или востока до круга склонения светила в пределах от 0 до 180° (дуга QK). Практическому часовому углу всегда приписывают наименование Ost или W, например, t~50°O st .

Склонением светила б называют угол между плоскостью небесного экватора и направлением из центра небесной сферы в центр светила КОo.

Склонение измеряют дугой круга склонения от небесного экватора до центра светила в пределах от 0 до 90°. Склонению приписывают букву N, если светило находится в северной полусфере, и S, если в южной: например, б = 40°N (см. рис. 74).

При вычислениях склонению приписывают знак «плюс», если оно одноименно с широтой, и знак «минус», если разноименно. Вместо склонения иногда рассматривают полярное расстояние А, являющееся дополнением склонения до 90°, т. е. A = 90°-б. Полярное расстояние измеряют дугой круга склонения от повышенного полюса до центра светила в пределах от 0 до 180°.

При вращении Земли склонение в течение суток остается неизменным, а часовой угол изменяется.

Ко второй системе координат относят прямое восхождение а и склонение б (или полярное расстояние А).

На небесном экваторе имеется условная неподвижная точка, называющаяся точкой Овна Т. Прямое восхождение а измеряется дугой небесного экватора от точки Овна Т до круга склонения светила в сторону, обратную счету обыкновенных часовых углов, в пределах от 0 до 360°.

Понятия о склонении и полярном расстоянии те же, что и в первой экваториальной системе координат. Вращение Земли не вызывает изменения величины прямого восхождения и склонения, поэтому эти координаты служат для составления звездных карт и каталогов звезд (приложение 6).