Обзор главы из учебника Левитана по астрономии «§ 3. ИЗМЕНЕНИЕ ВИДА ЗВЕЗДНОГО НЕБА В ТЕЧЕНИЕ СУТОК»
1. Небесная сфера и ее вращение представлены на рисунке 7, который демонстрирует область звездного неба в окрестности Полярной звезды, сфотографированную стационарной камерой. Каждая звезда оставила световой след в виде яркой дуги. Продолжительность экспозиции влияет на длину дуги, прочерченной звездой. Каждая дуга представляет собой одну и ту же часть окружности. Например, при двухчасовой экспозиции длина дуги составляет 1/12 окружности. Это означает, что за 2 часа небосвод поворачивается на 360° : 12 = 30°, а полный оборот совершается за сутки.
При суточном вращении небесной сферы взаимное расположение звезд не изменяется, создавая впечатление, что они расположены на внутренней поверхности огромной сферы. Небесная сфера – это абстрактная сфера произвольного радиуса. Ее центр совмещают с определенной точкой пространства в зависимости от поставленной задачи. В нашем случае, видимую нами небесную сферу можно представить как сферу с бесконечно большим радиусом, в центре которой находится глаз наблюдателя. Звезды, Солнце, Луна, планеты и прочие светила проецируются на эту сферу, при этом игнорируются реальные расстояния до них, а важными являются угловые расстояния между ними.
Наблюдаемое суточное вращение небесной сферы (с востока на запад) представляет собой иллюзию, отражающую фактическое вращение Земли вокруг своей оси (с запада на восток). Ось, вокруг которой происходит видимое вращение небесной сферы, называется осью мира. В пределах небесной сферы, ось мира является параллельной земной оси. Она пересекает небесную сферу в двух точках: Р и Р1, которые называются полюсами мира. В настоящее время, вблизи северного полюса мира, находится α Малой Медведицы, которая также известна как Полярная звезда.
2. Горизонтальная система координат предоставляет инструмент для практического применения небесной сферы. На рисунке 8, с помощью дополнительных линий и точек (рисунок 9), наблюдатель на Земле способен определить направление вертикальной линии с помощью отвеса. Эта линия пересекает небесную сферу в зените (точке Z) и надире (точке Z1), образуя таким образом истинный горизонт — в отличие от видимого горизонта, с которым вы знакомы из географии.
Истинный горизонт представляет собой большой круг, который пересекает небесную сферу в трех точках: Z, O и P. Эту плоскость называют небесным меридианом. Плоскости небесного горизонта и меридиана пересекаются по линии NS, где N и S соответственно обозначают север и юг. Эта линия называется полуденной линией, так как предметы, освещаемые Солнцем, проецируют тень в полдень в направлении этой линии.
Кроме того, можно провести большой полукруг, называемый кругом высоты или вертикалом, через зенит (Z), надир (Z1) и позицию светила M. Этот круг определяет мгновенное положение светила M относительно горизонта и небесного меридиана. Две основные координаты, определяющие положение светила, — высота (h) и азимут (A), образуя горизонтальные координаты.
Высота светила представляет собой угловое расстояние между светилом и горизонтом (дуга вертикали от пересечения с линией горизонта до светила M1M), или центральный угол MOM1. Измеряется в градусах, минутах и секундах (от 0 до 90°). Часто высоту (h) заменяют координатой z (зенитное расстояние), которая показывает угловое расстояние между светилом и зенитом.
Вторая координата в горизонтальной системе, азимут (A), представляет собой угловое расстояние между вертикалом светила и точкой юга (дуга истинного горизонта SM1) или центральный угол SOM1. В астрономии азимуты измеряются от точки юга в направлении суточного движения светила, т.е. от S по ходу часовой стрелки (к западу). Измеряется в градусах, минутах и секундах (в интервале от 0 до 360°).
