Небесна сфера - астрономічний словник - сайт з астрономії

Уявна сфера довільного радіуса, яка використовується в астрономії для опису взаємних положень світил на небосхилі. Для простоти розрахунків її радіус приймають рівним одиниці; центр небесної сфери в залежності від розв'язуваної задачі поєднують із зіницею спостерігача, з центром Землі, Місяця, Сонця або взагалі з довільною точкою простору.

Подання про небесній сфері виникло в далекій давнині. В основу його лягло зорове враження про існування кришталевого купола неба, на якому нібито укріплені зірки. Небесна сфера в уявленні давніх народів була найважливішим елементом Всесвіту. З розвитком астрономії такий погляд на небесну сферу відпав. Однак закладена в давнину геометрія небесної сфери в результаті розвитку і вдосконалення отримала сучасний вигляд, в якому для зручності різних розрахунків і використовується в астрометрії.

Розглянемо небесну сферу, як вона представляється спостерігачеві в середніх широтах з поверхні Землі.

Дві прямі, положення яких може бути встановлено експериментально за допомогою фізичних і астрономічних інструментів, грають важливу роль при визначенні понять, пов'язаних з небесною сферою. Перша з них - стрімка лінія; це пряма, що збігається в даній точці з напрямком дії сили тяжіння. Ця лінія, проведена через центр небесної сфери, перетинає її в двох діаметрально протилежних точках: верхня називається зенітом, нижня - надиром. Площина, що проходить через центр небесної сфери перпендикулярно прямовисній лінії, називається площиною математичного (або істинного) горизонту. Лінія перетину цієї площини з небесною сферою називається горизонтом.

Другий прямий служить вісь світу - пряма, що проходить через центр небесної сфери паралельно осі обертання Землі; навколо осі світу відбувається видиме добове обертання всього небосхилу. Точки перетину осі світу з небесною сферою називаються Північним і Південним полюсами світу. Найбільш помітна з зірок поблизу Північного полюса світу - Полярна зірка. Яскравих зірок біля Південного полюса світу немає.

Площина, що проходить через центр небесної сфери перпендикулярно осі світу, називається площиною небесного екватора. Лінію перетину цієї площини з небесною сферою називають небесним екватором.

Нагадаємо, що окружність, яка виходить при перетині небесної сфери площиною, що проходить через її центр, називається в математиці великим колом, а якщо площину не проходить через центр, то виходить мале коло. Горизонт і небесний екватор є великі кола небесної сфери і ділять її на два рівних півкулі. Горизонт ділить небесну сферу на видиме і невидиме півкулі. Небесний екватор ділить її відповідно на північну і південну півкулі.

При добовому обертанні небосхилу все світила обертаються навколо осі світу, описуючи на небесній сфері малі кола, звані добовими паралелями.

Визначивши прямовисну лінію і вісь світу, неважко дати визначення всім іншим площинах і колам небесної сфери.

Площина, що проходить через центр небесної сфери, в якій одночасно лежать і стрімка лінія, і вісь світу, називається площиною небесного меридіана. Велике коло від перетину цієї площиною небесної сфери називають небесним меридіаном. Та з точок перетину небесного меридіана з горизонтом, яка знаходиться ближче до Північного полюса світу, називається точкою півночі; діаметрально протилежна - точкою півдня. Пряма, що проходить через ці точки, є полуденна лінія.

Точки горизонту, віддалені на 90 ° від точок півночі і півдня, називаються точками сходу і заходу. Ці чотири точки називають головними точками горизонту.

Площині, що проходять через прямовисну лінію, перетинають небесну сферу по великим колам і називаються вертикаль. Небесний меридіан є одним з вертикаллю. Вертикалі органів, перпендикулярний меридіану і проходить через точки сходу і заходу, називають першим вертікалом.

За визначенням три основні площині - математичного горизонту, небесного меридіана і першого вертикалі - взаємно перпендикулярні. Площина ж небесного екватора перпендикулярна лише площині небесного меридіана, утворюючи з площиною горизонту двогранний кут. На географічних полюсах Землі площину небесного екватора збігається з площиною горизонту, а на екваторі Землі стає їй перпендикулярній. У першому випадку, на географічних полюсах Землі, вісь світу збігається з прямовисною лінією і за небесний меридіан може бути прийнятий будь-який з вертикаллю в залежності від умов стоїть завдання. У другому випадку, на екваторі, вісь світу лежить в площині горизонту і збігається з полуденної лінією; Північний полюс світу при цьому збігається з точкою півночі, а Південний полюс світу - з точкою півдня.

При використанні небесної сфери, центр якої поєднується з центром Землі або будь-якої іншої точкою простору, також виникає ряд особливостей, однак принцип введення основних понять - горизонт, небесний меридіан, перший вертикал, небесний екватор, добові паралелі і т. П. - залишається колишнім.

Основні площині і кола небесної сфери використовуються при введенні горизонтальних, екваторіальних і екліптичних небесних координат, а також при описі особливостей видимого добового обертання світил.

Велике коло, утворений при перетині небесної сфери площиною, що проходить через її центр і паралельній площині земної орбіти, називається екліптикою. По екліптиці відбувається видимий річний рух Сонця. Точка перетину екліптики з небесним екватором, в якій Сонце переходить з південної півкулі небесної сфери в північне, називають точкою весняного рівнодення. Протилежна точка небесної сфери називається точкою осіннього рівнодення. Пряма, що проходить через центр небесної сфери перпендикулярно площини екліптики, перетинає сферу в двох полюсах екліптики: Північному полюсе- в північній півкулі і Південному - в південній півкулі.