Himmelskt koordinatsystem

Det himmelska koordinatsystemet används inom astronomi för att beskriva positionen för armaturer på himlen eller punkter på en imaginär himmelssfär . Koordinaterna för armaturer eller punkter ges av två vinkelvärden (eller bågar) som unikt bestämmer positionen för objekt på himmelssfären. Således är det himmelska koordinatsystemet ett sfäriskt koordinatsystem , där den tredje koordinaten - avståndet - ofta är okänd och inte spelar någon roll.

Himmelska koordinatsystem skiljer sig från varandra i valet av huvudplan (se Grundplan ) och ursprung. Beroende på uppgiften kan det vara bekvämare att använda det ena eller det andra systemet. De vanligaste är de horisontella och ekvatoriala koordinatsystemen . Mer sällan - ekliptik , galaktisk och andra.

Horisontellt topocentriskt koordinatsystem

I detta system är centrum placerat vid observatörens plats på jordens yta, huvudplanet är planet för den matematiska horisonten . I detta fall är en koordinat antingen höjden av armaturen h , eller dess zenitavstånd z . En annan koordinat är azimuten A . På grund av det faktum att det horisontella koordinatsystemet alltid är topocentriskt (observatören är alltid på jordens yta, eller på någon höjd), brukar ordet "topocentriskt" utelämnas.

Armaturens höjd h är den vertikala cirkelns båge från den matematiska horisonten till armaturen, eller vinkeln mellan den matematiska horisontens plan och riktningen till armaturen. Höjderna mäts i intervallet från 0° till +90° till zenit och från 0° till −90° till nadir .

Zenitavståndet z för armaturen är bågen av en vertikal cirkel från zenit till armaturen, eller vinkeln mellan lodlinjen och riktningen till armaturen. Zenitavstånd räknas från 0° till 180° från zenit till nadir.

Armaturens azimut A är bågen för den matematiska horisonten från sydpunkten till armaturens vertikala cirkel, eller vinkeln mellan middagslinjen och skärningslinjen mellan den matematiska horisontens plan och vertikalplanet. armaturens cirkel. Azimuter mäts i riktning mot den dagliga rotationen av himmelssfären, det vill säga väster om sydpunkten, i intervallet från 0 ° till 360 °. Ibland mäts azimut från 0° till +180° åt väster och från 0° till −180° åt öster. (Inom geodesi och navigering mäts azimut från nordpunkten . )

Förändringar i koordinater under himmelsfärens rotation

Höjd h , zenitavstånd z , azimut A och timvinkel t för armaturerna förändras ständigt på grund av himmelsfärens rotation, eftersom de mäts från punkter som inte är associerade med denna rotation. Deklinationen δ , det polära avståndet p och den högra uppstigningen α för armaturerna förändras inte under himmelsfärens rotation, men de kan förändras på grund av armaturernas rörelser som inte är relaterade till den dagliga rotationen.

Första ekvatorialkoordinatsystemet

I detta system är huvudplanet planet för den himmelska ekvatorn . I detta fall är en koordinat deklinationen δ (mindre ofta, det polära avståndet p ). En annan koordinat är timvinkeln t .

Deklinationen δ för armaturen är bågen för cirkeln av deklination från himmelsekvatorn till armaturen, eller vinkeln mellan planet för himmelsekvatorn och riktningen till armaturen. Deklinationerna mäts från 0° till +90° till den nordliga himlapolen och från 0° till −90° till den södra himlapolen .

Det polära avståndet p för armaturen är bågen för cirkeln av deklination från världens nordpol till armaturen, eller vinkeln mellan världens axel och riktningen till armaturen. Polära avstånd mäts från 0° till 180° från den norra himlapolen i söder.

Timvinkeln t för ljuskällan är himmelsekvatorns båge från himmelsekvatorns övre punkt (det vill säga skärningspunkten mellan himmelsekvatorn och den övre delen av himmelska meridianen ) till deklinationscirkeln för den himmelska ekvatorn. luminary, eller den dihedriska vinkeln mellan planet för den himmelska meridianen och ljusets deklinationscirkel. Vinklar per timme mäts i riktningen för den dagliga rotationen av himmelssfären, det vill säga väster om den övre punkten av himmelsekvatorn, från 0 ° till 360 ° (i grader) eller från 0 timmar till 24 timmar ( i timmar). Ibland mäts timvinklar från 0° till +180° (0 h till +12 h ) västerut och från 0° till −180° (0 h till −12 h ) österut.

Andra ekvatorialkoordinatsystemet

I detta system, liksom i den första ekvatorn, är huvudplanet planet för den himmelska ekvatorn, och en koordinat är deklinationen δ (mindre ofta, det polära avståndet p ). En annan koordinat är högeruppstigning α .

Den högra uppstigningen (RA, α ) av ljuskällan är himmelsekvatorns båge från vårdagjämningen till ljusets deklinationscirkel, eller vinkeln mellan riktningen till vårdagjämningen och planet för deklinationscirkeln av ljuskällan. Rätta uppstigningar räknas i motsatt riktning mot den dagliga rotationen av himmelssfären, från 0° till 360° (i grader) eller från 0 h till 24 h (i timmar).

RA är den astronomiska motsvarigheten till jordens longitud . Både RA och longitud mäter öst-västvinkeln längs ekvatorn; båda måtten mäts från nollpunkten vid ekvatorn. För longitud är nollpunkten nollmeridianen ; för RA är nollmärket platsen på himlen där solen korsar himmelsekvatorn , i riktning från söder till norr (vid vårdagjämningen).

Deklination ( δ ) i astronomi  är en av de två koordinaterna för det ekvatoriala koordinatsystemet. Är lika med vinkelavståndet på himmelssfären från planet för himmelsekvatorn till ljuskällan och uttrycks vanligtvis i grader , minuter och bågsekunder. Deklinationen är positiv norr om himmelsekvatorn och negativ söder.

Deklinationen har alltid ett tecken, även om deklinationen är positiv.

Deklinationen av ett himmelskt föremål som passerar genom zenit är lika med observatörens latitud (förutsatt att nordlig latitud är + och sydlig latitud är negativ). På jordens norra halvklot för en given latitud φ går himlaobjekt med deklination δ > +90° − φ inte bortom horisonten, därför kallas de icke-inställning . Om objektets deklination är δ < −90° + φ, så kallas objektet non-ascending , vilket betyder att det inte kan observeras på latitud φ. [ett]

Ekliptiskt koordinatsystem

I detta system är huvudplanet ekliptikans plan . I detta fall är en koordinat den ekliptiska latituden β , och den andra är den ekliptiska longituden λ .

Den ekliptiska latituden β för ljuskällan är bågen för latitudcirkeln från ekliptikan till ljuskällan, eller vinkeln mellan ekliptikans plan och riktningen till ljuset. Ekliptiska breddgrader mäts från 0° till +90° till den nordliga ekliptiska polen och från 0° till −90° till den sydliga ekliptiska polen .

Den ekliptiska longituden λ för ljuskällan kallas ekliptikans båge från vårdagjämningspunkten till armaturens latitudcirkel, eller vinkeln mellan riktningen till vårdagjämningspunkten och cirkelns plan. armaturens latitud. Ekliptiska longituder mäts i riktning mot solens uppenbara årliga rörelse längs ekliptikan, det vill säga från väster till öster om vårdagjämningen i intervallet från 0 ° till 360 °.

Galaktiskt koordinatsystem

I detta system är huvudplanet planet för vår galax . I det här fallet är en koordinat den galaktiska latituden b , och den andra är den galaktiska longituden l .

Armaturens galaktiska latitud b är bågen för cirkeln av galaktisk latitud från ekliptikan till ljuskällan, eller vinkeln mellan den galaktiska ekvatorns plan och riktningen till ljuskällan.

Galaktiska breddgrader mäts från 0° till +90° till den nordliga galaktiska polen och från 0° till −90° till den sydgalaktiska polen .

Armaturens galaktiska longitud l är den galaktiska ekvatorns båge från referenspunkten C till cirkeln för armaturens galaktiska latitud, eller vinkeln mellan riktningen till referenspunkten C och cirkelplanet för den galaktiska latituden av ljuskällan. Galaktiska longituder räknas moturs när de ses från den nordliga galaktiska polen, det vill säga öster om referenspunkten C , som sträcker sig från 0° till 360°.

Referenspunkt C är nära riktningen till det galaktiska centrumet, men sammanfaller inte med det, eftersom det senare, på grund av solsystemets svaga höjd över den galaktiska skivans plan, ligger ungefär 1 ° söder om den galaktiska ekvatorn. Referenspunkten C är vald så att skärningspunkten mellan den galaktiska och den himmelska ekvatorn med rätt uppstigning 280° har en galaktisk longitud på 32,93192° (vid epok 2000 ).

Koordinaterna för referenspunkten C för epok 2000 i det ekvatoriala koordinatsystemet är:

Historik och tillämpning

Himmelska koordinater användes redan i antiken. Beskrivningen av vissa system finns i skrifterna av den antika grekiska geometern Euklid (cirka 300 f.Kr.). Hipparchus stjärnkatalog publicerad i Ptolemaios's Almagest innehåller positionerna för 1022 stjärnor i det ekliptiska himmelska koordinatsystemet.

Observationer av förändringar i himmelska koordinater har lett till de största upptäckterna inom astronomi, som är av stor betydelse för kunskapen om universum. Dessa inkluderar fenomenen precession , nutation , aberration , parallax , stjärnors korrekta rörelser och andra. Himmelska koordinater gör det möjligt att lösa problemet med att mäta tid, bestämma de geografiska koordinaterna för olika platser på jordens yta. Himmelska koordinater används i stor utsträckning för att sammanställa olika stjärnkataloger, för att studera himlakropparnas verkliga rörelser, både naturliga och artificiella, i himlamekanik och astrodynamik, och för att studera den rumsliga fördelningen av stjärnor i problem med stjärnastronomi.

Användning av olika koordinatsystem

Användning av det horisontella topocentriska koordinatsystemet

Det horisontella topocentriska koordinatsystemet används av en observatör som är placerad på en viss plats på jordklotet för att bestämma positionen för någon ljuskälla på himlen.

Himlakropparnas koordinater i detta koordinatsystem kan erhållas med hjälp av goniometriska instrument och vid observationer med ett teleskop monterat på en azimutinstallation .

De flesta astronomiska datorprogram är kapabla att mata ut stjärnornas positioner i ett givet koordinatsystem.

Vid observation bör en korrigering för refraktion beaktas .

Använda det första ekvatoriska koordinatsystemet

Det första ekvatorialkoordinatsystemet används för att bestämma den exakta tiden och för observationer med ett teleskop monterat på en ekvatorialinstallation .

Användning av det andra ekvatorialkoordinatsystemet

Det andra ekvatorialkoordinatsystemet är allmänt accepterat inom astrometri .

I det ekvatoriala heliobarycentriska koordinatsystemet sammanställs moderna stjärnkartor och stjärnornas positioner i katalogerna beskrivs. I detta fall reduceras armaturernas koordinater till en viss position för himmelsekvatorn och vårdagjämningen, det vill säga till en viss epok (epokerna B1950 och J2000.0 används inom astronomi ).

Det ekvatoriala geocentriska koordinatsystemet skiljer sig från det ekvatoriala heliobarycentriska koordinatsystemet genom att stjärnornas koordinater korrigeras i det på grund av fenomenet årlig parallax , och positionen för himmelsekvatorn och vårdagjämningen ges till det aktuella datumet.

Använda det ekliptiska koordinatsystemet

Det ekliptiska geocentriska koordinatsystemet används inom himmelsmekanik för att beräkna månens omloppsbana , och är också det huvudsakliga eller enda i de flesta astrologiskolor .

Det ekliptiska heliocentriska koordinatsystemet används för att beräkna banorna för planeterna och andra kroppar i solsystemet som kretsar runt solen.

Tillämpning av olika system av himmelska koordinater

I praktiken krävs som regel att flera koordinatsystem används. För att till exempel beräkna månens position på himlen måste du först beräkna månens koordinater i det ekliptiska geocentriska koordinatsystemet, räkna om koordinaterna till det ekvatoriala geocentriska koordinatsystemet och sedan byta till det horisontella topocentriska koordinatsystemet.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Siegel F. Yu. Stjärnhimlens skatter - en guide till konstellationerna och månen / Ed. G. S. Kulikova. - 5:e uppl. - M . : Nauka, 1986. - S. 57-58. — 296 sid. - 200 000 exemplar.

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
 Banor