Звездное небо. Что такое созвездие. Основные созвездия Северного полушария. Небесные координаты. Небесный экватор и небесный меридиан; горизонтальные, экваториальные координаты; кульминации светил

Звездное небо. Что такое созвездие. Основные созвездия Северного полушария. Небесные координаты. Небесный экватор и небесный меридиан; горизонтальные, экваториальные координаты; кульминации светил. Горизонтальная система координат. Экваториальная система координат.

Таблица 1 Хроника названий

Гесиод

VIII век до н.э.

Евдокс

2 группы звезд

IV век до н.э.

Клавдий Птолемей

II век до н.э.

45 групп звезд

48 созвездий + 12 - зодиакальных

Начало XX века

108 созвездий + 9 отдельных групп звезд типа Плеяд

На конгрессе Международного астрономического союза в 1922 году количество созвездий было уменьшено до 88. Тогда же были установлены существующие нынче границы между ними.

Созвездия

• Созвездие – это участок небесной сферы со

всеми проецирующимися на него, с точки зрения земного наблюдателя, небесными объектами. 

• Слово « созвездие » (от лат. constellatio) означает «коллекция (или группа) звезд». В древности «созвездиями» называли выразительные группы звезд, которые помогали запоминать узор звездного неба и с его помощью ориентироваться в пространстве и времени. У каждого народа были свои традиции разделения звезд на созвездия. Используемые современными астрономами созвездия в большинстве своем носят названия и включают в себя яркие звезды традиционные для европейской культуры.

• Следует понимать, что созвездие – это не определенная область в космическом пространстве, а лишь некоторый диапазон направлений с точки зрения земного наблюдателя. Поэтому неправильно говорить: «Космический корабль полетел в созвездие Пегас»; верно будет сказать: «Космический корабль полетел в направлении созвездия Пегас».
• Звезды, образующие узор созвездия, расположены от нас на самых разных расстояниях. Кроме звезд в определенном созвездии могут быть видны и очень далекие галактики, и близкие объекты Солнечной системы – все они в момент наблюдения относятся к данному созвездию.
• Но со временем небесные объекты могут перемещаться из одного созвездия в другое. Быстрее всего это происходит с близкими и быстро движущимися объектами: Луна проводит в одном созвездии не более двух-трех суток, планеты – от нескольких дней до нескольких лет; и даже некоторые близкие звезды за последнее столетие пересекали границы созвездий.

• Видимая площадь созвездия определяется телесным углом , который оно занимает на небе; обычно его указывают в квадратных градусах (табл. 2). Для сравнения: диски Луны или Солнца занимают на небе площадь около 0,2 кв. градуса, а площадь всей небесной сферы около 41253 кв. град.
• Названия созвездиям даны в честь мифических персонажей (Андромеда, Кассиопея, Персей и т.п.) или животных (Лев, Дракон, Большая Медведица и т.п.), в честь примечательных объектов древности или современности  (Весы, Жертвенник, Компас, Телескоп, Микроскоп и т.п.), а также просто по названиям тех предметов, которые напоминают фигуры, образованные яркими звездами (Треугольник, Стрела, Южный Крест и т.п.). Часто одна или несколько ярчайших звезд в созвездии имеют собственные имена, например, Сириус в созвездии Большой Пес, Вега в созвездии Лира, Капелла в созвездии Возничий, и т.п. Как правило, названия звезд связаны с названиями созвездий, например, обозначают части тела мифического персонажа или животного.

Основные созвездия северного полушария

Полярная звезда

• Полярная звезда в созвездии Малая Медведица (α UMI, α Малой Медведицы), является самой яркой звездой в созвездии, ее также называют иногда путеводной , из-за того, что всегда указывает север. 
• Она расположена очень близко к северному небесному полюсу мира, что делает его нынешней северной Полярной звездой.

Малая Медведица

• Так как звезды в течение суток изменяют свое положение, можно сделать вывод о суточном вращении небесной сферы (это объясняется вращением Земли вокруг своей оси). Небесная сфера вращается вокруг некоторой оси PP` с востока на запад. Ось видимого вращения сферы – это ось мира. Она совпадает с земной осью или параллельна ей. Ось мира пересекает небесную сферу в точках P –  северный полюс мира и P`-  южный полюс мира . Вблизи северного полюса мира расположена Полярная звезда (α Малой Медведицы).

Зодиакальные созвездия. Эклиптика

• Зодиакальные созвездия  - это те созвездия, через которые проходило солнце в то время, когда сформировалось понятие Зодиака.
• Иногда говорят, что зодиакальные созвездия те, через которые проходит  эклиптика  (годовой путь солнца по небу). Это в общем-то верно, за тем исключением, что в древности форма созвездий была несколько другая, современный вид созвездия приняли только в  XX веке  и примерно с этого времени эклиптика начала пересекать созвездие  Змееносец .
• Тем не менее, Змееносец  не относят  к зодиакальным созвездиям. Змееносец вклинивается в зодиакальную последовательность между Стрельцом и Скорпионом.

Зодиакальные и прилегающие к ним созвездия

Лето

Зима

Системы небесных координат

• Раздел астрономии, в котором вводят системы астрономических координат и определяют положения и скорости движения небесных тел по отношению к этим системам, называют астрометрией . Это самая древняя часть астрономии.

C

P

z

r

B

y

φ

O

x

λ

A

− прямоугольные координаты точки Р

− сферические координаты точки Р

Горизонтальная система координат

• При построении любой системы небесных координат на небесной сфере выбирается большой круг ( основной круг системы координат ) и две диаметрально противоположные точки на оси, перпендикулярной к плоскости этого круга ( полюса системы координат ).

• В качестве основного круга горизонтальной системы координат принимают истинный горизонт , полюсами служат зенит (Z) и надир (Z 1 ), через которые проводятся большие полукруги, называемые кругами высоты или вертикалами .

Z

Зенит

Небесное светило

M

Истинный горизонт

S

N

Вертикал

Надир

Z 1

• Мгновенное положение светила M относительно горизонта и небесного меридиана определяется двумя координатами: высотой (h) и азимутом (A), которые называются горизонтальными.

Z

Зенитное расстояние

0 ° ≤ h ≤ 90°

M

0 ° ≤ A ≤ 360°

Высота

h

z = 90 ° - h

S

N

A

M 1

Азимут

Z 1

• Южная половина небесного меридиана (ZSZ 1 ) есть начальный вертикал, а круги высоты ZEZ 1 и ZWZ 1 , проходящие через точки востока E и запада W, называются первым вертикалом . Малые круги (ab, cd), параллельные плоскости истинного горизонта, называются кругами равной высоты или альмукантаратами .

• В течение суток азимут и высота светил непрерывно меняются. Поэтому горизонтальная система координат непригодна для составления звездных карт и каталогов . Для этой цели нужна система, в которой вращение небесной сферы не влияет на значения координат светил.

Экваториальная система координат

• Для неизменности сферических координат нужно, чтобы координатная сетка вращалась вместе с небесной сферой. Этому условию удовлетворяет экваториальная система координат .

Q

Q 1

P

P 1

• Основная плоскость в этой системе – небесный экватор , а полюса – северный и южный полюсы мира.

Северный полюс мира

Небесный экватор

Южный полюс мира

Q

Q 1

P

P 1

• Через полюса проводятся большие полукруги, называемые кругами склонения , а параллельно плоскости экватора – небесные параллели .

Небесная параллель

Круг склонения

Q

Q 1

P

P 1

• Положение светила в экваториальной системе координат отсчитывается по кругу склонения (склонение ) и по небесному экватору (прямое восхождение ). Точкой отсчета координаты служит точка весеннего равноденствия .

ε

Эклиптика

Северный полюс

эклиптики

Π

Наклонение

эклиптики

ε

Небесный

экватор

Южный полюс

эклиптики

Π 1

Точка весеннего

равноденствия

Q

Q 1

P

P 1

• Круг склонения, проходящий через точку весеннего равноденствия называется равноденственным колюром . Прямое восхождение есть угол при полюсе мира между равноденственным колюром и кругом склонения, проходящим через светило. Склонение – это угловое расстояние светила от небесного экватора.

Круг склонения

M

Равноденственный

колюр

Склонение

Небесный

экватор

Прямое восхождение

Точка весеннего

равноденствия

• Экваториальные координаты звезд имеют большое практическое применение: по ним создают звездные карты и каталоги, определяют географические координаты пунктов земной поверхности, осуществляют ориентировку в космическом пространстве, проверяют время, изучают вращение Земли и т.д.