Sujet 4. SPHÈRE CÉLESTE. SYSTÈMES DE COORDONNÉES ASTRONOMIQUES

4.1. SPHÈRE CÉLESTE

Sphère céleste - une sphère imaginaire de rayon arbitraire, sur laquelle sont projetés des corps célestes. Sert à résoudre divers problèmes astrométriques. En règle générale, l'œil de l'observateur est pris comme centre de la sphère céleste. Pour un observateur à la surface de la Terre, la rotation de la sphère céleste reproduit le mouvement quotidien des astres dans le ciel.

Le concept de la sphère céleste est né dans les temps anciens; il était basé sur l'impression visuelle de l'existence d'un firmament en forme de dôme. Cette impression est due au fait qu'en raison de l'énorme éloignement des corps célestes, l'œil humain n'est pas en mesure d'apprécier les différences dans les distances à eux, et ils semblent être également distants. Chez les peuples anciens, cela était associé à la présence d'une véritable sphère qui délimite le monde entier et porte de nombreuses étoiles à sa surface. Ainsi, selon eux, la sphère céleste était l'élément le plus important de l'univers. Avec développement savoir scientifique une telle vue de la sphère céleste s'évanouit. Cependant, la géométrie de la sphère céleste établie dans l'Antiquité, à la suite du développement et de l'amélioration, a reçu aspect moderne, utilisé en astrométrie.

Le rayon de la sphère céleste peut être pris comme n'importe quoi : afin de simplifier les relations géométriques, il est supposé égal à un. Selon le problème à résoudre, le centre de la sphère céleste peut être placé à l'endroit :

où se trouve l'observateur (sphère céleste topocentrique),

au centre de la Terre (sphère céleste géocentrique),

au centre d'une planète particulière (sphère céleste centrée sur la planète),

au centre du Soleil (sphère céleste héliocentrique) ou à tout autre point de l'espace.

Chaque luminaire de la sphère céleste correspond à un point auquel il est coupé par une ligne droite reliant le centre de la sphère céleste au luminaire (avec son centre). Lors de l'étude de la position relative et des mouvements visibles des luminaires sur la sphère céleste, l'un ou l'autre système de coordonnées est choisi), déterminé par les points et lignes principaux. Ces derniers sont généralement de grands cercles de la sphère céleste. Chaque grand cercle d'une sphère a deux pôles, définis sur lui par les extrémités d'un diamètre perpendiculaire au plan du cercle donné.

Noms des points et arcs les plus importants de la sphère céleste

fil à plomb (ou ligne verticale) - une ligne droite passant par les centres de la Terre et la sphère céleste. Le fil à plomb coupe la surface de la sphère céleste en deux points - zénith , au-dessus de la tête de l'observateur, et nadir - point diamétralement opposé.

horizon mathématique - un grand cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire au fil à plomb. Le plan de l'horizon mathématique passe par le centre de la sphère céleste et divise sa surface en deux moitiés : visible pour l'observateur, avec le sommet au zénith, et invisible, avec un sommet nadir. L'horizon mathématique peut ne pas coïncider avec l'horizon visible en raison de l'inégalité de la surface de la Terre et des différentes hauteurs des points d'observation, ainsi que de la courbure des rayons lumineux dans l'atmosphère.

Riz. 4.1. Sphère céleste

axe du monde - l'axe de rotation apparente de la sphère céleste, parallèle à l'axe de la Terre.

L'axe du monde coupe la surface de la sphère céleste en deux points - pôle nord du monde et pôle sud du monde .

Pôle céleste - un point de la sphère céleste autour duquel se produit le mouvement quotidien apparent des étoiles dû à la rotation de la Terre autour de son axe. Le pôle nord céleste est dans la constellation la Petite Ourse, sud dans la constellation Octante. Par conséquent précession Les pôles du monde se déplacent d'environ 20" par an.

La hauteur du pôle mondial est égale à la latitude de la place de l'observateur. Le pôle céleste, situé dans la partie au-dessus de l'horizon de la sphère, est appelé élevé, tandis que l'autre pôle céleste, situé dans la partie sous-horizon de la sphère, est appelé réduit.

Équateur céleste - un grand cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde. L'équateur céleste divise la surface de la sphère céleste en deux hémisphères : nord hémisphère , avec son sommet au pôle nord céleste, et Hémisphère sud , avec un pic au pôle sud céleste.

L'équateur céleste coupe l'horizon mathématique en deux points : indiquer est et indiquer Ouest . Le point est est le point où les points de la sphère céleste en rotation traversent l'horizon mathématique, passant de l'hémisphère invisible à l'hémisphère visible.

méridien du ciel - un grand cercle de la sphère céleste dont le plan passe par le fil à plomb et l'axe du monde. Le méridien céleste divise la surface de la sphère céleste en deux hémisphères - hémisphère oriental , avec un sommet à la pointe est, et hémisphère occidental , avec un sommet à la pointe ouest.

Ligne de midi - ligne d'intersection du plan du méridien céleste et du plan de l'horizon mathématique.

méridien du ciel coupe l'horizon mathématique en deux points : point nord et pointe sud . Le point nord est celui qui est le plus proche du pôle nord du monde.

Écliptique - la trajectoire du mouvement annuel apparent du Soleil dans la sphère céleste. Le plan de l'écliptique coupe le plan de l'équateur céleste sous un angle ε = 23°26".

L'écliptique coupe l'équateur céleste en deux points - le printemps et l'automne les équinoxes . Au point de l'équinoxe de printemps, le Soleil se déplace de l'hémisphère sud de la sphère céleste vers celui du nord, au point de l'équinoxe d'automne, de l'hémisphère nord de la sphère céleste vers celui du sud.

Les points de l'écliptique situés à 90° des équinoxes sont appelés point été solstice (dans l'hémisphère nord) et point l'hiver solstice (dans l'hémisphère sud).

Axe écliptique - le diamètre de la sphère céleste perpendiculaire au plan de l'écliptique.

4.2. Lignes principales et plans de la sphère céleste

L'axe de l'écliptique coupe la surface de la sphère céleste en deux points - pôle nord de l'écliptique , situé dans l'hémisphère nord, et pôle sud de l'écliptique, située dans l'hémisphère sud.

Almukantarat (Cercle arabe de hauteurs égales) luminaires - un petit cercle de la sphère céleste, passant par le luminaire, dont le plan est parallèle au plan de l'horizon mathématique.

cercle de hauteur ou vertical un cercle ou vertical luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par le zénith, le luminaire et le nadir.

Parallèle quotidien luminaires - un petit cercle de la sphère céleste, passant par le luminaire, dont le plan est parallèle au plan de l'équateur céleste. Les mouvements quotidiens visibles des luminaires se produisent le long de parallèles quotidiens.

Un cercle déclinaison luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par les pôles du monde et le luminaire.

Un cercle écliptique latitude , ou simplement le cercle de latitude du luminaire - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par les pôles de l'écliptique et du luminaire.

Un cercle galactique latitude luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par les pôles galactiques et le luminaire.

2. SYSTÈMES DE COORDONNÉES ASTRONOMIQUES

Le système de coordonnées célestes est utilisé en astronomie pour décrire la position des luminaires dans le ciel ou des points sur une sphère céleste imaginaire. Les coordonnées des luminaires ou des points sont données par deux valeurs angulaires (ou arcs) qui déterminent de manière unique la position des objets sur la sphère céleste. Ainsi, le système de coordonnées célestes est un système de coordonnées sphériques, dans lequel la troisième coordonnée - la distance - est souvent inconnue et ne joue aucun rôle.

Les systèmes de coordonnées célestes diffèrent les uns des autres dans le choix du plan principal. Selon la tâche à accomplir, il peut être plus pratique d'utiliser un système ou l'autre. Les plus couramment utilisés sont les systèmes de coordonnées horizontales et équatoriales. Moins souvent - écliptique, galactique et autres.

Système de coordonnées horizontales

Le système de coordonnées horizontales (horizontal) est un système de coordonnées célestes dans lequel le plan principal est le plan de l'horizon mathématique et les pôles sont le zénith et le nadir. Il est utilisé dans les observations d'étoiles et de mouvement. corps célestes Le système solaire au sol à l'œil nu, à travers des jumelles ou un télescope. Les coordonnées horizontales des planètes, du Soleil et des étoiles changent continuellement au cours de la journée en raison de la rotation quotidienne de la sphère céleste.

Lignes et avions

Le système de coordonnées horizontales est toujours topocentrique. L'observateur est toujours à un point fixe sur la surface de la terre (marqué d'un O sur la figure). Nous supposerons que l'observateur se trouve dans l'hémisphère nord de la Terre à la latitude φ. À l'aide d'un fil à plomb, la direction vers le zénith (Z) est déterminée comme le point supérieur vers lequel le fil à plomb est dirigé, et le nadir (Z ") comme le point inférieur (sous la Terre). Par conséquent, le ligne (ZZ") reliant le zénith et le nadir s'appelle un fil à plomb.

4.3. Système de coordonnées horizontales

Le plan perpendiculaire au fil à plomb au point O est appelé plan de l'horizon mathématique. Sur ce plan, la direction au sud (géographique) et au nord est déterminée, par exemple, dans la direction de l'ombre la plus courte du gnomon pendant la journée. Elle sera la plus courte à midi vrai, et la ligne (NS) reliant le sud au nord s'appelle la ligne de midi. Les points est (E) et ouest (W) sont pris à 90 degrés du point sud, respectivement, dans le sens antihoraire et dans le sens horaire lorsqu'ils sont vus du zénith. Ainsi, NESW est le plan de l'horizon mathématique

L'avion passant par les lignes de midi et d'aplomb (ZNZ "S) s'appelle plan du méridien céleste , et le plan passant par le corps céleste - le plan vertical d'un astre donné . Le grand cercle dans lequel elle traverse la sphère céleste, appelée la verticale d'un astre .

Dans le système de coordonnées horizontales, une coordonnée est soit hauteur des étoiles h, ou son distance zénithale z. Une autre coordonnée est l'azimut UN.

Hauteur h luminaires appelé l'arc de la verticale du luminaire du plan de l'horizon mathématique à la direction du luminaire. Les hauteurs sont mesurées dans la plage de 0° à +90° au zénith et de 0° à −90° au nadir.

La distance zénithale z des luminaires appelé l'arc vertical du luminaire du zénith au luminaire. Les distances zénithales sont comptées de 0° à 180° du zénith au nadir.

Azimut A du luminaire appelé l'arc de l'horizon mathématique du point du sud à la verticale de l'étoile. Les azimuts sont mesurés dans le sens de la rotation quotidienne de la sphère céleste, c'est-à-dire à l'ouest du point sud, dans la plage de 0° à 360°. Parfois, les azimuts sont mesurés de 0 ° à + 180 ° à l'ouest et de 0 ° à -180 ° à l'est (en géodésie, les azimuts sont mesurés à partir du point nord).

Caractéristiques de la modification des coordonnées des corps célestes

Pendant la journée, l'étoile décrit un cercle perpendiculaire à l'axe du monde (PP"), qui à la latitude φ est incliné par rapport à l'horizon mathématique d'un angle φ. Par conséquent, il ne se déplacera parallèlement à l'horizon mathématique qu'à φ égal à 90 degrés, c'est-à-dire au pôle Nord. Par conséquent, toutes les étoiles qui y sont visibles ne se coucheront pas (y compris le Soleil pendant six mois, voir la durée du jour) et leur hauteur h sera constante. Aux autres latitudes , les étoiles disponibles pour l'observation à un moment donné de l'année sont divisées en :

entrant et sortant (h passe par 0 dans la journée)

non entrant (h est toujours supérieur à 0)

non ascendant (h est toujours inférieur à 0)

La hauteur maximale h d'une étoile sera observée une fois par jour lors de l'un de ses deux passages par le méridien céleste - la culmination supérieure, et le minimum - lors du second d'entre eux - la culmination inférieure. De la culmination inférieure à la culmination supérieure, la hauteur h de l'étoile augmente, du haut vers le bas elle diminue.

Premier système de coordonnées équatoriales

Dans ce système, le plan principal est le plan de l'équateur céleste. Dans ce cas, une coordonnée est la déclinaison δ (moins souvent, la distance polaire p). Une autre coordonnée est l'angle horaire t.

La déclinaison δ du luminaire est l'arc du cercle de déclinaison de l'équateur céleste au luminaire, ou l'angle entre le plan de l'équateur céleste et la direction du luminaire. Les déclinaisons sont comptées de 0° à +90° vers le pôle nord céleste et de 0° à −90° vers le pôle sud céleste.

4.4. Système de coordonnées équatoriales

La distance polaire p du luminaire est l'arc du cercle de déclinaison du pôle nord du monde au luminaire, ou l'angle entre l'axe du monde et la direction du luminaire. Les distances polaires sont mesurées de 0° à 180° du pôle nord céleste au sud.

L'angle horaire t du luminaire est l'arc de l'équateur céleste depuis le point supérieur de l'équateur céleste (c'est-à-dire le point d'intersection de l'équateur céleste avec le méridien céleste) jusqu'au cercle de déclinaison du luminaire, ou angle dièdre entre les plans du méridien céleste et le cercle de déclinaison du luminaire. Les angles horaires sont mesurés dans le sens de la rotation journalière de la sphère céleste, c'est-à-dire à l'ouest du point supérieur de l'équateur céleste, allant de 0° à 360° (en degrés) ou de 0h à 24h (en heures ). Parfois, les angles horaires sont mesurés de 0° à +180° (0h à +12h) vers l'ouest et de 0° à −180° (0h à −12h) vers l'est.

Deuxième système de coordonnées équatoriales

Dans ce système, comme dans le premier système équatorial, le plan principal est le plan de l'équateur céleste, et une coordonnée est la déclinaison δ (moins souvent, la distance polaire p). Une autre coordonnée est l'ascension droite α. L'ascension droite (RA, α) du luminaire est l'arc de l'équateur céleste de l'équinoxe vernal au cercle de déclinaison du luminaire, ou l'angle entre la direction à l'équinoxe vernal et le plan du cercle de déclinaison de le luminaire. Les ascensions droites sont comptées dans le sens opposé à la rotation quotidienne de la sphère céleste, allant de 0° à 360° (en degrés) ou de 0h à 24h (en heures).

RA est l'équivalent astronomique de la longitude terrestre. L'AD et la longitude mesurent l'angle est-ouest le long de l'équateur ; les deux mesures sont mesurées à partir du point zéro à l'équateur. Pour la longitude, le point zéro est le premier méridien ; pour RA, zéro est l'emplacement dans le ciel où le Soleil traverse l'équateur céleste à l'équinoxe vernal.

La déclinaison (δ) en astronomie est l'une des deux coordonnées du système de coordonnées équatoriales. Elle est égale à la distance angulaire sur la sphère céleste du plan de l'équateur céleste au luminaire et est généralement exprimée en degrés, minutes et secondes d'arc. La déclinaison est positive au nord de l'équateur céleste et négative au sud. La déclinaison a toujours un signe, même si la déclinaison est positive.

La déclinaison d'un objet céleste passant par le zénith est égale à la latitude de l'observateur (en supposant que la latitude nord est + et la latitude sud est négative). Dans l'hémisphère nord de la Terre, pour une latitude φ donnée, les objets célestes de déclinaison

δ > +90° − φ ne dépassent pas l'horizon, ils sont donc dits non couchés. Si la déclinaison de l'objet δ

Système de coordonnées écliptiques

Dans ce système, le plan principal est le plan de l'écliptique. Dans ce cas, une coordonnée est la latitude écliptique β et l'autre est la longitude écliptique λ.

4.5. Relation entre l'écliptique et le deuxième système de coordonnées équatoriales

La latitude écliptique β du luminaire est l'arc du cercle de latitude de l'écliptique au luminaire, ou l'angle entre le plan de l'écliptique et la direction du luminaire. Les latitudes écliptiques sont mesurées de 0° à +90° au pôle nord de l'écliptique et de 0° à -90° au pôle sud de l'écliptique.

La longitude écliptique λ du luminaire est l'arc de l'écliptique du point de l'équinoxe vernal au cercle de latitude du luminaire, ou l'angle entre la direction au point de l'équinoxe vernal et le plan du cercle de latitude du luminaire. Les longitudes écliptiques sont mesurées dans la direction du mouvement annuel apparent du Soleil le long de l'écliptique, c'est-à-dire à l'est de l'équinoxe vernal dans la plage de 0° à 360°.

Système de coordonnées galactiques

Dans ce système, le plan principal est le plan de notre Galaxie. Dans ce cas, une coordonnée est la latitude galactique b et l'autre est la longitude galactique l.

4.6. Systèmes de coordonnées galactiques et second équatorial.

La latitude galactique b du luminaire est l'arc du cercle de latitude galactique de l'écliptique au luminaire, ou l'angle entre le plan de l'équateur galactique et la direction vers le luminaire.

Les latitudes galactiques sont mesurées de 0° à +90° au pôle nord galactique et de 0° à -90° au pôle sud galactique.

La longitude galactique l du luminaire est l'arc de l'équateur galactique du point de référence C au cercle de la latitude galactique du luminaire, ou l'angle entre la direction vers le point de référence C et le plan du cercle de la latitude galactique de le luminaire. Les longitudes galactiques sont comptées dans le sens antihoraire lorsqu'elles sont vues du pôle nord galactique, c'est-à-dire à l'est du point de référence C, allant de 0 ° à 360 °.

Le point de référence C est situé près de la direction du centre galactique, mais ne coïncide pas avec celle-ci, car ce dernier, en raison de la légère élévation du système solaire au-dessus du plan du disque galactique, se situe à environ 1° au sud de l'équateur galactique . Le point de référence C est choisi de telle manière que le point d'intersection des équateurs galactique et céleste d'ascension droite 280° ait une longitude galactique de 32,93192° (pour l'époque 2000).

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TEST . Sphère céleste (Gomulina N.N.)

1. La sphère céleste est :
A) une sphère imaginaire de rayon infiniment grand, circonscrite autour du centre de la Galaxie ;
B) une sphère de cristal sur laquelle, selon les anciens Grecs, des luminaires sont fixés;
C) une sphère imaginaire de rayon arbitraire, dont le centre est l'œil de l'observateur.
D) une sphère imaginaire - la frontière conditionnelle de notre Galaxie.

2. Sphère céleste :
A) est immobile, le Soleil, la Terre, les autres planètes et leurs satellites se déplacent le long de sa surface intérieure ;
B) tourne autour d'un axe passant par le centre du Soleil, la période de rotation de la sphère céleste est égale à la période de révolution de la Terre autour du Soleil, soit un an ;
C) tourne autour de l'axe de la terre avec une période égale à la période de rotation de la terre autour de son axe, c'est-à-dire un jour;
D) tourne autour du centre de la Galaxie, la période de rotation de la sphère céleste est égale à la période de rotation du Soleil autour du centre de la Galaxie.

3. La raison de la rotation quotidienne de la sphère céleste est :
A) mouvement propre des étoiles ;
B) La rotation de la Terre autour de son axe ;
C) le mouvement de la terre autour du soleil ;
D) Le mouvement du Soleil autour du centre de la Galaxie.

4. Centre de la sphère céleste :
A) coïncide avec l'œil de l'observateur ;
B) coïncide avec le centre du système solaire ;
C) coïncide avec le centre de la Terre ;
D) coïncide avec le centre de la Galaxie.

5. Pôle Nord du monde actuellement :
A) coïncide avec l'étoile polaire ;
B) est situé à 1°.5 d'une Petite Ourse ;
C) est situé près de l'étoile la plus brillante de tout le ciel - Sirius ;
D) est situé dans la constellation de la Lyre près de l'étoile Vega.

6. La constellation de la Grande Ourse fait une révolution complète autour de l'étoile polaire en un temps égal à
A) une nuit
B) un jour ;
B) un mois
D) un an.

7. L'axe du monde est :
A) une ligne passant par le zénith Z et le nadir Z" et passant par l'oeil de l'observateur ;
B) une ligne reliant les points du sud S et du nord N et passant par l'œil de l'observateur ;
C) une ligne reliant les points est E et ouest W et passant par l'œil de l'observateur ;
D) Une ligne reliant les pôles du monde P et P" et passant par l'œil de l'observateur.

8. Les pôles du monde sont appelés points :
A) les points nord N et sud S.
B) les points Est E et Ouest O.
C) les points d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste P et P" ;
D) les pôles nord et sud de la terre.

9. Le point zénithal s'appelle :

10. Le point nadir s'appelle :
A) le point d'intersection de la sphère céleste avec un fil à plomb, situé au-dessus de l'horizon ;
B) le point d'intersection de la sphère céleste avec un fil à plomb, situé sous l'horizon ;
C) le point d'intersection de la sphère céleste avec l'axe du monde, situé dans l'hémisphère nord ;
D) le point d'intersection de la sphère céleste avec l'axe du monde, situé dans l'hémisphère sud.

11. Le méridien céleste s'appelle :
A) un avion passant par la ligne de midi NS ;
B) un plan perpendiculaire à l'axe du monde P et P" ;
C) un plan perpendiculaire à un fil à plomb passant par le zénith Z et le nadir Z" ;
D) un plan passant par le point nord N, les pôles célestes P et P, le zénith Z, le point sud S.

12. La ligne du midi s'appelle :
A) une ligne reliant les points est E et ouest O;
B) une ligne reliant les points du sud S et du nord N ;
C) une ligne reliant les points du pôle du monde P et du pôle du monde P" ;
D) une ligne reliant les points du zénith Z et du nadir Z".

13. Les trajectoires apparentes des étoiles, lorsqu'elles se déplacent dans le ciel, sont parallèles
A) l'équateur céleste
B) méridien céleste ;
B) l'écliptique
D) horizon.

14. Le point culminant supérieur est :
A) la position du luminaire dans laquelle la hauteur au-dessus de l'horizon est minimale ;
B) le passage du luminaire par le point zénithal Z ;
C) le passage du luminaire par le méridien céleste et la réalisation plus grande hauteur au-dessus de l'horizon ;
D) le passage du luminaire à une hauteur égale à latitude géographique lieux d'observation.

15. Dans le système de coordonnées équatoriales, le plan principal et le point principal sont :
A) le plan de l'équateur céleste et le point de l'équinoxe vernal g ;
B) le plan de l'horizon et le point sud S ;
C) plan méridien et point sud S ;
D) le plan de l'écliptique et le point d'intersection de l'écliptique et de l'équateur céleste.

16. Les coordonnées équatoriales sont :
A) déclinaison et ascension droite
B) distance zénithale et azimut ;
B) altitude et azimut ;
D) distance zénithale et ascension droite.

17. L'angle entre l'axe du monde et l'axe de la terre est : A) 66°.5 ; B) 0° ; B) 90° ; D) 23°.5.

18. L'angle entre le plan de l'équateur céleste et l'axe du monde est : A) 66°.5 ; B) 0° ; B) 90° ; D) 23°.5.

19. L'angle d'inclinaison de l'axe terrestre par rapport au plan de l'orbite terrestre est : A) 66°.5 ; B) 0° ; B) 90° ; D) 23°.5.

20. À quel endroit sur Terre le mouvement quotidien des étoiles se produit-il parallèlement au plan de l'horizon ?
A) à l'équateur
B) aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord de la Terre ;
B) aux pôles
D) aux latitudes moyennes de l'hémisphère sud de la Terre.

21. Où chercheriez-vous l'étoile polaire si vous étiez à l'équateur ?
A) au zénith

B) à l'horizon

22. Où chercheriez-vous l'étoile polaire si vous étiez au pôle nord ?
A) au zénith
B) à une hauteur de 45° au-dessus de l'horizon ;
B) à l'horizon
D) à une hauteur égale à la latitude géographique du lieu d'observation.

23. Une constellation s'appelle :
A) une certaine figure d'étoiles, dans laquelle les étoiles sont combinées conditionnellement;
B) une section du ciel avec des limites établies ;
C) le volume d'un cône (à surface complexe) allant vers l'infini, dont le sommet coïncide avec l'œil de l'observateur ;
D) lignes reliant les étoiles.

24. Si les étoiles de notre Galaxie se déplacent dans des directions différentes et que la vitesse relative des étoiles atteint des centaines de kilomètres par seconde, nous devrions nous attendre à ce que les contours des constellations changent sensiblement :
a) dans un délai d'un an ;
B) pendant un temps égal à la durée moyenne de la vie humaine ;
B) depuis des siècles
D) depuis des milliers d'années.

25. Au total, il y a des constellations dans le ciel : A) 150 ; B) 88 ; B) 380 ; D) 118.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
À	À	B	MAIS	B	B	g	À	MAIS	B	g	B	MAIS	À	MAIS	MAIS	B	À	MAIS	À	À	MAIS	B	g	B

Il nous semble que toutes les étoiles sont situées sur une surface sphérique du ciel et sont à égale distance de l'observateur. En fait, ils sont à des distances différentes de nous, qui sont si grandes que l'œil ne peut pas remarquer ces différences. Par conséquent, une surface sphérique imaginaire a commencé à être appelée la sphère céleste.

Sphère céleste- il s'agit d'une sphère imaginaire de rayon arbitraire dont le centre, selon le problème à résoudre, est combiné avec l'un ou l'autre point de l'espace. Le centre de la sphère céleste peut être choisi au lieu d'observation (l'œil de l'observateur), au centre de la Terre ou du Soleil, etc. Le concept de sphère céleste est utilisé pour les mesures angulaires, pour étudier la relative position et mouvement des objets spatiaux dans le ciel.

Les positions visibles de toutes les étoiles sont projetées sur la surface de la sphère céleste, et pour la commodité des mesures, une série de points et de lignes y sont construites. Par exemple, certaines des étoiles du "seau" de la Grande Ourse sont éloignées les unes des autres, mais pour un observateur terrestre elles sont projetées sur la même partie de la sphère céleste.

Une ligne droite passant par le centre de la sphère céleste et coïncidant avec la direction du fil à plomb au point d'observation est appelée virer ou ligne verticale. Il traverse la sphère céleste en des points zénith(point supérieur d'intersection du fil à plomb avec la sphère céleste) et nadir(le point de la sphère céleste opposé au zénith). Le plan passant par le centre de la sphère céleste et perpendiculaire au fil à plomb est appelé plan du vrai ou horizon mathématique.

cercle vertical, ou luminaire vertical, est un grand cercle de la sphère céleste, passant par le zénith, le luminaire et le nadir.

axe du monde- une droite passant par le centre de la sphère céleste parallèle à l'axe de rotation de la Terre, coupant la sphère céleste en deux points diamétralement opposés.

Le point d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste, près duquel étoile polaire, est appelé Pôle Nord du monde, point opposé - Pôle sud du monde. L'étoile polaire est située à une distance angulaire d'environ 1° (plus précisément 44") du pôle nord du monde.

Un grand cercle passant par le centre de la sphère céleste et perpendiculaire à l'axe du monde est appelé équateur céleste. Il divise la sphère céleste en deux parties : Hémisphère nord avec un pic au Pôle Nord du Monde et Du sud- avec un pic au pôle sud du monde.

Cercle de déclinaison luminaires - un grand cercle de la sphère céleste, passant par les pôles du monde et le luminaire.

Parallèle quotidien- un petit cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde.

Le grand cercle de la sphère céleste passant par le zénith, le nadir et les pôles célestes est appelé méridien céleste. Le méridien céleste coupe l'horizon vrai en deux points diamétralement opposés. Le point d'intersection de l'horizon vrai et du méridien céleste, le plus proche du pôle Nord du monde, est appelé point nord. Le point d'intersection de l'horizon vrai et du méridien céleste, le plus proche du Pôle Sud du Monde, est appelé pointe sud. La ligne reliant les points nord et sud s'appelle ligne de midi. Il se situe dans le plan de l'horizon vrai. Dans la direction de la ligne de midi, les ombres des objets tombent à midi.

L'horizon vrai coupe également l'équateur céleste en deux points diamétralement opposés - pointe est et West Point. Pour un observateur se tenant au centre de la sphère céleste face au point nord, le point est sera à droite et le point ouest à gauche. En gardant cette règle à l'esprit, il est facile de naviguer sur le terrain.

La trajectoire annuelle apparente du Soleil parmi les étoiles est appelée écliptique. Dans le plan de l'écliptique se trouve la trajectoire de la Terre autour du Soleil, c'est-à-dire son orbite. Il est incliné par rapport à l'équateur céleste d'un angle de 23°27" et le traverse aux points des équinoxes de printemps (♈, vers le 21 mars) et d'automne (♎, vers le 23 septembre).

§ 48. Sphère céleste. Points, lignes et cercles de base sur la sphère céleste

Une sphère céleste est une sphère de n'importe quel rayon centrée en un point arbitraire de l'espace. Pour son centre, selon l'énoncé du problème, prendre l'œil de l'observateur, le centre de l'instrument, le centre de la Terre, etc.

Considérez les points principaux et les cercles de la sphère céleste, pour le centre desquels l'œil de l'observateur est pris (Fig. 72). Tracez un fil à plomb passant par le centre de la sphère céleste. Les points d'intersection du fil à plomb avec la sphère sont appelés le zénith Z et le nadir n.

Riz. 72.

Le plan passant par le centre de la sphère céleste perpendiculaire au fil à plomb est appelé véritable plan d'horizon. Ce plan, sécant avec la sphère céleste, forme un cercle d'un grand cercle, appelé l'horizon vrai. Ce dernier divise la sphère céleste en deux parties : l'horizon au-dessus et le sous-horizon.

Une ligne droite passant par le centre de la sphère céleste parallèlement à l'axe de la terre est appelée l'axe du monde. Les points d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste sont appelés les pôles du monde. L'un des pôles, correspondant aux pôles de la Terre, est appelé pôle nord céleste et est désigné Pn, l'autre est appelé pôle sud céleste Ps.

Le plan QQ" passant par le centre de la sphère céleste perpendiculairement à l'axe du monde est appelé plan de l'équateur céleste. Ce plan, coupant la sphère céleste, forme un cercle d'un grand cercle - l'équateur céleste, qui divise la sphère céleste en parties nord et sud.

Le grand cercle de la sphère céleste passant par les pôles du monde, zénith et nadir, est appelé méridien de l'observateur PN nPsZ. L'axe du monde divise le méridien de l'observateur en parties midi PN ZPs et minuit PN nPs.

Le méridien de l'observateur coupe l'horizon vrai en deux points : le point nord N et le point sud S. La ligne droite reliant les points nord et sud est appelée ligne du midi.

Si vous regardez du centre de la sphère au point N, alors le point est O st sera à droite et le point ouest W sera à gauche. Petits cercles de la sphère céleste aa "parallèles au plan de la l'horizon vrai s'appelle les almucantarates; petit bb" parallèle au plan de l'équateur céleste, - parallèles célestes.

Les cercles de la sphère céleste Zon passant par les points zénith et nadir sont appelés verticales. La verticale passant par les points est et ouest est appelée la première verticale.

Les cercles de la sphère céleste Les PNoP passant par les pôles célestes sont appelés cercles de déclinaison.

Le méridien de l'observateur est à la fois une verticale et un cercle de déclinaison. Il divise la sphère céleste en deux parties - orientale et occidentale.

Le pôle du monde, situé au-dessus de l'horizon (sous l'horizon), est appelé le pôle élevé (abaissé) du monde. Le nom du pôle élevé du monde est toujours du même nom avec le nom de la latitude du lieu.

L'axe du monde avec le plan de l'horizon vrai fait un angle égal à latitude géographique du lieu.

La position des luminaires sur la sphère céleste est déterminée à l'aide de systèmes de coordonnées sphériques. En astronomie nautique, les systèmes de coordonnées horizontales et équatoriales sont utilisés.

2.1.1. Plans, lignes et points de base de la sphère céleste

La sphère céleste est une sphère imaginaire de rayon arbitraire centrée en un point d'observation choisi, à la surface de laquelle se trouvent les astres tels qu'ils sont visibles dans le ciel à un moment donné à partir d'un point donné de l'espace. Pour imaginer correctement un phénomène astronomique, il faut considérer que le rayon de la sphère céleste est bien supérieur au rayon de la Terre (R sf \u003e R Terre), c'est-à-dire supposer que l'observateur est au centre de la sphère céleste, et le même point de la sphère céleste (une seule et même étoile) est visible de différents lieux surface terrestre dans des directions parallèles.

Sous la voûte du ciel ou le ciel est généralement compris surface intérieure la sphère céleste sur laquelle les corps célestes (luminaires) sont projetés. Pour un observateur sur Terre pendant la journée, le Soleil est visible dans le ciel, parfois la Lune, encore plus rarement Vénus. Par une nuit sans nuage, des étoiles, la Lune, des planètes, parfois des comètes et d'autres corps sont visibles. Il y a environ 6000 étoiles visibles à l'œil nu. Arrangement mutuel les étoiles ne changent presque pas en raison des grandes distances qui les séparent. Les corps célestes appartenant au système solaire changent de position par rapport aux étoiles et les uns aux autres, ce qui est déterminé par leur déplacement angulaire et linéaire quotidien et annuel notable.

La voûte céleste tourne dans son ensemble avec tous les luminaires situés dessus autour d'un axe imaginaire. Cette rotation est diurne. Si vous observez la rotation quotidienne des étoiles dans l'hémisphère nord de la Terre et faites face au pôle nord, la rotation du ciel se produira dans le sens antihoraire.

Le centre O de la sphère céleste est un point d'observation. La droite ZOZ" coïncidant avec la direction du fil à plomb au point d'observation est appelée fil à plomb ou ligne verticale. Le fil à plomb coupe la surface de la sphère céleste en deux points : au zénith Z, au-dessus de la tête de l'observateur , et au point diamétralement opposé Z" - nadir. Le grand cercle de la sphère céleste (SWNE), dont le plan est perpendiculaire au fil à plomb, est appelé l'horizon mathématique ou vrai. L'horizon mathématique est un plan tangent à la surface de la Terre au point d'observation. Le petit cercle de la sphère céleste (aMa"), passant par le luminaire M, et dont le plan est parallèle au plan de l'horizon mathématique, est appelé l'almucantar du luminaire. Le grand demi-cercle de la sphère céleste ZMZ" est appelé le cercle de hauteur, le cercle vertical, ou simplement la verticale du luminaire.

Le diamètre PP", autour duquel tourne la sphère céleste, est appelé l'axe du monde. L'axe du monde coupe la surface de la sphère céleste en deux points : au pôle nord du monde P, d'où la rotation de la sphère céleste se produit dans le sens des aiguilles d'une montre, si vous regardez la sphère de l'extérieur, et au pôle céleste sud R". L'axe du monde est incliné par rapport au plan de l'horizon mathématique d'un angle égal à la latitude géographique du point d'observation φ. Le grand cercle de la sphère céleste QWQ "E, dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde, est appelé l'équateur céleste. Le petit cercle de la sphère céleste (bMb"), dont le plan est parallèle au plan de la sphère céleste l'équateur, est appelé le parallèle céleste ou journalier du luminaire M. Le grand demi-cercle de la sphère céleste PMP* est appelé cercle horaire ou cercle de déclinaison du luminaire.

L'équateur céleste coupe l'horizon mathématique en deux points: au point est E et au point ouest W. Les cercles de hauteurs passant par les points est et ouest sont appelés les premières verticales - est et ouest.

Le grand cercle de la sphère céleste PZQSP "Z" Q "N, dont le plan passe par le fil à plomb et l'axe du monde, est appelé le méridien céleste. Le plan du méridien céleste et le plan de l'horizon mathématique se coupent en une ligne droite NOS, appelée ligne de midi. Le méridien céleste coupe l'horizon mathématique au point nord N et au point sud S. Le méridien céleste coupe l'équateur céleste également en deux points : point de l'équateur Q, qui est plus proche du zénith, et au point inférieur de l'équateur Q", qui est plus proche du nadir.

2.1.2. Les luminaires, leur classification, les mouvements visibles.
Étoiles, soleil et lune, planètes

Afin de naviguer dans le ciel, les étoiles brillantes sont regroupées en constellations. Il y a 88 constellations dans le ciel, dont 56 sont visibles pour un observateur situé aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord de la Terre. Toutes les constellations ont noms propres associés à des noms d'animaux (Ursa Major, Lion, Dragon), des noms de héros mythologie grecque(Cassiopeia, Andromeda, Perseus) ou les noms d'objets dont les contours ressemblent (Northern Crown, Triangle, Libra). Les étoiles individuelles dans les constellations sont désignées par les lettres de l'alphabet grec, et les plus brillantes d'entre elles (environ 200) ont reçu des noms "propres". Par exemple, un Gros chien- "Sirius", α Orion - "Bételgeuse", β Persée - "Algol", α Ursa Minor - "Polar Star", près de laquelle se trouve la pointe du pôle nord du monde. Les trajectoires du Soleil et de la Lune sur fond d'étoiles coïncident presque et suivent les douze constellations, appelées zodiaque, car la plupart d'entre elles sont appelées animaux (du grec "zoon" - animal). Celles-ci incluent les constellations du Bélier, du Taureau, des Gémeaux, du Cancer, du Lion, de la Vierge, de la Balance, du Scorpion, du Sagittaire, du Capricorne, du Verseau et des Poissons.

La trajectoire du mouvement de Mars dans la sphère céleste en 2003

Le soleil et la lune se lèvent et se couchent également pendant la journée, mais, contrairement aux étoiles, points différents horizon tout au long de l'année. À partir de courtes observations, on peut voir que la Lune se déplace sur fond d'étoiles, se déplaçant d'ouest en est à une vitesse d'environ 13 ° par jour, effectuant un cercle complet dans le ciel en 27,32 jours. Le soleil voyage aussi de cette façon, mais pendant l'année, se déplaçant à une vitesse de 59" par jour.

Même dans les temps anciens, 5 luminaires ont été vus, semblables à des étoiles, mais "errant" à travers les constellations. On les appelait des planètes - "des luminaires errants". Plus tard, 2 autres planètes ont été découvertes et un grand nombre de corps célestes plus petits (planètes naines, astéroïdes).

Les planètes se déplacent la plupart du temps à travers les constellations du zodiaque d'ouest en est (mouvement direct), mais une partie du temps - d'est en ouest (mouvement inverse).

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