§3. Sphère céleste

Thème 4. SPHÈRE CÉLESTE. SYSTÈMES DE COORDONNEES ASTRONOMIQUES

4.1. SPHÈRE CÉLESTE

Sphère céleste - une sphère imaginaire de rayon arbitraire sur laquelle sont projetés les corps célestes. Sert à résoudre divers problèmes astrométriques. L’œil de l’observateur est généralement considéré comme le 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 luminaires dans le ciel.

L'idée de la sphère céleste est née dans les temps anciens ; il était basé sur l’impression visuelle de l’existence d’une voûte céleste en forme de dôme. Cette impression est due au fait qu'en raison de l'énorme distance entre les corps célestes, l'œil humain n'est pas en mesure d'apprécier les différences de distance par rapport à eux, et ils semblent tout aussi éloignés. Chez les peuples anciens, cela était associé à la présence d'une sphère réelle qui délimitait le monde entier et portait de nombreuses étoiles à sa surface. Ainsi, selon eux, la sphère céleste était l’élément le plus important de l’Univers. Avec le développement des connaissances scientifiques, cette vision de la sphère céleste a disparu. Cependant, la géométrie de la sphère céleste, établie dans l'Antiquité, à la suite de développements et d'améliorations, a reçu look moderne, dans lequel il est utilisé en astrométrie.

Le rayon de la sphère céleste peut être pris de n'importe quelle manière : afin de simplifier les relations géométriques, il est supposé égal à l'unité. 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 planétocentrique),

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 où il est coupé par une ligne droite reliant le centre de la sphère céleste au luminaire (avec son centre). Lors de l'étude des positions relatives 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 possède deux pôles, définis 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. Un 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 le sommet au nadir. L'horizon mathématique peut ne pas coïncider avec l'horizon visible en raison de l'irrégularité 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 mondial – l’axe de rotation apparent 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 visible des étoiles en raison de la rotation de la Terre autour de son axe. Le pôle Nord du monde est situé dans la constellation la Petite Ourse, au sud de la constellation Octant. Par conséquent précession Les pôles du monde se déplacent d'environ 20" par an.

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

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 son sommet au pôle sud céleste.

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

Méridien céleste - 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 son sommet à la pointe est, et hémisphère occidental , avec son sommet à la pointe ouest.

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

Méridien céleste coupe l'horizon mathématique en deux points : point nord Et pointer vers le 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 à travers la sphère céleste. Le plan de l'écliptique coupe le plan de l'équateur céleste selon un angle ε = 23°26".

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

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

Axe écliptique – 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, situé dans l'hémisphère sud.

Almucantarat (Cercle arabe de hauteurs égales) luminaire - 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 verticale cercle ou verticale luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste passant par le zénith, l'astre et le nadir.

Parallèle quotidien luminaire - 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.

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

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

Cercle galactique latitude luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste passant par les pôles galactiques et les luminaires.

2. SYSTÈMES DE COORDONNEES 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 précisées 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 par le choix du plan principal. Selon la tâche à accomplir, il peut être plus pratique d'utiliser l'un ou l'autre système. Les systèmes de coordonnées horizontales et équatoriales sont les plus couramment utilisés. 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 pour observer les étoiles et les mouvements. corps célestes Système solaire au sol à l'œil nu, avec 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 se situe toujours en un point fixe de la surface de la terre (marqué de la lettre O sur la figure). Nous supposerons que l'observateur est situé 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") est déterminé comme le bas (sous la Terre). Par conséquent, la ligne ( ZZ") reliant le zénith et le nadir est appelé fil à plomb.

4.3. Système de coordonnées horizontales

Le plan perpendiculaire au fil à plomb au point O est appelé le plan de l’horizon mathématique. Sur ce plan, la direction vers le sud (géographique) et le 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 est appelée la ligne de midi. Les points est (E) et ouest (W) sont considérés comme étant respectivement à 90 degrés du point sud, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et dans le sens des aiguilles d'une montre, vus du zénith. Ainsi, NESW est le plan de l'horizon mathématique

Le plan passant par les lignes de midi et à plomb (ZNZ"S) est appelé plan du méridien céleste , et le plan passant par le corps céleste est plan vertical d'un corps céleste donné . Le grand cercle dans lequel il traverse la sphère céleste, appelée la verticale du corps céleste .

Dans un système de coordonnées horizontales, une coordonnée est soit hauteur du luminaire h, ou son distance zénithale z. L'autre coordonnée est l'azimut UN.

Hauteur h du luminaire est appelé l'arc de la verticale du luminaire depuis le plan de l'horizon mathématique jusqu'à la direction vers le luminaire. Les hauteurs sont mesurées de 0° à +90° au zénith et de 0° à −90° au nadir.

Distance zénithale z du luminaire s'appelle l'arc de la verticale du luminaire du zénith au luminaire. Les distances zénithales sont mesurées de 0° à 180° du zénith au nadir.

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

Caractéristiques des changements dans les 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, elle se déplacera parallèlement à l'horizon mathématique uniquement à φ égal à 90 degrés, c'est-à-dire au pôle Nord. Par conséquent, toutes les étoiles visibles là-bas ne se coucheront pas (y compris le Soleil pendant six mois, voir la durée du jour) et leur hauteur h sera constante. À d'autres latitudes , disponible pour observation à temps donné années, les étoiles sont divisées en :

décroissant et ascendant (h passe par 0 dans la journée)

non-venant (h est toujours supérieur à 0)

non ascendant (h est toujours inférieur à 0)

La hauteur maximale h de l'étoile sera observée une fois par jour lors de l'un de ses deux passages dans le méridien céleste - le point culminant supérieur, et la hauteur minimale - lors du deuxième d'entre eux - le point culminant inférieur. Du point culminant inférieur au point culminant supérieur, 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. Une coordonnée dans ce cas est la déclinaison δ (plus rarement, la distance polaire p). Une autre coordonnée est l'angle horaire t.

La déclinaison δ d'un 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 vers le luminaire. Les déclinaisons sont mesurées de 0° à +90° au pôle nord céleste et de 0° à −90° au pôle sud céleste.

4.4. Système de coordonnées équatoriales

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

L'angle horaire t d'un 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 le angle dièdre entre les plans du méridien céleste et le cercle de déclinaison de l'astre. Les angles horaires sont comptés dans la rotation journalière de la sphère céleste, c'est-à-dire à l'ouest du point culminant de l'équateur céleste, allant de 0° à 360° (en mesure de degré) ou de 0h à 24h (horaire). Parfois, les angles horaires sont mesurés de 0° à +180° (0h à +12h) à l'ouest et de 0° à −180° (0h à −12h) à 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). L'autre coordonnée est l'ascension droite α. L'ascension droite (RA, α) d'un luminaire est l'arc de l'équateur céleste depuis le point de l'équinoxe de printemps jusqu'au cercle de déclinaison du luminaire, ou l'angle entre la direction jusqu'au point de l'équinoxe de printemps et le plan. du cercle de déclinaison du luminaire. Les ascensions droites sont comptées dans le sens opposé à la rotation journalière de la sphère céleste, allant de 0° à 360° (en mesure en degrés) ou de 0h à 24h (en mesure horaire).

RA est l'équivalent astronomique de la longitude de la Terre. RA et longitude mesurent l’angle est-ouest le long de l’équateur ; les deux mesures sont basées sur le point zéro à l'équateur. Pour la longitude, le point zéro est le premier méridien ; pour RA, le zéro est l'endroit dans le ciel où le Soleil traverse l'équateur céleste à l'équinoxe de printemps.

La déclinaison (δ) en astronomie est l'une des deux coordonnées du système de coordonnées équatoriales. Égale à la distance angulaire sur la sphère céleste entre le plan de l'équateur céleste et l'astre 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 (si l'on considère la latitude nord avec un signe +, et la latitude sud comme 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, c'est pourquoi ils sont dits non-fixants. Si la déclinaison de l’objet est δ

Système de coordonnées écliptiques

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

4.5. Relation entre les systèmes de coordonnées écliptiques et deuxièmes équatoriaux

La latitude écliptique d'un luminaire β est l'arc du cercle de latitude de l'écliptique au luminaire, ou l'angle entre le plan de l'écliptique et la direction vers le luminaire. Les latitudes de l'écliptique 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 d'un luminaire est l'arc de l'écliptique allant du point de l'équinoxe de printemps au cercle de latitude du luminaire, ou l'angle entre la direction jusqu'au point de l'équinoxe de printemps et le plan du cercle de latitude. du luminaire. Les longitudes de l'écliptique 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 de printemps, dans la plage de 0° à 360°.

Système de coordonnées galactique

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

4.6. Systèmes de coordonnées galactiques et seconds équatoriaux.

La latitude galactique b d'un 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 vont de 0° à +90° au pôle galactique nord et de 0° à −90° au pôle galactique sud.

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

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

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2.1.2. Sphère céleste. Points particuliers de la sphère céleste.

Dans les temps anciens, les gens croyaient que toutes les étoiles étaient situées sur la sphère céleste, qui dans son ensemble tournait autour de la Terre. Il y a déjà plus de 2 000 ans, les astronomes ont commencé à utiliser des méthodes permettant d'indiquer l'emplacement de n'importe quel luminaire sur la sphère céleste par rapport aux autres. objets spatiaux ou des points de repère. Le concept de sphère céleste est pratique à utiliser même maintenant, même si nous savons que cette sphère n'existe pas vraiment.

Sphère céleste -une surface sphérique imaginaire d’un rayon arbitraire, au centre de laquelle se trouve l’œil de l’observateur, et sur laquelle on projette la position des corps célestes.

Le concept de sphère céleste est utilisé pour les mesures angulaires dans le ciel, pour faciliter le raisonnement sur les phénomènes célestes visibles les plus simples, pour divers calculs, par exemple pour calculer l'heure du lever et du coucher du soleil.

Construisons une sphère céleste et traçons un rayon de son centre vers l'étoile UN(Fig. 1.1).

Là où ce rayon coupe la surface de la sphère, on place un point Un 1 représentant cette étoile. Étoile DANS sera représenté par un point EN 1 . En répétant une opération similaire pour toutes les étoiles observées, on obtient une image du ciel étoilé à la surface de la sphère – un globe étoilé. Il est clair que si l'observateur est au centre de cette sphère imaginaire, alors pour lui la direction vers les étoiles elles-mêmes et vers leurs images sur la sphère coïncidera.

Quel est le centre de la sphère céleste ? (Œil de l'observateur)
Quel est le rayon de la sphère céleste ? (Arbitraire)
En quoi les sphères célestes de deux voisins de bureau diffèrent-elles ? (Position centrale).

Pour résoudre beaucoup problèmes pratiques les distances aux corps célestes ne jouent aucun rôle, seule leur localisation apparente dans le ciel est importante. Les mesures angulaires sont indépendantes du rayon de la sphère. Par conséquent, bien que la sphère céleste n’existe pas dans la nature, les astronomes utilisent le concept de sphère céleste pour étudier la disposition visible des luminaires et les phénomènes qui peuvent être observés dans le ciel sur une période de plusieurs jours ou plusieurs mois. Les étoiles, le Soleil, la Lune, les planètes, etc. sont projetés sur une telle sphère, en faisant abstraction des distances réelles des luminaires et en ne considérant que les distances angulaires qui les séparent. Les distances entre les étoiles sur la sphère céleste ne peuvent être exprimées qu'en mesure angulaire. Ces distances angulaires sont mesurées par la grandeur de l'angle au centre entre les rayons dirigés vers l'une et l'autre étoile, ou leurs arcs correspondants à la surface de la sphère.

Pour une estimation approximative des distances angulaires dans le ciel, il est utile de retenir les données suivantes : la distance angulaire entre les deux étoiles extrêmes du seau de la Grande Ourse (α et β) est d'environ 5° (Fig. 1.2), et de α Ursa Major à α Ursa Minor (étoile polaire) - 5 fois plus - environ 25°.

Les estimations visuelles les plus simples des distances angulaires peuvent également être effectuées à l'aide des doigts d'une main tendue.

Nous ne voyons que deux luminaires – le Soleil et la Lune – sous forme de disques. Les diamètres angulaires de ces disques sont presque les mêmes - environ 30" ou 0,5°. Les tailles angulaires des planètes et des étoiles sont beaucoup plus petites, nous les voyons donc simplement comme des points lumineux. À l'œil nu, un objet ne ressemble pas à un objet. point si ses tailles angulaires dépassent 2 -3". Cela signifie notamment que notre œil distingue chaque point lumineux (étoile) si la distance angulaire qui les sépare est supérieure à cette valeur. En d’autres termes, nous considérons un objet comme non un point seulement si la distance qui le sépare ne dépasse pas sa taille de plus de 1 700 fois.

Fil à plomb Z, Z' , passant par l'œil de l'observateur (point C), situé au centre de la sphère céleste, coupe la sphère céleste en des points Z - zénith,Z' - nadir.

Zénith- c'est le point culminant au-dessus de la tête de l'observateur.

Nadir -point de la sphère céleste opposé au zénith.

Le plan perpendiculaire au fil à plomb s’appelleplan horizontal (ou plan d'horizon).

Horizon mathématiqueappelée ligne d'intersection de la sphère céleste avec un plan horizontal passant par le centre de la sphère céleste.

À l’œil nu, on peut voir environ 6 000 étoiles dans tout le ciel, mais nous n’en voyons que la moitié, car l’autre moitié du ciel étoilé nous est bloquée par la Terre. Les étoiles se déplacent-elles dans le ciel ? Il s'avère que tout le monde bouge et en même temps. Vous pouvez facilement le vérifier en observant le ciel étoilé (en vous concentrant sur certains objets).

En raison de sa rotation, l’apparence du ciel étoilé change. Certaines étoiles émergent tout juste de l'horizon (montée) dans la partie orientale, d'autres sont actuellement bien au-dessus de votre tête, et d'autres encore se cachent déjà derrière l'horizon du côté ouest (coucher). En même temps, il nous semble que le ciel étoilé tourne comme un tout. Maintenant tout le monde sait bien que La rotation du ciel est un phénomène apparent provoqué par la rotation de la Terre.

Une caméra peut prendre une image de ce qui arrive au ciel étoilé à la suite de la rotation quotidienne de la Terre.

Dans l'image résultante, chaque étoile a laissé sa marque sous la forme d'un arc de cercle (Fig. 2.3). Mais il existe aussi une étoile dont le mouvement tout au long de la nuit est presque imperceptible. Cette étoile s'appelait Polaris. Au cours d'une journée, il décrit un cercle de petit rayon et est toujours visible presque à la même hauteur au-dessus de l'horizon du côté nord du ciel. Le centre commun de toutes les traînées d’étoiles concentriques est situé dans le ciel près de l’étoile polaire. Ce point vers lequel est dirigé l'axe de rotation de la Terre est appelé pôle nord céleste. L'arc décrit par l'étoile polaire a le plus petit rayon. Mais cet arc et tous les autres – quels que soient leur rayon et leur courbure – forment la même partie du cercle. S'il était possible de photographier la trajectoire des étoiles dans le ciel pendant une journée entière, la photographie donnerait lieu à des cercles complets - 360°. Après tout, un jour est la période d'une révolution complète de la Terre autour de son axe. En une heure, la Terre effectuera une rotation de 1/24 de cercle, soit 15°. Par conséquent, la longueur de l'arc que l'étoile décrira pendant ce temps sera de 15°, et dans une demi-heure de 7,5°.

Au cours d'une journée, les étoiles décrivent des cercles plus grands, plus elles sont éloignées de l'étoile polaire.

L'axe de rotation quotidienne de la sphère céleste est appeléaxe mondial (FR").

Les points d'intersection de la sphère céleste avec l'axe du monde sont appeléspôles du monde(point R. - pôle nord céleste, point R" - pôle céleste sud).

L'étoile polaire est située près du pôle nord du monde. Lorsque nous regardons l'étoile polaire, ou plus précisément un point fixe à côté d'elle - le pôle nord du monde, la direction de notre regard coïncide avec l'axe du monde. Le pôle sud céleste est situé dans l’hémisphère sud de la sphère céleste.

Avion EAW.Q., perpendiculaire à l'axe du monde PP" et passant par le centre de la sphère céleste est appeléplan de l'équateur céleste, et la ligne de son intersection avec la sphère céleste estéquateur céleste.

Équateur céleste – une ligne de cercle obtenue à partir de l'intersection de la sphère céleste avec un plan passant par le centre de la sphère céleste perpendiculaire à l'axe du monde.

L'équateur céleste divise la sphère céleste en deux hémisphères : nord et sud.

L'axe du monde, les pôles du monde et l'équateur céleste sont similaires à l'axe, aux pôles et à l'équateur de la Terre, puisque les noms énumérés sont associés à la rotation apparente de la sphère céleste, et c'est une conséquence de la rotation réelle du globe.

Avion passant par le point zénithalZ , centre AVEC sphère et pôle célestes R. le monde s'appelleplan du méridien céleste, et la ligne de son intersection avec la sphère céleste formeméridien céleste.

Méridien céleste – un grand cercle de la sphère céleste passant par le zénith Z, le pôle céleste P, le pôle céleste sud P, le nadir Z"

En tout lieu sur Terre, le plan du méridien céleste coïncide avec le plan du méridien géographique de ce lieu.

Ligne de midi N.-É. - c'est la ligne d'intersection des plans méridien et horizon. N – point nord, S – point sud

On l'appelle ainsi parce qu'à midi, les ombres des objets verticaux tombent dans cette direction.

Quelle est la période de rotation de la sphère céleste ? (Égal à la période de rotation de la Terre - 1 jour).
Dans quelle direction se produit la rotation visible (apparente) de la sphère céleste ? (À l'opposé du sens de rotation de la Terre).
Que peut-on dire de la position relative de l'axe de rotation de la sphère céleste et de l'axe terrestre ? (L'axe de la sphère céleste et l'axe de la Terre coïncideront).
Tous les points de la sphère céleste participent-ils à la rotation apparente de la sphère céleste ? (Les points situés sur l'axe sont au repos).

La Terre se déplace en orbite autour du Soleil. L'axe de rotation de la Terre est incliné par rapport au plan orbital d'un angle de 66,5°. En raison de l'action des forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil, l'axe de rotation de la Terre se déplace, tandis que l'inclinaison de l'axe par rapport au plan de l'orbite terrestre reste constante. L'axe de la Terre semble glisser le long de la surface du cône. (il en va de même pour l'axe d'une toupie ordinaire en fin de rotation).

Ce phénomène a été découvert en 125 avant JC. e. par l'astronome grec Hipparque et nommé précession.

L'axe de la Terre effectue une révolution en 25 776 ans - cette période est appelée l'année platonicienne. Maintenant, près du pôle P – nord du monde, se trouve l’étoile polaire – α Ursa Minor. L'étoile polaire est l'étoile qui se trouve actuellement près du pôle Nord du monde. À notre époque, depuis environ 1100, une telle étoile est Alpha Ursa Minor - Kinosura. Auparavant, le titre de Polaris était alternativement attribué à π, η et τ Hercules, les étoiles Thuban et Kohab. Les Romains n'avaient pas du tout d'étoile polaire et Kohab et Kinosura (α Ursa Minor) étaient appelés Gardiens.

Au début de notre chronologie, le pôle céleste se trouvait à proximité de α Draco – il y a 2000 ans. En 2100, le pôle céleste ne sera qu'à 28" de l'étoile polaire – il est désormais à 44". En 3200, la constellation de Céphée deviendra polaire. En 14 000 Véga (α Lyrae) sera polaire.

Comment trouver l’étoile polaire dans le ciel ?

Pour trouver l'étoile polaire, vous devez tracer mentalement une ligne droite passant par les étoiles de la Grande Ourse (les 2 premières étoiles du « seau ») et compter 5 distances entre ces étoiles le long de celle-ci. À cet endroit, à côté de la ligne droite, nous verrons une étoile presque identique en luminosité aux étoiles du « seau » - c'est l'étoile polaire.

Dans la constellation, souvent appelée la Petite Ourse, l’étoile polaire est la plus brillante. Mais tout comme la plupart des étoiles de la Grande Ourse, Polaris est une étoile de deuxième magnitude.

Triangle d'été (été-automne) = étoile Vega (α Lyrae, 25,3 années-lumière), étoile Deneb (α Cygnus, 3230 années-lumière), étoile Altair (α Orlae, 16,8 années-lumière)

Grand cercle de la sphère céleste

l'intersection de la sphère céleste avec un plan arbitraire passant par le centre de la sphère céleste.

Dictionnaire astronomique. EdwART. 2010.

Voyez ce qu'est « Grand cercle de la sphère céleste » dans d'autres dictionnaires :

Le grand cercle de la sphère céleste (Voir Sphère Céleste), passant par le zénith et le nadir du site d'observation et un point donné de la sphère céleste. La direction céleste passant par les points du nord et du sud coïncide avec le méridien céleste ; K.v. passant par des points... ...

Le grand cercle de la sphère céleste passant par les pôles du monde et un point donné de la sphère céleste... Grande Encyclopédie Soviétique

Le grand cercle de la sphère céleste (Voir Sphère Céleste), passant par les pôles de l'écliptique et un point donné de la sphère céleste... Grande Encyclopédie Soviétique

La sphère céleste est divisée par l'équateur céleste. La sphère céleste est une sphère auxiliaire imaginaire de rayon arbitraire sur laquelle sont projetés des corps célestes : utilisée pour résoudre divers problèmes astrométriques. Pour le centre de la sphère céleste, comme... ... Wikipédia

Cercle, la signification principale est une partie d'un plan délimitée par un cercle. DANS sens figuratif peut être utilisé pour désigner la cyclicité. Circle est également un nom de famille courant. Contenu 1 Terme 2 Nom de famille 3 Autres signes ... Wikipédia

Livres

Calcul et construction d'un horoscope à l'aide de tableaux. Tableaux des éphémérides de Michelsen, RPE, tableaux des maisons de Placidus, A. E. Galitskaya. Un cosmogramme est un instantané instantané de l'écliptique avec les signes du zodiaque indiqués et des projections des positions des planètes et des points fictifs. Il est important de rappeler que sur le cosmogramme nous indiquons les positions...

TEST . Sphère céleste (Gomulina N.N.)

1. La sphère céleste est :
A) une sphère imaginaire de rayon infiniment grand, décrite autour du centre de la Galaxie ;
B) une sphère de cristal sur laquelle, selon les Grecs de l'Antiquité, sont fixés des luminaires ;
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) immobiles, le Soleil, la Terre, les autres planètes et leurs satellites se déplacent sur 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 ;
B) 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) Rotation de la Terre autour de son axe ;
B) 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 système solaire;
B) coïncide avec le centre de la Terre ;
D) coïncide avec le centre de la Galaxie.

5. Le pôle Nord du monde à l’heure actuelle :
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 Véga.

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'œil de l'observateur ;
B) une ligne reliant les points sud S et nord N et passant par l’œil de l’observateur ;
B) 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 les points :
A) pointe au nord N et au sud S.
B) points d'est E et ouest W.
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" ;
B) un plan perpendiculaire au fil à plomb passant par le zénith Z et le nadir Z" ;
D) un plan passant par le point nord N, les pôles du monde P et P, le zénith Z, le point sud S.

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

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

14. Le point culminant supérieur est :
A) la position du luminaire dans laquelle la hauteur au-dessus de l'horizon est minime ;
B) le passage du luminaire par le point zénithal Z ;
C) le passage de l'astre à travers le méridien céleste et atteignant sa plus grande hauteur au-dessus de l'horizon ;
D) le passage d'une étoile à une altitude égale à la latitude géographique du site 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 d'équinoxe vernal g ;
B) plan d'horizon et point sud S ;
B) 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 égal à : 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 égal à : A) 66°,5 ; B) 0°; B) 90° ; D) 23°.5.

19. L’angle d’inclinaison de l’axe de la Terre 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 point zénithal ;

B) à l'horizon ;

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

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

24. Si les étoiles de notre galaxie s'installent différentes directions, et la vitesse relative des étoiles atteint des centaines de kilomètres par seconde, il faut alors s'attendre à ce que les contours des constellations changent sensiblement :
A) dans un délai d'un an ;
B) pour une durée égale à la durée moyenne de la vie humaine ;
B) pendant des siècles ;
D) depuis des milliers d'années.

25. Il y a un total de 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
DANS	DANS	B	UN	B	B	g	DANS	UN	B	g	B	UN	DANS	UN	UN	B	DANS	UN	DANS	DANS	UN	B	g	B

Sphère céleste auxiliaire

Systèmes de coordonnées utilisés en astronomie géodésique

Latitudes géographiques et longitude des points la surface de la terre et les azimuts des directions sont déterminés à partir d'observations de corps célestes - le Soleil et les étoiles. Pour ce faire, vous devez connaître la position des luminaires à la fois par rapport à la Terre et les uns par rapport aux autres. Les positions des luminaires peuvent être spécifiées dans des systèmes de coordonnées choisis de manière appropriée. Comme le sait la géométrie analytique, pour déterminer la position de l'étoile s, vous pouvez utiliser un système de coordonnées cartésiennes rectangulaires XYZ ou une polaire a, b, R (Fig. 1).

Dans un système de coordonnées rectangulaires, la position du luminaire s est déterminée par trois coordonnées linéaires X, Y, Z. Dans le système de coordonnées polaires, la position de l'astre s est donnée par une coordonnée linéaire, le rayon vecteur R = Os et deux angulaires : l'angle a entre l'axe X et la projection du rayon vecteur sur le plan de coordonnées XOY, et l'angle b entre le plan de coordonnées XOY et le rayon vecteur R. La relation entre les coordonnées rectangulaires et polaires est décrite par les formules

X = R parce que b parce que un,

Y = R parce que b péché un,

Z = R péché b,

Ces systèmes sont utilisés dans les cas où les distances linéaires R = Os aux corps célestes sont connues (par exemple pour le Soleil, la Lune, les planètes, satellites artificiels Terre). Cependant, pour de nombreux luminaires observés en dehors du système solaire, ces distances sont soit extrêmement grandes par rapport au rayon de la Terre, soit inconnues. Pour simplifier la solution des problèmes astronomiques et éviter les distances par rapport aux luminaires, on pense que tous les luminaires sont à une distance arbitraire mais égale de l'observateur. Habituellement, cette distance est prise égale à l'unité, de sorte que la position des luminaires dans l'espace peut être déterminée non pas par trois, mais par deux coordonnées angulaires a et b du système polaire. On sait que le lieu des points équidistants d’un point « O » donné est une sphère ayant un centre en ce point.

Sphère céleste auxiliaire – une sphère imaginaire de rayon arbitraire ou unitaire sur laquelle sont projetées des images de corps célestes (Fig. 2). La position de tout luminaire s sur la sphère céleste est déterminée à l'aide de deux coordonnées sphériques, a et b :

X = parce que b parce que un,

y = parce que b péché un,

z = péché b.

Selon l'endroit où se situe le centre de la sphère céleste O, on distingue :

1)topocentrique sphère céleste - le centre est à la surface de la Terre ;

2)géocentrique sphère céleste - le centre coïncide avec le centre de masse de la Terre ;

3)héliocentrique sphère céleste - le centre est aligné avec le centre du Soleil ;

4) barycentrique sphère céleste - le centre est situé au centre de gravité du système solaire.

Les principaux cercles, points et lignes de la sphère céleste sont représentés sur la figure 3.

L'une des principales directions par rapport à la surface de la Terre est la direction fil à plomb, ou la gravité au point d'observation. Cette direction coupe la sphère céleste en deux points diamétralement opposés - Z et Z". Le point Z est situé au-dessus du centre et est appelé zénith, Z" – sous le centre et s'appelle nadir.

Traçons un plan passant par le centre perpendiculaire au fil à plomb ZZ". Le grand cercle NESW formé par ce plan s'appelle horizon céleste (vrai) ou astronomique. C'est le plan principal du système de coordonnées topocentriques. Il y a quatre points S, W, N, E, où S est pointe du sud, N- Point nord,W- West Point, E- pointe de l'Est. Direct NS s'appelle ligne de midi.

La ligne droite P N P S passant par le centre de la sphère céleste parallèle à l'axe de rotation de la Terre est appelée axe mondial. Points P N - pôle nord céleste; PS - pôle sud céleste. Le mouvement quotidien visible de la sphère céleste se produit autour de l'axe du monde.

Traçons un plan passant par le centre perpendiculaire à l'axe du monde P N P S . Le grand cercle QWQ"E formé à la suite de l'intersection de ce plan avec la sphère céleste est appelé équateur céleste (astronomique). Ici Q est point culminant de l'équateur(au-dessus de l'horizon), Q"- point le plus bas de l'équateur(sous l'horizon). L'équateur céleste et l'horizon céleste se coupent aux points W et E.

Le plan P N ZQSP S Z"Q"N, contenant un fil à plomb et l'axe du Monde, est appelé méridien vrai (céleste) ou astronomique. Ce plan est parallèle au plan du méridien terrestre et perpendiculaire au plan de l'horizon et de l'équateur. C'est ce qu'on appelle le plan de coordonnées initial.

Traçons un plan vertical passant par ZZ" perpendiculaire au méridien céleste. Le cercle résultant ZWZ"E est appelé première verticale.

Le grand cercle ZsZ", le long duquel le plan vertical passant par l'astre s coupe la sphère céleste, est appelé vertical ou cercle des hauteurs du luminaire.

Le grand cercle P N sP S passant par l'étoile perpendiculaire à l'équateur céleste est appelé autour de la déclinaison du luminaire.

Le petit cercle nsn" passant par l'astre parallèle à l'équateur céleste est appelé parallèle quotidien. Le mouvement quotidien apparent des luminaires se produit le long de parallèles diurnes.

Le petit cercle "asa", passant par l'astre parallèle à l'horizon céleste, est appelé cercle de hauteurs égales, ou almucantarate.

En première approximation, l'orbite de la Terre peut être considérée comme une courbe plate - une ellipse, à l'un des foyers de laquelle se trouve le Soleil. Le plan de l'ellipse pris comme orbite terrestre , appelé un avion écliptique.

En astronomie sphérique, il est d'usage de parler de mouvement annuel apparent du Soleil. Le grand cercle EgE"d, le long duquel se produit le mouvement visible du Soleil au cours de l'année, est appelé écliptique. Le plan de l'écliptique est incliné par rapport au plan de l'équateur céleste d'un angle approximativement égal à 23,5 0. En figue. 4 illustré :

g – point d'équinoxe vernal ;

d – point d'équinoxe d'automne ;

E – point du solstice d’été ; E" – point solstice d'hiver; R N R S – axe de l'écliptique ; R N - pôle nord de l'écliptique ; R S - pôle sud de l'écliptique ; e est l'inclinaison de l'écliptique par rapport à l'équateur.