Небесная сфера

воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проектируются небесные светила. Служит для решения различных астрометрических задач. Представление о Н. С. Возникло в глубокой древности. В основу его легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды. Т. О., в их представлении Н. С. Была важнейшим элементом Вселенной. С развитием научных знаний такой взгляд на Н.

С. Отпал. Однако заложенная в древности геометрия Н. С. В результате развития и совершенствования получила современный вид, в котором и используется в астрометрии. Радиус Н. С. Может быть принят каким угодно. В целях упрощения геометрических соотношений его полагают равным единице. В зависимости от решаемой задачи центр Н. С. Может быть помещен в место, где находится наблюдатель (топоцентрическая Н. С.), в центр Земли (геоцентрическая Н. С.), в центр той или иной планеты (планетоцентрическая. Н. С.), в центр Солнца (гелиоцентрическая Н. С.) или в любую др. Точку пространства. Каждому светилу на Н. С. Соответствует точка, в которой её пересекает прямая, соединяющая центр Н. С. Со светилом (с его центром). При изучении взаимного расположения и видимых движений светил на Н.

С. Выбирают ту или иную систему координат (см. Небесные координаты), определяемую основными точками и линиями. Последние обычно являются большими кругами Н. С. Каждый большой круг сферы имеет два полюса, определяющиеся на ней концами диаметра, перпендикулярного к плоскости данного круга. На рис. 1 изображена Н. С., которая соответствует месту наблюдения, расположенному в некоторой точке земной поверхности с широтой (р. Отвесная (вертикальная) линия, проведённая через центр этой сферы, пересекает Н. С. В точках Z и Z', называемыми соответственно зенитом и надиром. Плоскость, проходящая через центр Н. С. Перпендикулярно отвесной линии, пересекает сферу по большому кругу NESW, называемому математическим (или истинным) горизонтом.

Математический горизонт делит Н. С. На видимую и невидимую полусферы. В первой находится зенит, во второй — надир. Прямая, проходящая через центр Н. С. Параллельно оси вращения Земли, называемой осью мира, а точки пересечения её с Н. С. — Северным Р и Южным P' полюсами мира. Плоскость, проходящая через центр Н. С. Перпендикулярно оси мира, пересекает сферу по большому кругу AWA'E, называется небесным экватором. Из построения следует, что угол между осью мира и плоскостью математического горизонта, а также угол между отвесной линией и плоскостью небесного экватора равны географической широте (места наблюдений. Большой круг Н. С., проходящий через полюсы мира, зенит и надир, называется небесным меридианом. Из двух точек, в которых небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом, ближайшая к Северному полюсу мира N называется точкой севера, а диаметрально противоположная S — точкой юга.

Прямая NS, проходящая через эти точки, есть полуденная линия. Точки горизонта, отстоящие на 90° от точек N и S, называются точками востока Е и запада W. Точки N, Е. S, W называются главными точками горизонта. По диаметру EW пересекаются плоскости математического горизонта и небесного экватора. Большой круг Н. С., по которому происходит видимое годичное движение центра Солнца, называется эклиптикой (рис. 2). Плоскость эклиптики образует с плоскостью небесного экватора угол ε = 23°27'. Эклиптика пересекает экватор в двух точках, одна из которых —точка весеннего равноденствия (в ней Солнце при видимом годичном движении переходит из Южного полушария Н. С. В Северное), а другая, диаметрально противоположная ей, — точка осеннего равноденствия.

Точки эклиптики, отстоящие на 90° от точек весеннего и осеннего равноденствия, называется точками летнего и зимнего солнцестояния (первая — в Северном полушарии Н. С., вторая — в Южном). Большой круг Н. С., проходящий через полюсы мира и точки равноденствия, называется колюром равноденствий. Большой круг Н. С., проходящий через полюсы мира и точки солнцестояния, — колюром солнцестояний. Прочерченные на звёздной карте, эти круги отсекают хвосты у древних изображений созвездий Большой Медведицы (колюр равноденствий) и Малой Медведицы (колюр солнцестояний), откуда и происходит их название (греч. Kóluroi, буквально — с обрубленным хвостом, от kólos — обрубленный, отсеченный и ига — хвост). Видимому суточному перемещению звёзд, являющемуся отображением действительного вращения Земли вокруг оси, соответствует вращение Н.

С. Вокруг оси мира с периодом, равным одним звёздным суткам. Вследствие вращения Н. С. Все изображения светил описывают в пространстве параллельные экватору окружности, называются суточными параллелями светил. В зависимости от расположения суточных параллелей относительно горизонта светила подразделяются на незаходящие (суточные параллели располагаются целиком над горизонтом), невосходящие (суточные параллели целиком под горизонтом), восходящие и заходящие (суточные параллели пересекаются горизонтом). Границами этих групп светил являются параллели KN и SM', касающиеся горизонта в точках N и S (рис. 1). Так как видимость светил определяется положением горизонта, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии, то условия видимости небесных светил различны для мест на поверхности Земли с различной географической широтой φ.

Это явление, известное уже в древности, служило одним из доказательств шарообразности Земли. На экваторе (φ = 0°) ось мира PP' располагается в плоскости горизонта и совпадает с полуденной линией NS. Суточные параллели (KK', MM') всех светил пересекают плоскость горизонта под прямыми углами. Здесь все светила являются восходящими и заходящими (рис. 3). По мере перемещения наблюдателя по земной поверхности от экватора к полюсу наклон оси мира к горизонту увеличивается. Всё большее число светил становится незаходящими и невосходящими. На полюсе (φ = 90°) ось мира совпадает с отвесной линией, а плоскость экватора — с плоскостью горизонта. Здесь все светила разделяются только на незаходящие и невосходящие, так каких суточные параллели (KK', MM') располагаются в плоскостях, параллельных горизонту (рис.

4). Лит. Блажко С. Н., Курс сферической астрономии, М. — Л., 1948. Казаков С. А., Курс сферической астрономии, 2 изд., М. — Л., 1940. В. П. Щеглов. Рис. 1. Небесная сфера. Z — зенит. Z' — надир. NESW — математический горизонт. N, Е, S, W — точки севера, востока, юга и запада. Р и P' — Северный и Южный полюсы мира. AWA'E — небесный экватор. Φ — географическая широта. Рис. 2. Небесная сфера. ϒΑ.