Небесна сфера

Небе́сна сфе́ра (лат. orbis coelestis) — уявна сфера довільного радіуса, на яку проєктуються небесні тіла. Розташування небесних тіл, таких як зорі, планети і галактики, визначається за їх координатами на небесній сфері. Еквіваленти широти і довготи на небесній сфері (в другій екваторіальній системі координат) називаються схиленням (вимірюється у градусах від +90° до −90°) та прямим піднесенням (вимірюється в годинах від 0 до 24). Небесні полюси лежать над полюсами Землі, а небесний екватор розташований над земним екватором. Земному спостерігачеві здається, начебто небесна сфера обертається навколо Землі. Насправді, уявний рух небесної сфери зумовлений обертанням Землі навколо своєї осі.

Історія виникнення поняття

Уявлення про небесну сферу виникло в глибоку давнину; в основу його лягло враження про існування куполоподібного небосхилу (небозводу, небесного склепіння, тверді небесної). Це враження викликане тим, що внаслідок величезної віддаленості небесних світил людське око не в змозі оцінити відмінності у відстанях до них, і вони здаються однаково віддаленими. У стародавніх народів це асоціювалося з наявністю реальної сфери, що обмежує весь світ і несе на своїй поверхні зорі, Місяць та Сонце. Таким чином, в їх уявленні небесна сфера була найважливішим елементом Всесвіту. З розвитком наукових знань такий погляд на небесну сферу відпав. Проте закладена в давнину геометрія небесної сфери внаслідок розвитку й удосконалення набула сучасного вигляду, в якому й застосовується в астрометрії.

Радіус небесної сфери можна вважати яким завгодно: з метою спрощення геометричних співвідношень його вважають рівним одиниці. Залежно від розв'язуваної задачі, центр небесної сфери може бути розташований:

у місці на поверхні Землі, де перебуває спостерігач (топоцентрична небесна сфера),
у центрі Землі (геоцентрична небесна сфера),
у центрі тієї або іншої планети (планетоцентрична небесна сфера),
у центрі Сонця (геліоцентрична небесна сфера),
у будь-якій іншій точці простору, де перебуває спостерігач (реальний чи гіпотетичний).

Кожному світилу на небесній сфері відповідає точка, в якій її перетинає пряма, що сполучає центр небесної сфери зі світилом (чи з центром світила, якщо воно велике, а не точкове). Для вивчення взаємного розташування й видимих рухів світил на небесній сфері вибирають ту або іншу систему небесних координат, що визначається основними точками й лініями. Останні зазвичай є великими колами небесної сфери. Кожне велике коло сфери має два полюси, що визначаються на ній кінцями діаметра, перпендикулярного до площини цього кола.

Назви найважливіших точок і дуг на небесній сфері

Z — зеніт, Z' — надир, Р, Р' — полюси світу, РР' — вісь світу, W — точка заходу, E — точка сходу

Небесна сфера, XVIII століття. Бруклінський музей

Прямовисна лінія

Прямовисна лінія (або вертикальна лінія, лінія виска^[1]) — пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямом нитки виска (вертикалі) у місці спостереження. Для спостерігача, що перебуває на поверхні Землі, прямовисна лінія проходить через центр Землі та точку спостереження.

Зеніт і надир

Прямовисна лінія перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках — зеніті, над головою спостерігача, і надирі — діаметрально протилежній точці.

Математичний горизонт

Математичний горизонт — велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії. Математичний горизонт ділить поверхню небесної сфери на дві половини: видиму для спостерігача, з вершиною в зеніті, і невидиму, з вершиною в надирі. Математичний горизонт, взагалі кажучи, не збігається з видимим горизонтом унаслідок нерівності поверхні Землі і різної висоти точок спостереження, а також викривлення променів світла в атмосфері.

Вісь світу

Вісь світу — діаметр, навколо якого відбувається обертання небесної сфери.

Полюси світу

Вісь світу перетинається з поверхнею небесної сфери у двох точках — північному полюсі світу і південному полюсі світу. Північним полюсом називається той, з боку якого обертання небесної сфери відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сферу ззовні. Якщо дивитися на небесну сферу зсередини (що ми зазвичай і робимо, спостерігаючи зоряне небо), то в околі північного полюса світу її обертання відбувається проти годинникової стрілки, а в околі південного полюса світу — за годинниковою стрілкою.

Небесний екватор

Небесний екватор — велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу. Є проєкцією земного екватора на небесну сферу. Небесний екватор поділяє поверхню небесної сфери на дві півкулі: північну півкулю, з вершиною в північному полюсі світу, та південну півкулю, з вершиною в південному полюсі світу.

Точки сходу і заходу

Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом у двох точках: точці сходу і точці заходу. Точкою сходу називається та, з якої точки небесної сфери внаслідок її обертання перетинають математичний горизонт, переходячи з невидимої півсфери у видиму.

Небесний меридіан

Небесний меридіан — велике коло небесної сфери, площина якого проходить через прямовисну лінію і вісь світу. Небесний меридіан поділяє поверхню небесної сфери на дві півкулі — східну півкулю, з вершиною в точці сходу, і західну півкулю, з вершиною в точці заходу.

Полуденна лінія

Полуденна лінія — лінія перетину площини небесного меридіана і площини математичного горизонту.

Точки півночі і півдня

Небесний меридіан перетинається з математичним горизонтом в двох точках: точці півночі й точці півдня. Точкою півночі називається та, яка ближча до північного полюсу світу.

Екліптика

Екліптика — велике коло небесної сфери, перетин небесної сфери і площини земної орбіти. Вздовж екліптики здійснюється видимий річний рух Сонця небесною сферою. Площина екліптики перетинається з площиною небесного екватора під кутом ε = 23°26'.

Точки рівнодення

Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках — точці весняного рівнодення й точці осіннього рівнодення. Точкою весняного рівнодення називається та, в якій Сонце у своєму річному русі, переходить із південної півкулі небесної сфери в північну. У точці осіннього рівнодення Сонце переходить із північної півкулі небесної сфери в південну.

Точки сонцестояння

Точки екліптики, віддалені від точок рівнодення на 90°, називаються точкою літнього сонцестояння (у північній півкулі) і точкою зимового сонцестояння (у південній півкулі).

Вісь екліптики

Вісь екліптики — діаметр небесної сфери, перпендикулярний площині екліптики.

Полюси екліптики

Вісь екліптики перетинається з поверхнею небесної сфери у двох точках — північному полюсі екліптики, що лежить у північній півкулі, і південному полюсі екліптики, що лежить у південній півкулі.

Галактичні полюси і галактичний екватор

Докладніше: Галактична система координат

Точка небесної сфери з екваторіальними координатами α = 192,85948° β = 27,12825° називається північним галактичним полюсом, а діаметрально протилежна точка — південним галактичним полюсом. Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна лінії, що сполучає галактичні полюси, називається галактичним екватором.

Назви дуг на небесній сфері, пов'язані з положеннями світил

Альмукантарат

Альмукантарат (коло рівних висот) — мале коло небесної сфери, що проходить через світило паралельно до площини математичного горизонту.

Вертикальне коло

Коло висоти, або вертикальне коло, або вертикал^[2] світила — велике коло небесної сфери, що проходить через зеніт, світило й надир.

Добова паралель

Добова паралель світила — мале коло небесної сфери, що проходить через світило, площина якого паралельна до площини небесного екватора. Видимі добові рухи світил здійснюються по добових паралелях.

Коло схилень

Коло схилень світила^[3] — велике коло небесної сфери, що проходить через полюси світу й світило.

Коло екліптичної широти

Коло екліптичної широти, або просто коло широти світила — велике коло небесної сфери, що проходить через полюси екліптики й світило.

Коло галактичної широти

Коло галактичної широти світила — велике коло небесної сфери, що проходить через галактичні полюси й світило.

Див. також

Примітки

Посилання

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Небесна сфера

MEASURING THE SKY A Quick Guide to the Celestial Sphere Jim Kaler, University of Illinois
General Astronomy/The Celestial Sphere Wikibooks
Heavens-Above — підбірка астрономічних інструментів для спостережень на нічному небі.
(англ.) WorldWide Telescope — комп'ютерний планетарій від Microsoft Research.

[1] «Лінія виска» в астрословнику на Українському астрономічному порталі

[2] «Вертикал» в астрословнику на Українському астрономічному порталі

[3] «Коло схилень світила» в астрословнику на Українському астрономічному порталі

[1]

[2]

[3]