Астрономічні координати
Астрономі́чні координа́ти, небесні координати ― одна з систем координат на небесній сфері. Астрономічні координати використовують в астрономії для опису положення небесних об’єктів або точок на небесній сфері.
З погляду геометрії поверхня сфери або точок на небесній сфері — двовимірний об’єкт, тому для однозначного задання положення об’єктів або точок на небесній сфері достатньо вказати дві незалежні координати. Через умовність поняття небесної сфери її радіус є фіктивним геометричним параметром. Тому можна вважати, що астрономічні координати ― специфічний випадок тривимірної сферичної системи координат, в якій третя координата ― відстань (модуль радіус-вектора) часто невідома й не відіграє жодної ролі. З цієї причини координати світил або точок на небесній сфері задають двома кутовими величинами (або дугами).
Зміст
Класифікація
Системи астрономічних координат відрізняються одна від одної вибором основної (базової) площини і початком відліку дуг (кутів) на небесній сфері. Центр довільної системи астрономічних координат є центром небесної сфери, тобто перебуває в місці розташування приймального пристрою — ока спостерігача, фотопластинки, цифрової камери, матриці приладу із зарядним зв’язком (ПЗЗ-матриці) тощо.
Залежно від конкретного завдання використовують певну систему координат. В астрономії, астронавігації, космонавтиці застосовують такі системи:
- горизонтальну топоцентричну (ГТСК);
- екваторіальні (першу та другу);
- екліптичну;
- галактичну, супергалактичну та ін.
Особливості різновидів
Горизонтальна топоцентрична система координат (ГТСК)
У ГТСК основною (базовою) є площина математичного горизонту. Координатами об’єкта в ГТСК є висота світила h (зенітна відстань z) та азимут A. Спостерігач перебуває в точці О на поверхні Землі.
Висотою h світила називають дугу вертикального кола від математичного горизонту до світила, або кут між площиною математичного горизонту і напрямом на світило. Висоти відраховують у межах від 0° до +90° в напрямку до зеніту (точка Z) і від 0° до (–90)° в напрямку до протилежної точки — надира (точка Z’). Висота та зенітна відстань є кутами, які доповнюють один одного до прямого. Зенітні відстані відраховують у межах від 0° до 180° від зеніту до надира.
Азимутом A світила називають дугу математичного горизонту від точки Півдня (точка S) до вертикального кола світила, яке утворюється перетином з небесною сферою площини, що проходить через світило, зеніт та надир. Азимути відраховують у бік добового обертання небесної сфери, тобто на захід від точки Півдня, в межах від 0° до 360°, іноді від 0° до + 180° в сторону точки Заходу і від 0° до (–180)° в напрямку на точку Сходу.
Мал. 1. Основні лінії і точки ГТСК
Висота h (зенітна відстань z) та азимут A світил неперервно змінюються внаслідок позірного обертання небесної сфери, яке через відносність руху є відображенням добового обертання Землі. Це можна пояснити тим, що їх відраховують від точок, пов’язаних із цим обертанням.
Екваторіальна система координат
У першій екваторіальній системі координат основною (базовою) є площина небесного екватора. Однією координатою при цьому є схилення δ (полярна відстань p), іншою координатою слугує годинний кут t.
Схиленням δ світила називають дугу великого кола небесної сфери, яку відраховують від небесного екватора до світила, або кут між площиною небесного екватора і напрямом на світило. Межі зміни схилення від 0° до +90° в напрямку до північного полюса світу і від 0° до (–90)° в напрямку до південного полюса світу.
Полярною відстанню p світила називають дугу великого кола, що відраховують від північного полюса світу до світила. Полярні відстані відраховують в межах від 0° до 180° від північного полюса світу до південного. Таким чином, полярна відстань та схилення є кутами, які доповнюють один одного до прямого.
Годинним кутом t світила називають дугу небесного екватора від точки перетину небесного екватора з небесним меридіаном до кола схилення світила. Годинний кут відраховують у бік добового обертання небесної сфери в межах від 0° до 360° (у градусній мірі) або від 0h до 24h (у годинній мірі). У деяких прикладних задачах небесної механіки, астронавігації годинні кути відраховують від 0° до +180° (від 0h до +12h) на захід від небесного меридіану та від 0° до (–180)° (від 0h до (–12h)) на схід від небесного меридіану.
Мал. 2. Перша екваторіальна система координат У другій екваторіальній системі координат, як і в першій екваторіальній системі координат, основною (базовою) є площина небесного екватора. Координатами слугують схилення δ (полярна відстань p) та пряме сходження α (мал. 3).
Прямим сходженням α світила називають дугу небесного екватора від точки весняного рівнодення до кола схилення світила. Прямі сходження відраховують у бік, протилежний добовому обертанню небесної сфери, в межах від 0° до 360° (в градусній мірі) або від 0h до 24h (в годинній мірі).
Мал. 3. Друга екваторіальна система координат
Екліптична система координат
В екліптичній системі координат основною (базовою) є площина екліптики, а полюсом ― полюс екліптики. Розрізняють два типи систем екліптичних координат. У першій з них за центральну точку береться центр Землі. Така система носить назву екліптичної геоцентричної системи координат і використовується в небесній механіці для розрахунку орбіти Місяця. У другій системі центральною точкою вважається центр Сонця і така система носить назву екліптичної геліоцентричної системи координат. Вона використовується для розрахунку орбіт планет і інших тіл Сонячної системи, що обертаються навколо Сонця.
В обох випадках однією з координат є екліптична широта β, а іншою ― екліптична довгота λ (мал. 4).
Екліптичною широтою β світила називають дугу кола екліптичної широти, що відраховується вздовж екліптики від точки весняного рівнодення. Екліптичні широти відраховують у межах від 0° до +90° в напрямку до північного полюса екліптики та від 0° до (–90)° в напрямку до південного полюса екліптики.
Екліптичною довготою λ світила називають дугу екліптики від точки весняного рівнодення до кола широти світила. Екліптичні довготи відраховують в сторону видимого річного руху Сонця по екліптиці, тобто на схід від точки весняного рівнодення в межах від 0° до 360°.
Розрізняють два типи екліптичних координат. У першому з них за центральну точку беруть центр Землі. Таку екліптичну систему астрономічних координат називають екліптичною геоцентричною системою координат. Її найчастіше використовують у небесній механіці для розрахунку орбіти Місяця та штучних супутників Землі. У другому типі екліптичної системи астрономічних координат за центральну точку приймають центр Сонця. Такий тип екліптичної системи астрономічних координат називають екліптичною геліоцентричною системою координат. Її використовують для розрахунку орбіт планет та інших тіл Сонячної системи, що обертаються навколо Сонця.
Унаслідок явища прецесії й коливання площини земного екватора до площини орбіти Землі, упродовж тривалих проміжків часу (тисячі років) екліптична система координат не є системою астрономічних координат з фіксованою базисною площиною, тому застосування екліптичних координат астрономічних об’єктів вимагає вказівку на епоху спостережень, тобто фіксації часу, коли були виміряні координати.
Галактична система координат
У галактичній системі координат основною є площина Галактики (Чумацький шлях). Координатами в цій системі астрономічних координат є галактична широта b та галактична довгота l.
Галактичної широтою b світила називають дугу великого кола галактичної широти від екліптики до світила. Галактичні широти відраховують у межах від 0° до +90° до північного галактичного полюса і від 0° до (–90)° до південного галактичного полюса.
Галактичною довготою l світила називають дугу галактичного екватора від точки початку відліку D до кола галактичної широти світила. Галактичні довготи відраховують проти годинникової стрілки, якщо дивитися з північного галактичного полюса, тобто на схід від точки початку відліку D в межах від 0° до 360°.
Точка початку відліку D в галактичній системі координат згідно з постановою X Генеральної асамблеї Міжнародного астрономічного союзу (1958) вибрана так, щоб точка перетину галактичного та небесного екваторів мала пряме сходження 282.85951°, а при цьому її галактична довгота дорівнювала б 32.93192° (на епоху J2000). Такий вибір точки відліку D пов’язаний з досягнутою на той час точністю визначення положення галактичної площини й напрямку на центр Галактики, закритий від нас потужними газопиловими хмарами.
Унаслідок явища прецесії для епохи J2020.0 висхідний вузол галактичного екватора перебуває в Орла сузір’ї й має галактичну довготу 32.90512о, а його пряме сходження на цю ж епоху дорівнює 18h 52m 16.02s (283.06675о).
Мал. 5. Третій астрономічний трикутник, галактична і друга екваторіальна системи координат.
Література
- Meeus J. Astronomical Algorithms. 2nd ed. Richmond : Willmann-Bell, 1998. 488 p.
- Montenbruck O., Pfleger Th. Astronomy on the Personal Computer. Berlin : Springer, 2000. P. 35–37.
- Астрономічний енциклопедичний словник / За заг. ред. І. А. Климишина, А. О. Корсунь. Львів : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2003. 548 с.
- Жаров В. Е. Преобразование координат из одной системы в другую // Сферическая астрономия. Фрязино : Век 2, 2006. 480 с.
- Ross D. A. Master Math: Trigonometry. 2nd ed. Boston : Cengage Learning, 2009. 420 p.
- Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac / Ed. by S. E. Urban, P. K. Seidelmann. 3rd ed. Mill Valley : University Science Books, 2012. 676 p.
- Fundamental Astronomy / Ed. by H. Karttunen, P. Kröger, H. Oja et al. Berlin : Springer, 2017. 550 p.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Шевчук О. Г. Астрономічні координати // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Астрономічні координати (дата звернення: 6.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 18.09.2020
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
