Что такое восходящие и заходящие светила

4. Определение географической широты по астрономическим наблюдениям

1) Высота полюса мира над горизонтом

Обратимся к
рисунку

Мы видим, что высота полюса мира над
горизонтом h_p=∠PCN,
а географическая широта места φ=∠COR.
Эти два угла (∠PCN
и ∠COR)
равны как углы со взаимно перпендикулярными сторонами. Равенство этих углов дает
простейший способ определения географической широты местности φ: угловое
расстояние полюса мира от горизонта равно географической широте местности.
Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту
полюса мира над горизонтом, так как:   h_p=φ

2) Суточное движение светил на
различных широтах

С изменением
географической широты места наблюдения меняется ориентация оси вращения небесной
сферы относительно горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые движения —
небесных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних широтах
Земли.

На
полюсе Земли полюс
мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным горизонту.
Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.

    

На средних географических широтах существуют
как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не
опускаются под горизонт. Например, околополярные созвездия на географических
широтах России никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от северного
полюса мира, показываются ненадолго над горизонтом. А созвездия, лежащие около
южного полюса мира, являются невосходящими

   

Но чем дальше
продвигается наблюдатель к югу, тем больше южных созвездий он может видеть. 

На земном
экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть
созвездия всего звездного неба.

   

Для наблюдателя на экваторе все звезды
восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта. Каждая звезда здесь
проходит над горизонтом ровно половину своего пути. Северный полюс мира для него
совпадает с точкой севера, а южный полюс мира — с точкой юта. Ось мира
расположена в плоскости горизонта.

3)
Высота светил в кульминации

Полюс мира при
кажущемся вращении неба, отражающем вращение Земли вокруг оси, занимает
неизменное положение над горизонтом на данной широте.

 Звезды за сутки
описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные небесному экватору.
При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан.

Явления прохождения светил через небесный меридиан относительно горизонта
называются кульминациями.
В верхней кульминации высота светила максимальна, а в нижней кульминации —
минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток.

У не
заходящего на данной широте φ светила М видны (над горизонтом) обе
кульминации, у звезд, которые восходят и заходят (M₁, М₂,
М₃), нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера.
У светила М₄, находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе
кульминации могут быть невидимы (светило невосходящее).

Момент
верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней
кульминации — истинной полночью.

Найдем
зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его склонением δ и
широтой местности φ. Для этого воспользуемся рисунком, на котором изображены
отвесная линия ZZ’, ось мира РР’ и проекции небесного экватора QQ’ и линии
горизонта NS на плоскость небесного меридиана (PZSP’N).

Мы знаем, что высота полюса мира над
горизонтом равна географической широте места, т. е. h_p=φ.

Следовательно, угол между полуденной
линией NS и осью мира РР’ равен широте местности φ, т.е.
∠PON=h_р=φ.

Очевидно, что наклон плоскости
небесного экватора к горизонту, измеряемый
∠QOS,
будет равен 90°- φ, так как

∠QOZ=
∠PON
как углы с взаимно перпендикулярными сторонами.

Тогда
звезда М со склонением δ, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней
кульминации высоту

h = 90
– φ + δ

Из этой формулы
видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила
с известным склонением δ в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что
если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение
отрицательно.

История и применение[]

Небесные координаты употреблялись уже в глубокой древности. Описание некоторых систем содержится в трудах древнегреческого геометра Евклида (около 300 до н. э.). Опубликованный в «Альмагесте» Птолемея звёздный каталог Гиппарха содержит положения 1022 звёзд в эклиптической системе небесных координат.

Наблюдения изменений небесных координат привели к величайшим открытиям в астрономии, которые имеют огромное значение для познания Вселенной. К ним относятся явления прецессии, нутации, аберрации, параллакса, собственных движений звёзд и другие. Небесные координаты позволяют решать задачу измерения времени, определять географические координаты различных мест земной поверхности. Широкое применение находят небесные координаты при составлении различных звёздных каталогов, при изучении истинных движений небесных тел — как естественных, так и искусственных — в небесной механике и астродинамике и при изучении пространственного распределения звёзд в проблемах звёздной астрономии.

3.1. Горизонтальная система координат

Основной плоскостью является
плоскость истинного горизонта, а началом отсчета — точка юга S.
Координатами являются высота и азимут (рис. 5).

Рис. 5. Горизонтальная система координат

Высота светила
над горизонтом, h, — это угловое расстояние от истинного горизонта,
измеряемое по вертикалу светила (аналог широты). Высота светила может
изменяться в пределах
от -90o до 90o. Отрицательная высота означает, что светило находится
под горизонтом. Пример: высота зенита равна 90o.

Вместо высоты светила в качестве первой горизонтальной координаты часто
употребляют зенитное расстояние z — угловое расстояние светила от
зенита, измеряемое по вертикалу светила. Существует простая связь между
зенитным расстоянием и высотой светила

z+h = 90o.

(1)

ooo

Второй горизонтальной координатой является азимут А — это угловое
расстояние от точки юга S до пересечения вертикала светила с горизонтом,
отсчитываемое вдоль горизонта по часовой стрелке. Азимут может принимать
значения от 0o до 360o и носит еще название астрономического
азимута, в отличие от геодезического азимута, отсчитываемого от
точки севера N по часовой стрелке.

ВЫСОТА СВЕТИЛА

Смотреть что такое «ВЫСОТА СВЕТИЛА» в других словарях:

Высота светила — угол между направлением на центр светила и плоскостью истинного горизонта. Отсчитывается в обе стороны от горизонта от 0 до 90° со знаком (+), если светило над горизонтом, и ( ), если оно под горизонтом. EdwART. Толковый Военно морской Словарь,… … Морской словарь

Высота светила — дуга вертикального круга (см. Вертикаль) между горизонтом и местом светила. Высоты считаются от горизонта, от 0° до 90°. Дополнение высоты до 90° назыв. зенитным расстоянием (см. это слово). Высота, получаемая непосредственно из наблюдений,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ВЫСОТА СВЕТИЛА БЛИЗМЕРИДИОНАЛЬНАЯ — (Ex meridian altitude) высота светила вне меридиана, но вблизи его. По близмеридиональным высотам можно рассчитать широту места. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

ВЫСОТА СВЕТИЛА ВИДИМАЯ — высота светила, отличающаяся от его истинной высоты на величину астрономической рефракции. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

ВЫСОТА СВЕТИЛА ИСТИННАЯ — (Altitude) угловое расстояние всякого светила по вертикалу от истинного горизонта наблюдателя, если оно при этом расположено в надгоризонтной части сферы; если же светило лежит в подгоризонтной части сферы, то такое же расстояние получает… … Морской словарь

ИСТИННАЯ ВЫСОТА СВЕТИЛА — дуга круга высоты (вертикала) от истинного горизонта до места светила. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

Высота (значения) — Высота размер или расстояние в вертикальном направлении. Другие значения: В астрономии: Высота светила угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило. В военном деле: Высота возвышенность рельефа. В… … Википедия

ВЫСОТА МЕРИДИОНАЛЬНАЯ — (Meridian altitude) высота светила, находящегося на меридиане наблюдателя, в полуденной или полуночной его части. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

высота — ы; мн. высоты; ж. 1. Величина, протяжённость чего л. от нижней точки до верхней, снизу вверх. В. дома, дерева, горы. В. волны. Плотина высотой в сто пятьдесят метров. Измерить, определить высоту чего л. 2. Расстояние от какой л. поверхности до… … Энциклопедический словарь

высота небесного светила — Угол между направлением на светило и плоскостью истинного горизонта (одна из координат в горизонтальной системе небесных координат, измеряется в градусах от плоскости наблюдателя: к северу – положительное склонение, к югу – отрицательное… … Словарь по географии

Измерение высоты светила с помощью электронных приборов

Высота светила — это угловое расстояние между горизонтом и верхней точкой светила над горизонтом. Измерение высоты светила является одной из важных задач в навигации и астрономии.

Современные электронные приборы позволяют более точно и удобно измерять высоту светила в сравнении с традиционными методами, такими как использование секстанта.

Одним из наиболее распространенных электронных приборов для измерения высоты светила является электронный горизонт. Этот прибор основан на использовании электронных компонентов, таких как гироскопы и акселерометры, чтобы определить угол между горизонтом и светилом.

Для измерения высоты светила с помощью электронного горизонта необходимо установить его на статической или подвижной платформе, чтобы он мог определить свое положение относительно горизонта. Затем, прибор будет отображать угол между светилом и горизонтом на его дисплее.

В некоторых случаях электронные приборы также могут использовать GPS-данные для получения более точной информации о положении и высоте светила. Это позволяет получить более точные измерения высоты.

Измерение высоты светила с помощью электронных приборов имеет ряд преимуществ. Во-первых, такие приборы обычно более точные и удобные в использовании, чем традиционные методы. Во-вторых, они часто имеют дополнительные функции, такие как автоматическая коррекция ошибок и возможность сохранять результаты измерений.

Однако, несмотря на все преимущества, электронные приборы требуют правильной калибровки и обслуживания, чтобы обеспечить их надежную работу. Также, они могут быть более дорогими по сравнению с традиционными методами.

Склонение и прямое восхождение (экваториальная система)

В экваториальной системе координат используются две основные координаты: склонение и прямое восхождение.

Экваториальная система координат описывает положение небесных объектов относительно небесного экватора. В ней используются две основные координаты: склонение и прямое восхождение.

• Склонение (Dec) измеряет угловое расстояние объекта к северу или югу от небесного экватора. Склонение — это небесный эквивалент земной широты. Оно выражается в градусах в диапазоне от +90° (Северный полюс мира) до -90° (Южный полюс мира). Например, если объект имеет склонение +30°, это означает, что он расположен на одной трети расстояния к северу от небесного экватора до Северного полюса мира.

• Прямое восхождение (RA) измеряет угловое расстояние объекта в восточном направлении вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия. Прямое восхождение — это небесный эквивалент земной долготы. По историческим причинам оно выражается не в градусах, а в угловых часах, минутах и секундах. Для земного наблюдателя небо “совершает оборот” на 360° за 24 часа или на 15° за один час. Таким образом, круг небесного экватора (360°) соответствует 24 часам прямого восхождения, а один час прямого восхождения равен 15°. Итак, если объект имеет прямое восхождение 6 часов, это означает, что он расположен на 90° (15° × 6 часов) к востоку от точки весеннего равноденствия вдоль небесного экватора.

Экваториальная система координат может быть геоцентрической (с Землей в центре, как на картинке выше) и топоцентрической (зависящей от местоположения наблюдателя). Многие звездные карты используют геоцентрическую экваториальную систему координат. Если вы захотите использовать такие карты для наведения телескопа на объект, вам придется преобразовать геоцентрические координаты в топоцентрические (для этого есть специальные формулы). К счастью, есть и гораздо более простое решение: скачать приложение для наблюдения ночного неба, которое использует топоцентрические координаты — например, Sky Tonight. Ниже мы расскажем о том, как пользоваться этим приложением.

Как использовать координаты для поиска объектов?

В приложении Sky Tonight можно найти координаты любого небесного тела и наложить экваториальную или азимутальную сетку на карту неба.

Теперь, когда вы знаете о различных системах небесных координат, вам не составит труда найти любой объект на небе и навести на него телескоп. Вот как это сделать с помощью приложения Sky Tonight.

Убедитесь, что Sky Tonight использует ваше текущее местоположение. Нажмите на Панель быстрых настроек в нижней части экрана — внизу панели должно быть написано “Местоположение устройства”.

Наложите сетку. На той же панели нажмите один раз на иконку земного шара, чтобы наложить экваториальную сетку на карту звездного неба. Нажмите на иконку еще раз, чтобы наложить азимутальную сетку. Тип сетки, которую вам следует выбрать, зависит от монтировки вашего телескопа.

Узнайте координаты объекта, который вы хотите найти. Нажмите на значок лупы в нижней части экрана, введите название объекта в поле поиска, а затем нажмите на информационную карточку объекта. После этого откройте вкладку Факты и цифры. Здесь вы найдете топоцентрические экваториальные координаты объекта (прямое восхождение, склонение) и его горизонтальные координаты (азимут, высота)

Обратите внимание, что все координаты уже указаны относительно вашего местоположения, поэтому вам не нужно ничего пересчитывать! После того, как вы запомнили или записали координаты, нажмите на синий значок прицела, чтобы увидеть объект на карте звездного неба.
Теперь вы можете навести свой телескоп на объект, используя экваториальные или горизонтальные координаты. Сетка на карте неба в Sky Tonight поможет вам сориентироваться.

Измерение высоты светила с помощью астролябии

Высота светила — это угол между линией взгляда наблюдателя и горизонтом, проведенным к определенному светилу

Измерение высоты светила является важной процедурой в астрономических и геодезических исследованиях, а также в навигации

Одним из способов измерения высоты светила является использование астролябии — астрономического инструмента, который позволяет определить высоту светила на основе измерения угла между горизонтом и светилом. Астролябия была широко использована в древние времена и остается важным инструментом в современных исследованиях.

Для измерения высоты светила с помощью астролябии необходимо выполнить следующие шаги:

1. Установите астролябию на горизонтальной поверхности и уровеньте ее.
2. Сфокусируйте светило, например, Солнце, Луну или звезду на окуляр астролябии.
3. Используя вертикальную шкалу астролябии, определите высоту светила путем измерения угла между горизонтом и светилом.
4. Запишите измеренную высоту светила и преобразуйте ее в градусы, минуты и секунды.

Измерение высоты светила с помощью астролябии требует определенных навыков и знаний, а также точности при выполнении измерений. Ошибки могут возникнуть из-за неправильной установки астролябии, наводки на светило или некорректного считывания показаний шкалы.

Пример измерения высоты светила с помощью астролябии
Высота светила
Градусы
Минуты
Секунды

57° 23′ 15»
57
23
15

Измерение высоты светила с помощью астролябии является важной процедурой, которая позволяет определить положение светила на небосводе и использовать его для различных исследований и навигации. Точность измерений и правильное использование астролябии существенно влияют на результаты исследований и практическую применимость данных

Дополнительные вопросы[править | править код]

Время: 19:00, Январь 2023

Местонахождение: Москва, Россия

Высшая кульминация: Волопас, Геракл, Большая Медведица, Дракон, Лебедь

Нижняя кульминация: Акила, Лира, Стрелец, Скорпион, Зме

Определите географическую широту места наблюдения, если а) звезда Вега проходит через зенит; б) звезда Сириус в верхней кульминации находится на высоте h=64°13′ к югу от зенита; в) высота звезды Денеб в верхней кульминации h=83°47′ к северу от зенита; г) звезда Альтаир проходит через зенит.

а) Если звезда проходит через зенит, то широта местности равна ее склонению δ = +38°47′.

б) Склонение Сириуса δ = −16°43′. Широта местности равна 90° − 64°13′ − 16°43′ = +9°4′.

в) Склонение Денеба δ = +45°17′. Широта местности равна 83°47′−90°+45°17′=39°4′.

г) +8°52′.

Дополните рисунок 4.2 необходимыми построениями и обозначениями. поясняющими суточное движение звезд на разных широтах

Это заготовка страницы с решением задания. Помогите внести ответы! Вы можете помочь проекту, доделав страницу этого задания. Все комментарии на странице обсуждения.

Интересные факты

Прямое восхождение: почему оно “прямое” и что куда восходит?

Разве не странно, что прямое восхождение эквивалентно земной долготе, которая отсчитывается “по горизонтали”? Можно было бы подумать, что слово “восхождение” гораздо больше ассоциируется с широтой, которая отсчитывается “по вертикали”. Дело в том, что в древности в астрономии существовал термин “прямая сфера” — им обозначали положение небесной сферы, при котором небесный экватор перпендикулярен горизонту (такое положение можно наблюдать на земном экваторе). На прямой сфере все небесные тела будут восходить под прямым углом — или, другими словами, “прямо”. Таким образом, прямое восхождение объекта изначально означало его восхождение на прямой сфере.

Склонение = отклонение

Термин “склонение” (“declination”) тоже может показаться странным, если не знать его происхождения. Ранние астрономы использовали его для описания расстояния, на которое эклиптика отклоняется от экватора

Если принять во внимание, что корень слова “declination” означает “отклонение”, термин обретает смысл

Первая точка Рыб?

Первая точка Овна, используемая в экваториальной системе координат, названа в честь зодиакального созвездия Овна. Во времена, когда возникло понятие зодиака, точка пересечения Солнцем небесного экватора в день весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. Однако из-за явления прецессии Первая точка Овна постепенно переместилась в соседнее созвездие Рыб. Так что по логике ее следовало бы переименовать в Первую точку Рыб.

Мы живем в эпоху J2000.0

Небесные координаты меняются из-за прецессии земной оси. Прецессия приводит к перемещению точек равноденствия на запад со скоростью примерно 50,3 угловых секунды в год. Координатная сетка также смещается вместе с точками равноденствия. Для учета этих изменений звездные карты и приложения для наблюдения неба необходимо регулярно обновлять в соответствии с определенной “эпохой”, которая отражает текущее положение небесных объектов. Обновление обычно происходит каждые 50 лет. В настоящее время в большинстве звездных карт и приложений используются координаты эпохи J2000.0, соответствующие 2000 году. Следующее обновление запланировано на 2050 год.

Восход и заход светил

Все светила можно разделить на три группы:

1) Восходящие (заходящие) светила2) Незаходящие светила3) Невосходящие светила

Восходящие светила — те, которые заходят и восходят, то есть верхняя кульминация их происходит над горизонтом, а нижняя — под горизонтом. К примеру, на рисунке светило, чья суточная параллель выделена фиолетовым цветом, является восходящим на данной широте.

Незаходящие светила — те, чья суточная параллель на протяжении звёздных суток находится всегда выше плоскости горизонта. Очевидно, что высота в нижней кульминации у этих светил больше нуля, то есть

φ + δ – 90° > 0,

все светила, чьё склонение удовлетворяет этому условию δ > 90° – φ, являются незаходящими.

Снова проводя аналогию с рисунком понимаем, что незаходящими на данной широте являются светила с оранжевой и красной суточными параллелями.

Невосходящие светила — те, чья суточная параллель на протяжении звёздных суток находится всегда ниже плоскости горизонта. Очевидно, что высота в верхней кульминации у этих светил не больше нуля, то есть

90° – φ + δ ⩾ 0,

все светила, чьё склонение удовлетворяет условию δ ⩾ φ – 90°, являются невосходящими.

Этому условию на рисунке удовлетворяет светило с суточной параллелью голубого цвета.

Отсюда вытекает условие того, что светило является восходящим (заходящим):

Источник

Для всех групп технического профиля

Параметры некоторых ярких звезд, видимых в России

О, В — голубые звезды, А — белые, F — желтоватые, G — желтые, К — оранжевые, М —
красные,

* ()  ** ()

Самые яркие
звезды еще в древности назвали звездами 1-й величины, а самые слабые, видимые на
пределе зрения,- звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась и
в настоящее время.

К истинным
размерам звезд термин «звездная величина» (обозначается буквой m)
отношения не имеет, она характеризует световой поток, приходящий на Землю
от звезды.

Принято, что при
разности в одну звездную величину видимая яркость звезд отличается примерно в
2,5 раза. Тогда разность в 5 звездных величин соответствует различию в яркости
ровно в 100 раз. Так, звезды 1-й величины в 100 раз ярче звезд б-й величины.
Современные методы наблюдений дают возможность обнаружить звезды примерно до
25-й звездной величины.

Точные измерения
показывают, что звезды имеют как дробные, так и отрицательные звездные величины,
например: для Альдебарана звездная величина m=1,06, для Беги m=0,14, для Сириуса
m= — 1,58, для Солнца m= -26,80.

3. Видимое суточное движение звезд.

Из-за осевого
вращения Земли звезды нам кажутся перемещающимися по небу. Если стать лицом к
южной стороне горизонта и наблюдать суточное движение звезд в средних широтах
северного полушария Земли, то можно заметить, что звезды восходят на восточной
стороне горизонта, поднимаются выше всего над южной стороной горизонта и заходят
на западной стороне, т. е. они движутся слева направо, по ходу часовой стрелки.

При суточном
вращении неба звезды в восточной стороне неба перемещаются вправо и вверх

При внимательном
наблюдении можно заметить, что Полярная звезда почти не меняет положения
относительно горизонта. Все же другие звезды описывают в течение суток полные
круги с центром вблизи Полярной.

В этом можно
легко убедиться, проделав в безлунную ночь следующий опыт. Фотоаппарат,
установленный на «бесконечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим
в этом положении. Откроем затвор при полностью открытом объективе на полчаса или
час. Изучим снимок и увидим на нем концентрические дуги — следы путей звезд.
Общий центр этих дуг — точка, которая остается неподвижной при суточном движении
звезд, условно называется северным полюсом мира. Полярная звезда к нему
очень близка (рис. 10). Диаметрально противоположная ему точка называется южным
полюсом мира. Для наблюдателя северного полушария Земли он находится под
горизонтом.

                          

Фотография
околополярной области неба,                    Созвездия в
окрестности Полярной звезды

снятая неподвижной камерой с экспозицией около часа

Чтобы
сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать
координаты звезд. Координаты звезд относительно горизонта, например высота, хотя
и наглядны, но непригодны для составления карт, так как все время меняются. Надо
использовать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным
небом. Такой системой координат является экваториальная система.

Звездная карта