Небесная сфера - Celestial sphere

Не путать с небесные сферы космологических моделей в древности. Для использования в других целях см. Небесный (значения).
Земля вращается в относительно небольшом радиусе геоцентрический небесная сфера. Здесь показаны звезды (белые), эклиптика (красный, контур видимой годовой траектории Солнца), а линии прямое восхождение и круги склонение (голубой) из экваториальная система координат.

В астрономия и навигация, то небесная сфера является Абстрактные сфера который имеет сколь угодно большой радиус и является концентрический к Земля. Все объекты в небо можно представить как прогнозируемый на внутренней поверхности небесной сферы, которая может быть с центром на Земле или наблюдатель. Если сосредоточить внимание на наблюдателе, половина сферы будет напоминать полусферический экран над местом наблюдения.

Небесная сфера - это практический инструмент для сферическая астрономия, позволяя астрономы к указывать то очевидные позиции из объекты в небе, если расстояние до них неизвестно или не имеет значения. в экваториальная система координат, то небесный экватор делит небесную сферу на две половины: северный и южное небесное полушарие.

Введение

Небесная сфера, 18 век. Бруклинский музей.

Потому что астрономические объекты находятся на таком удаленном расстоянии, случайное наблюдение небо не дает никакой информации об их реальных расстояниях. Все небесные объекты кажутся одинаково далеко, как будто исправлено на внутренней части сфера с большим, но неизвестным радиусом,[1] который кажется, вращается на запад над головой; между тем, Земля под ногами, кажется, по-прежнему. Для целей сферическая астрономия, который касается только направления с небесными объектами, не имеет значения, так ли это на самом деле или Земля вращающийся в то время как небесная сфера неподвижна.

Небесную сферу можно считать бесконечный в радиус. Это означает любое точка внутри него, включая то, что занимает наблюдатель, можно считать центр. Это также означает, что все параллельно линии, будь они миллиметры отдельно или через Солнечная система друг от друга, будет казаться, что они пересекают сферу в одной точке, аналогично точка схода из графическая перспектива.[2] Все параллельно самолеты будет казаться пересекающим сферу при совпадении большой круг[3] («исчезающий круг»).

И наоборот, наблюдатели, смотрящие в одну и ту же точку на небесной сфере бесконечного радиуса, будут смотреть вдоль параллельных линий, а наблюдатели смотрят в сторону того же большого круга, вдоль параллельных плоскостей. На небесной сфере бесконечного радиуса все наблюдатели видят одно и то же в одном направлении.

Для некоторых объектов это слишком упрощено. Объекты, находящиеся относительно близко к наблюдателю (например, Луна ) будет казаться меняющим положение относительно далекой небесной сферы, если наблюдатель отойдет достаточно далеко, скажем, с одной стороны планеты Земля к другому. Этот эффект, известный как параллакс, можно представить как небольшое смещение от среднего положения. Можно считать, что центр небесной сферы находится в Центр Земли, то Центр солнца, или любое другое удобное местоположение, и можно рассчитать смещения от положений, относящихся к этим центрам.[4]

В этом случае, астрономы могу предсказать геоцентрический или гелиоцентрический положения объектов на небесной сфере, без необходимости вычислять индивидуальные геометрия любого конкретного наблюдателя, и полезность небесной сферы сохраняется. При необходимости отдельные наблюдатели могут рассчитывать свои собственные небольшие отклонения от средних позиций. Во многих случаях в астрономии смещения незначительны.

Таким образом, небесную сферу можно рассматривать как своего рода астрономический объект. стенография, и очень часто применяется астрономами. Например, Астрономический альманах за 2010 год перечисляет очевидное геоцентрическое положение Луна 1 января в 00:00: 00.00 Земное время, в экваториальные координаты, так как прямое восхождение 6час 57м 48.86s, склонение + 23 ° 30 '05,5 ". В этом положении подразумевается, что оно проецируется на небесную сферу; любой наблюдатель в любом месте, смотрящий в этом направлении, увидел бы" геоцентрическую Луну "в том же месте на фоне звезд. использования (например, расчет приблизительной фазы Луны), это положение, если смотреть из центра Земли, является адекватным.

Для приложений, требующих точности (например, расчет теневого пути затмение ), Альманах приведены формулы и методы расчета топоцентрический координаты, то есть вид из определенного места на поверхности Земли на основе геоцентрического положения.[5] Это значительно сокращает количество деталей, необходимых в таких альманахах, поскольку каждый наблюдатель может справиться со своими собственными конкретными обстоятельствами.

Системы небесных координат

Эти концепции важны для понимания системы небесных координат, рамки для измерения позиций объекты в небе. Определенные справочные линии и самолеты на Земля при проецировании на небесную сферу образуют основы систем отсчета. К ним относятся земные экватор, ось, и орбита. На пересечении с небесной сферой они образуют небесный экватор, север и юг небесные полюса, а эклиптика соответственно.[6] Поскольку небесная сфера считается произвольной или бесконечной по радиусу, все наблюдатели видят небесный экватор, небесные полюса и эклиптику в одном и том же месте на фоне фон звезды.

По этим базам направления к объектам в небе можно количественно определить путем построения небесных систем координат. Похоже на географическое долгота и широта, то экваториальная система координат указывает позиции относительно небесный экватор и небесные полюса, с помощью прямое восхождение и склонение. В эклиптическая система координат указывает положение относительно эклиптики (земной орбита ), с помощью эклиптическая долгота и широта. Помимо экваториальной и эклиптической систем, некоторые другие системы небесных координат, такие как галактическая система координат, больше подходят для конкретных целей.

История

Основная статья: История астрономии

Древние принимали буквальную истину о звездах, прикрепленных к небесной сфере, вращающихся вокруг Земли за один день, и неподвижной Земле.[7] В Планетарная модель Евдоксана, на котором Аристотелевский и Птолемеев модели были первым геометрическим объяснением "блуждания" классические планеты.[8] Самый дальний из них "хрустальные шары" считалось нести фиксированные звезды. Евдокс использовал 27 концентрических сферических тел, чтобы ответить Платона Задача: «Допуская, какие однородные и упорядоченные движения можно объяснить видимые движения планет?»[9]

Звездный глобус

Небесный глобус - пользователем Йост Бюрги (1594)
Основные статьи: Звездная карта, Армиллярная сфера, и Небесный глобус

Небесная сфера также может относиться к физической модели небесной сферы или небесного шара. Такие глобусы отображают созвездия на карте. вне сферы, что приводит к зеркальному отображению созвездий, наблюдаемых с Земли. Самый старый из сохранившихся примеров такого артефакта - глобус Фарнезский Атлас скульптура, копия 2-го века более ранней (Эллинистический период, ок. 120 г. до н.э.) работают.

Тела кроме Земли

Смотрите также: Международная небесная справочная система

Наблюдатели в других мирах, конечно, видели бы объекты в этом небе почти в тех же условиях - как если бы они проецировались на купол. Можно было построить системы координат, основанные на небе этого мира. Они могут быть основаны на эквивалентных «эклиптике», полюсах и экваторе, хотя причины для построения такой системы имеют не столько технический, сколько исторический характер.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Ньюкомб, Саймон; Холден, Эдвард С. (1890). Астрономия. Генри Холт и Ко, Нью-Йорк., п. 14
  2. ^ Шовене, Уильям (1900). Руководство по сферической и практической астрономии. J.B. Lippincott Co., Филадельфия. сферическая астрономия шовене., п. 19, в Google Книгах.
  3. ^ Ньюкомб, Саймон (1906). Сборник сферической астрономии. Macmillan Co., Нью-Йорк., п. 90, в книгах Google.
  4. ^ Управление морского альманаха военно-морской обсерватории США, Управление морского альманаха; Гидрографическое управление Великобритании, H.M. Офис морского альманаха (2008). Астрономический альманах за 2010 год. Правительство США Типография. ISBN  978-0-7077-4082-9., п. М3-М4
  5. ^ Астрономический альманах 2010, сек. D
  6. ^ Ньюкомб (1906), стр. 92-93.
  7. ^ Сирс, Фредерик Х. (1909). Практическая астрономия для инженеров. Издательство E.W. Stephens, Колумбия, Миссури. практическая астрономия., искусство. 2, стр. 5, в Google Книгах.
  8. ^ Менделл, Генри (16 сентября 2009 г.). "Евдокс Книдский: астрономия и гомоцентрические сферы". Виньетки из древней математики. Архивировано из оригинал 16 мая 2011 г.
  9. ^ Ллойд, Джеффри Эрнест Ричард (1970). Ранняя греческая наука: от Фалеса до Аристотеля. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: W. W. Norton & Co. п. 84. ISBN  978-0-393-00583-7.

использованная литература

внешние ссылки