С тех далёких пор, как начались наблюдения за небесными светилами, люди стремились как можно точнее определить их положения относительно других, которые считались неподвижными в пространстве (звёзды). Убедившись, что светила находятся в непрерывном и вечном движении, астрономы принялась за важную задачу: определить и построить систему отсчёта, в которой измерялись бы координаты всех наблюдаемых светил.

Зная, что наша планета имеет форму шара, и наблюдая во время путешествий в различных местах видимое движение звёзд и Солнца, учёные установили для ориентировки на земной поверхности условные линии – меридианы. Это линии «север-юг», определяемые по звёздам. Положение любого меридиана будет известно, если указано направление отсчёта (например, на восток или на запад) и географическая долгота – угол между плоскостью искомого меридиана и плоскостью нулевого меридиана (см. рис.).

Чтобы отличать участки поверхности Земли, лежащие на одном и том же меридиане (то есть имеющие одинаковую долготу), пришлось ввести вторую координату – географическую широту. Это угол, который образует проведенная в данном месте Земли отвесная линия с плоскостью экватора. Термины «долгота» и «широта» дошли до нас от древних мореходов, которые описывали длину и ширину Средиземного моря.

Так появилась система географических координат на Земле, по аналогии с которой строится система небесных координат для светил (см. рис.). Используемое в астрономии понятие «небесная сфера» аналогична понятию «земной шар» и отличается от представлений древних учёных только тем, что мы принимаем вращение Земли, а не небесного свода. Используя небесные координаты, тесно связанные с географическими, человек совершал путешествия по Земле, открывая неизвестные страны и континенты. Однако наше повествование про путешествия по небу: сначала мысленные, а затем и настоящие. И начнем мы первое путешествие с того, что познакомимся с небесными координатами.

Чтобы отсчитывать небесные координаты, нужно иметь какие-нибудь точки и линии на небесной сфере. Введём их для горизонтальной системы координат. Первая точка – это наблюдатель, находящийся в центре небесной сферы. Возьмём нитку и привяжем к ней грузик. Полученный отвес показывает направление вертикальной линии в данном месте. Продлив эту линию, называемую отвесной, до пересечения с небесной сферой, над головой получим точку Зенит, а под ногами – точку Надир, которая недоступна взору наблюдателя. Плоскость, перпендикулярная отвесной линии и проходящая через наблюдателя, пересечёт небесную сферу по большому кругу, называемому горизонтом. Зрительно это место, где «земля с небом сходится».

Для определения положения светила на небе необходимо знать еще две координаты: А – азимут и h – его высоту над горизонтом. Таким образом, чтобы, зная азимут и высоту, определить местонахождение светила на небе, нужно встать лицом к югу, повернутся на угол А (азимут) по часовой стрелке (направо), поднять свой взор на угол h (высота) и увидеть то светило, координаты которого известны. Знание горизонтальных координат позволяет найти светило на небе. Но большое неудобство заключается в том, что суточное вращение небесной сферы приводит к быстрому и неравномерному изменению обеих координат со временем. Поэтому применяют экваториальную систему координат, связанную не с горизонтом, а с небесным экватором.

Экваториальная система координат также имеет свои точки и линии: ось мира, проходящую через полюсы мира P и P', небесный экватор, эклиптику. На небе легко найти Северный полюс мира. Это – Полярная звезда, вокруг которой вращается звёздное небо. Продлим мысленно линию, соединяющую Северный полюс мира и наблюдателя, до пересечения с небесной сферой в южном полушарии, и получим Южный полюс мира. Линия, соединяющая полюсы мира – ось мира, параллельна оси вращения Земли. Плоскость небесного экватора перпендикулярна оси мира и параллельна плоскости земного экватора. Из рисунка видно, что склонение d измеряется углом между небесным экватором и светилом, подобно географической широте.

Эклиптика – это воображаемая линия небесной сферы, по которой Солнце в течение года перемещается среди звёзд и пересекает небесный экватор два раза в год. Представление об эклиптике необходимо для выбора точки отсчёта для прямого восхождения. В день весеннего равноденствия (около 21 марта) Солнце пересекает небесный экватор в точке весеннего равноденствия. От неё ведется отсчёт координаты, называемой прямым восхождением a. Оно не меняется при суточном вращении звезд и вместе со склонением образует пару экваториальных координат, которые приводятся в астрономических календарях и каталогах.

Таким образом, небесная система координат строится по аналогии с земной на выборе некоторой плоскости в качестве начала отсчёта и на измерении углов при центре небесной сферы от заданных или выбранных условно точек. Имея представление о системе отсчета для небесных тел, можно изучать видимую невооруженным глазом Вселенную с помощью подвижной карты звездного неба, определять время восхода и захода светил, находить планеты среди звёзд.

(C) 2010. Берсенева Лидия Петровна (Свердловская область, г.Талица)