Звезды кажутся нам одинаково удаленными. Недаром в древности считали, что все они расположены на хрустальной сфере...

Концепция небесной сферы помогает разобраться в звездном хаосе.

Для удобства измерений, для решения практических задач по определению положения звезд, движения планет и т.п. в астрономии используется понятие небесной сферы.

Небесная сфера – это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель.

Свойства небесной сферы

• угловые измерения на сфере не зависят от ее радиуса.
• Центр небесной сферы выбирается произвольно. Для каждого наблюдателя – свой центр, а наблюдателей может быть много.
• На небесную сферу проецируются звезды, Светила (Солнце и Луна), и планеты. 

На небесной сфере рассматривают лишь угловые расстояния. Угловое расстояние между двумя точками сферы – это угол между лучами, исходящими в направлении двух этих точек из глаза наблюдателя.

Приняты следующие единицы угловых расстояний:

радиан – центральный угол, соответствующий дуге, длина которой равна ее радиусу. В 1 радиане 57 град 18 сек .

градус – центральный угол, соответствующий 1/360 части окружности. Один дуговой градус 1° = 4 мин времени

час – центральный угол, соответствующий 1/24 части окружности. 1h = 15°;

1 минута в часовой мере равна 15 дуговым минутам, 1 секунда в часовой мере равна 15 дуговым секундам: 1m = 15 min;, 1s = 15"

На небе есть звезда, называемая Полярной звездой, вокруг которой в течение суток вращаются другие звезды. В чем причины этого вращения?

Все дело в том, что Земля вращается вокруг своей оси. Ось вращения Земли практически не меняет направления в пространстве. Вращение Земли вызывает у наблюдателя иллюзию вращения небесной сферы. Любой наблюдатель видит лишь половину небесной сферы, другая половина от него заслоняется земным шаром.;

Небесная сфера выглядит для нас так, словно вращается вокруг оси РР'. Ось мира пересекает небесную сферу в точках Р и Р' – полюсах мира.

Северный полюс мира Р – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке.

Южный полюс мира Р' – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит против часовой стрелки.;

Что - то типа юлы с переменным полюсом. (Вы же помните юлу в детстве.. Как сливались полосы на ее боках... Калейдоскоп!);

Луна и Солнце своим притяжением стремятся повернуть ось планеты: возникает явление прецессии. Ось Земли вращается относительно далеких звезд, делая полный оборот примерно за 26 тысяч лет (т.н. платонический год). При этом она описывает окружность радиусом 23,5° с центром в полюсе эклиптики, находящимся в созвездии Дракона. Прецессия впервые была обнаружена во II до н.э. Гиппархом, который нашел, что координаты звезд несколько изменились по сравнению с теми, что были сто лет назад.

13 тысяч лет назад полюс мира указывал на Вегу. На территории Восточно-европейской равнины можно было увидеть Центавр и Южный Крест. Дальше "титул" Полярной поочередно присваивался звездам из созвездия Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами. Альфа Малой Медведицы стала Полярной звездой в 1100 году, а мысленное продолжение оси Земли будет на кратчайшем угловом расстоянии от нее в 2100 году. Ближе к 3200 году Полярными станут звезды созвездия Цефей, затем они уступят первенство Денебу и Веге, в шестой раз за историю человечества.

Точки на сфере - где что?

Важнейшими большими кругами на небесной сфере являются:

• математический горизонт;
• небесный экватор;
• эклиптика;
• небесный меридиан.

Отвесная линия пересекает поверхность небесной сферы в двух точках: в верхней Z – зените – и в нижней Z' – надире.

Рассмотрим подробнее:

Математический горизонт – большой круг на небесной сфере (изображена фиолетовым цветом), плоскость;М.Г. перпендикулярна отвесной линии (на рисунке - красная линия, вертикальная линия от Зенита до надира)

Точка N математического горизонта называется точкой севера, точка S – точкой юга. Линия NS – называется полуденной линией.;

Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в точках востока E и запада W. (изображен белым цветом)

Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р', надир Z'.

Эклиптика – видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере. (Такая себе - желтая плоскость на рисунке).

Перемещение Солнца по эклиптике вызвано годовым движением Земли вокруг Солнца. Центр солнечного диска пересекает небесный экватор два раза в году – в марте и в сентябре.

Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия. Они обозначаются значками Созвездий - Овна и Весов . Через точку весеннего равноденствия Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное (21 марта). Через точку осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное (21 сентября).

Точка летнего солнцестояния – находится в знаке Рака. В ней имеет максимальное склонение δ = +23°26 (22 июня). Точка зимнего солнцестояния – находится в знаке Козерога. В ней Солнце имеет минимальное склонение δ = –23°26; (22 декабря). Дни солнцестояния, как и дни равноденствия, могут меняться. Связано это с тем, что в году не 365 суток, а немного больше.

Точки солнцестояния отстоят от точек равноденствия на 90°.

Несколько лет назад, ко мне обратились археологи с вопросом "Можно ли вычислить день закладки древнего храма, обнаруженного раскопками." Известно было, что центральная ось храма ориентирована по некоторым углом к точке востока. И, зная то, что изложено выше, вполне можно высчитать день.