Небесна сфера. Основні лінії і точки небесної сфери

Небесні світила — проекції космічних тіл на небесну сферу. Завдяки величезній віддаленості від Землі небесні світила здаються такими, ніби вони знаходяться на однаковій відстані від спостерігача. Необхідність пояснення видимого руху і визначення положення світил призвела до виникнення поняття небесної сфери.

Небесною сферою називається уявна допоміжна сфера довільного радіуса, на яку проектуються усі світила так, як їх бачить спостерігач у визначений момент часу з визначеної точки простору.

Верхня точка перетинання небесної сфери із прямовисною лінією, що проходить через її центр, називається зенітом (Z), нижня точка — надиром (Z'). Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії, називається математичним, чи істинним, горизонтом (рис.5.)

Десятки тисяч років тому було помічено, що видиме обертання сфери відбувається навколо деякої невидимої осі. Насправді видиме обертання неба зі сходу на захід є наслідком обертання Землі із заходу на схід.

Рис. 5. Небесна сфера: «канонічне» зображення в площині небесного меридіана

Діаметр небесної сфери навколо якого відбувається її обертання, називається віссю світу. Вісь світу збігається з віссю обертання Землі. Точки перетинання осі світу з небесною сф ерою називаються полюсами світу

Рис. 6. Небесна сфера: геометрично правильне зображення в ортогональній проекції

Кут нахилу осі світу до площини математичного горизонту (висота полюса світу) дорівнює куту географічної широти місцевості.

Велике коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу, називається небесним екватором (QQ').

Велика окружність, що проходить через полюси світу і зеніт, називається небесним меридіаном (PNQ'Z'P'SQZ).

Площина небесного меридіана перетинається з площиною математичного горизонту по прямій полуденній лінії, що перетинається з небесною сферою у двох точках: півночі (N) і півдня (S).

Північний полюс світу знаходиться в сузір’ї Малої Ведмедиці, у 0, 51° від зорі α Малої Ведмедиці, що називається «Полярна зоря». Південний полюс світу знаходиться в малопомітному сузір’ї Октанта. Близькість Полярної зорі до Північного полюса світу дозволяє орієнтуватися й визначати широту місцевості за спостереженнями Полярної зорі.

Видимий річний рух Сонця на тлі зір відбувається по великій окружності небесної сфери — екліптиці (рис. 7).

Напрямок цього повільного руху (близько 1° у добу) протилежний до напрямку добового обертання Землі.

Вісь обертання Землі має постійний кут нахилу до площини обертання Землі навколо Сонця, що дорівнює 66°33'. Цей кут е між площиною екліптики і площиною небесного екватора для зем­ного спостерігача становить: ε = 23°26'25, 5".

Рис. 7. Положення екліптики на небесній сфері

Точки перетинання екліптики з небесним екватором називаються точками весняного (γ) і осіннього (Ω) рівнодення. Точка весняного рівнодення знаходиться в сузір’ї Риб (донедавна — у сузір’ї Овна), дата весняного рівнодення — 20(21) березня. Точка осінньо­го рівнодення знаходиться в сузір’ї Діви (донедавна в сузір’ї Тере­зів); дата осіннього рівнодення — 22(23) вересня.

Точки, що відстоять на 90° від точок весняного рівнодення, називаються точками сонцестоянь. Літнє сонцестояння припадає на 22 червня, зимове сонцестояння — на 22 грудня.

Наступний етап уроку присвячений початку формування системи понять про космічні і небесні явища.

Студенти повинні засвоїти, що умови видимості світил залежать від положення спостерігача на поверхні Землі і від часу спостережен­ня; виклад цього матеріалу слід супроводжувати відповідними демонстраціями на моделі небесної сфери.