Xreferat.com » Рефераты по авиации и космонавтике » Системы небесных координат

Системы небесных координат

Географическая система координат. Географическая система координат предназначена для определения места положения какой-либо точки на поверхности Земли. Для этого земной шар мысленно окутывают координатной сеткой (рис. 1.), которая очерчивает на поверхности планеты круги. Круг наибольшего диаметра, перпендикулярный оси NS вращения Земли, называют экватором, а малые круги, параллельные экватору - параллелями. Круги, перпендикулярные экватору и проходящие через северный и южный географические полюса планеты, называют меридианами. Начальной параллелью принято считать экватор, а начальным меридианом - тот меридиан, который проходит через Гринвичскую обсерваторию (Англия). Географическая система координат позволяет однозначно определить положение любой точки на поверхности планеты при помощи двух координат - широты Системы небесных координат и долготы Системы небесных координат.

Системы небесных координат

Рис. 1

Географической долготойСистемы небесных координат называется двугранный угол Системы небесных координат между плоскостью Системы небесных координат нулевого меридиана и плоскостью Системы небесных координат меридиана (рис. 2), проходящего через данную точку М земной поверхности. В астрономии принято отсчитывать долготы к востоку от начального меридиана (т. е. в сторону суточного вращения Земли) в пределах от 0° до 360° или от 0Системы небесных координат до 24Системы небесных координат. Однако, допускается отсчёт долготы от 0° до +180° (или от 0Системы небесных координат до +12Системы небесных координат) к востоку (восточная долгота) и от 0° до -180° к западу (западная долгота) от нулевого меридиана.

Астрономической (или географической) широтой Системы небесных координат называется угол Системы небесных координат между плоскостью экватора и отвесной линией Системы небесных координат в данной точки поверхности Земли. Отсчитывают широты от 0° до 90° в северном полушарии и 0° до -90° в южном полушарии.

Поскольку земной шар представляет собой эллипсоид вращения и масса по объёму земного шара распределена не равномерно, то отвесная линия Системы небесных координатможет не совпадать с нормалью к касательной плоскости в данной точке поверхности планеты. Поэтому иногда, помимо астрономической широты, приходится различать ещё геодезическую и геоцентрическую широты.

Геодезической широтой Системы небесных координат называется угол Системы небесных координат между плоскостью земного экватора и отвесной линией Системы небесных координат в данной точки поверхности Земли (рис.3).

Геоцентрической широтой (обозначения не имеет) называется угол Системы небесных координат между плоскостью экватора и отвесной линией Системы небесных координат в данной точки поверхности Земли.

Разность между геоцентрической и астрономической широтами на полюсах и на экваторе равна нулю, а в других точках планеты не превышает Системы небесных координат.

Геоцентрическую широту Системы небесных координат можно вычислить по следующей формуле:

Системы небесных координат, (1)

где

Системы небесных координат.

В этой формуле Системы небесных координат - астрономическая широта, а Системы небесных координат - сплюснутость Земли.

Радиус-вектор R можно определить по формуле

Системы небесных координат, (2)

где а - экваториальный радиус Земли.

В 1976 г. Международным астрономическим союзом (МАС) были приняты следующие значения параметров земного эллипсоида:

а=6 378 140 м, b=6 356 755 м, Системы небесных координат=1 : 298,257.

С учётом этих данных формулы (1) и (2) принимают вид:

Системы небесных координат, (3)

Системы небесных координат. (4)


СИСТЕМЫ НЕБЕСНЫХ КООРДИНАТ.


Элементы небесной сферы. Небесной сферой называется некоторая сфера произвольного и достаточно большого радиуса, проведённая из точки наблюдения. Существует несколько способов графического представления небесной сферы, отличающихся друг от друга лишь набором параметров, необходимых для решения тех или иных задач.

Небесным меридианом называется большой круг Системы небесных координат небесной сферы, проходящий через отвесную линию и ось мира. Из соображений удобства принято небесный меридиан изображать в плоскости листа бумаги.

Отвесной (или вертикальной) линией называется линия Системы небесных координат, параллельная или совпадающая с направлением нити отвеса и проходящая через глаз наблюдателя О (центр небесной сферы). Точки пересечения отвесной линии с небесной сферой называются зенитом Системы небесных координат(точно над головой наблюдателя) и надиром Системы небесных координат (точка, диаметрально противоположная точке зенита).

Системы небесных координат

Рис. 4

Математическим (или истинным) горизонтом называется большой круг Системы небесных координат небесной сферы, перпендикулярный отвесной линии.

Осью мира Системы небесных координат называется ось, вокруг которой происходит кажущееся вращение небесной сферы.

Небесным экватором Системы небесных координат называется большой круг небесной сферы, перпендикулярный оси мира Системы небесных координат.

Плоскостью эклиптики называется плоскость орбиты Земли, то есть плоскость, перпендикулярная оси вращения планеты. Плоскость эклиптики составляет с плоскостью небесного экватора угол 23°26’, который вследствие прецессии земной оси вращения периодически изменяется в незначительных пределах.

Горизонтальная система координат. Основными параметрами горизонтальной системы координат (рис. 5) являются круг высоты, отвесная линия и плоскость истинного горизонта.

Кругом высоты (или вертикальным кругом или вертикалом) называется большой круг Системы небесных координат небесной сферы, проходящий через зенит, надир и данное светило М. Координатами светила в горизонтальной системе координат являются высота и азимут.

Системы небесных координат

Рис. 4

Высота Системы небесных координат светила над горизонтом определяется величиной центрального угла Системы небесных координат между плоскостью истинного горизонта и направлением на светило М. Измеряется высота от 0° до 90° в северном полушарии и 0° до -90° в южном полушарии. Высота светила над горизонтом может быть выражена зенитным расстоянием этого светила, т. е. величиной центрального угла Системы небесных координат между отвесной линией и направлением на светило М. Зенитное расстояние отсчитывается от точки зенита вдоль вертикала, проходящего через данное светило М от 0° до 180° (или от 0Системы небесных координат до 12Системы небесных координат). Понятно, что высота светила и его зенитное расстояние связаны между собой простым соотношением:

Системы небесных координат. (5)

Малый круг небесной сферы, параллельный истинному горизонту и проходящий через данное светило М, называется альмукантаратом. Все светила одного и того же альмукантарата имеют одну и ту же высоту над горизонтом. Для того, чтобы окончательно определить положение данного светила, используется вторая координата - азимут.

Астрономическим азимутом А светила называется угловое расстояние Системы небесных координат, отсчитываемое вдоль плоскости истинного горизонта от точки юга S до вертикала, проходящего через данное светило M. Обычно азимут отсчитывают в сторону запада (в сторону суточного вращения небесной сферы) от 0° до 360° (или от 0Системы небесных координат до 24Системы небесных координат). Это - астрономический азимут. Однако, в геодезии принято пользоваться геодезическим азимутом Системы небесных координат, отсчитываемым от точки севера Системы небесных координат в пределах от 0° до 180° (или от 0Системы небесных координат до 12Системы небесных координат) к западу (западный азимут) и от 0° до -180° (или от 0Системы небесных координат до -12Системы небесных координат) к востоку (восточный азимут). Между астрономическим и геодезическим азимутами имеет место очевидное соотношение:

Системы небесных координат. (6)


Экваториальные системы координат. Различают две экваториальные системы координат, которые отличаются друг от друга лишь одной из координат. Каждая из экваториальных систем может быть получена путём поворота горизонтальной системы координат вокруг её центра на угол Системы небесных координат (Системы небесных координат - астрономическая широта пункта наблюдения). При этом все элементы горизонтальной системы отобразятся в совершенно аналогичные элементы экваториальных систем координат: отвесная линия Системы небесных координат перейдёт в ось мира Системы небесных координат, плоскость истинного горизонта Системы небесных координат - в плоскость небесного экватора Системы небесных координат, а круг высоты Системы небесных координат заменится кругом склонений Системы небесных координат (рис. 6).

Системы небесных координат

Рис. 4

Первой координатой светила Системы небесных координат на небесной сфере в обеих экваториальных системах координат является склонение или полярное расстояние. Второй координатой является часовой угол (в первой экваториальной системе координат) или прямое восхождением (во второй экваториальной системе координат).

Склонением Системы небесных координат называется центральный угол Системы небесных координат, отсчитываемый вдоль круга склонений от плоскости небесного экватора до направления на светило М. Склонение отсчитывается от 0° до 90° в северном полушарии и от 0° до -90° в южном. Склонение может быть заменено полярным расстоянием р, т. е. центральным углом Системы небесных координат, отсчитываемым вдоль круга склонений от северного полюса мира до направления на светило. Полярное расстояние измеряется от северного полюса мира к южному в пределах от 0° до 180° (или от 0Системы небесных координат до 12Системы небесных координат). Между склонением и полярным расстоянием очевидна простая связь:

Системы небесных координат. (7)

Малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору, называется суточной (или небесной) параллелью. Понятно, что все светила, имеющие одно и то же склонение, лежат на одной суточной параллели.

Часовым углом t называется угловое расстояние, отсчитываемое вдоль небесного экватора от верхней его точки до круга склонений, проходящего через данное светило. Часовой угол отсчитывается в сторону запада (т. е. в сторону суточного вращения небесной сферы) от 0° до 360° (или от 0Системы небесных координат до 24Системы небесных координат).

Прямым восхождением Системы небесных координат светила называется угловое расстояние, отсчитываемое вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонений, проходящего через данное светило. Прямое восхождение отсчитывается в сторону востока от 0° до 360° (или от 0Системы небесных координат до 24Системы небесных координат).


ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ

ЭКВАТОРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

Небесный меридиан Системы небесных координат

Небесный меридиан Системы небесных координат

Точки зенита Системы небесных координат и надира Системы небесных координат

Точки северного Системы небесных координат и южного Системы небесных координат полюсов мира

Отвесная линия Системы небесных координат

Ось мира Системы небесных координат

Точки севера Системы небесных координат и юга Системы небесных координат

Нижняя Системы небесных координат и верхняя Системы небесных координат точки небесного экватора

Плоскость истинного горизонта Системы небесных координат

Плоскость небесного экватора

Вертикал Системы небесных координат

Круг склонений Системы небесных координат

Высота светила над горизонтом Системы небесных координат

Склонение Системы небесных координат

Зенитное расстояние Системы небесных координат

Полярное расстояние Системы небесных координат

Астрономический азимут Системы небесных координат

Часовой угол Системы небесных координат



ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ

ПЕРВАЯ ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ

ВТОРАЯ ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ


Первая

координата

Высота: h=Системы небесных координат h=Системы небесных координат

Склонение:

d=Системы небесных координат d=Системы небесных координат

Склонение:

d= Системы небесных координат

d=Системы небесных координат


Зенитное расстояние: Z=Системы небесных координат

Полярное расстояние:

p=Системы небесных координат

Полярное расстояние:

p=Системы небесных координат

Вторая

координата

Астрономический азимут: А=Системы небесных координат

(к западу)

Часовой угол:

t=Системы небесных координат

t=Системы небесных координат

(к западу)

ѕ

Геодезический азимут: А’=Системы небесных координат

(к востоку)

ѕ

Прямое восхождение:

a=Системы небесных координат a=Системы небесных координат

(к востоку)


Эклиптическая система координат. Эклиптическая система координат (рис. 7) может быть получена из экваториальной системы путём мысленного его поворота вокруг центра небесной сферы на угол 23°26’ (угол наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики (плоскости земной орбиты)). При этом аналогом оси мира становится ось эклиптики, а аналогом плоскости небесного экватора - плоскость эклиптики. Точки Системы небесных координат и Системы небесных координат, в которых ось эклиптики пересекает небесный меридиан, называются северным и южным полюсами эклиптики соответственно. Точки пересечения эклиптики с плоскостью небесного экватора называются точками весеннего равноденствия (точка, в которой Солнце переходит из южного полушария в северное) и осеннего равноденствия (точка, в которой Солнце переходит из северного полушария в южное). Точки, отстоящие от равноденственных на 90° называются точками летнего (Системы небесных координат) и зимнего (Системы небесных координат) солнцестояния. Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы эклиптики и светило, называется кругом астрономической широты. Координаты светила в эклиптической системе координат определяются астрономической широтой и астрономической долготой.

Системы небесных координат

Рис. 4

Астрономической широтой называется угловое расстояние от плоскости эклиптики до светила, отсчитываемое вдоль круга широты. Астрономическая широта отсчитывается от 0 до 90° в северном полушарии и от 0 до -90° - в южном.

Астрономической долготой называется угловое расстояние от точки весеннего равноденствия до круга широты данного светила. Отсчитывается астрономическая долгота вдоль плоскости эклиптики в сторону видимого годичного движения Солнца от 0 до 360°.

Светила, расположенные на одном круге широты, имеют одинаковые астрономические долготы.

Галактическая система координат.

Галактическим экватором называется большой круг GСистемы небесных координат небесной сферы (рис. 8), наиболее близкий к средней линии Млечного Пути. Положение галактического экватора задаётся экваториальными координатами его северного полюса Г, то есть точки, отстоящей на 90° от всех точек галактического экватора и находящейся в северном полушарии небесной сферы. Диаметрально противоположная точка Системы небесных координат называются южным галактическим полюсом.

Кругом галактической широты светила называется большой круг небесной сферы Системы небесных координат, проходящий через галактические полюсы и через светило М.

Восходящим узлом галактического экватора на небесном экваторе называется точка пересечения небесного экватора с галактическим экватором, где Млечный Путь переходит из южного полушария в северное, если при этом идти против часовой

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: