Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Мореходная астрономия

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис
Все предметы / Астрономия / Мореходная астрономия
Мореходная астрономия

Небесная сфера. Основные элементы и точки

Определение 1

Сферой небес называется условная сфера со случайным радиусом, на поверхность которой могут быть спроецированы космические объекты. Центром этой сферы принято считать условный глаз человека, осуществляющего наблюдения, положение наблюдателя можно отнести к произвольной земной точке, как на поверхности, так и в центре. Обращение небесной сферы, для её созерцателя, показывает суточный ход звёзд по небу.

Основные элементы небесной сферы:

  1. Отвесная линия. Линия, пересекающая центральную точку сферы небес, и совпадающая с направлением шнура отвеса, удерживаемого наблюдателем. Образует точки: зенит (над созерцателем) и надир (под созерцателем).
  2. Астрономический горизонт - круг сферы небес с наибольшим размером, направленный перпендикулярно вертикальной линии. Создаёт полусферы: видимую (вершина в зените) и невидимую (вершина в надире).
  3. Вертикал - большой полукруг, который проходит через светило, а у сферы через надир и зенит. Малый круг, с плоскостью параллельной горизонту – альмукантарат.
  4. Виртуальная прямая, пересекающая мировой центр - ось мира. Даёт мировые полюса (северный и южный).
  5. Большой круг, плоскость которого расположена перпендикулярно мировой оси, проходящий сквозь центр небес - небесный экватор. Он образует полушария (северное и южное).
  6. Большому кругу, касающемуся мировых полюсов и звезды, присвоено название круга склонения светила.
  7. Параллельному экваториальной плоскости малому кругу присвоен термин суточной параллели.
  8. Точки пересечения экваториальной линии и астрономического горизонта - точки востока и запада. Первым вертикалом именуется высотный полукруг, который проходит сквозь точку, расположенную на востоке.
  9. Большой круг, имеющий плоскость, касающуюся линии отвеса и мировой оси - небесный меридиан, даёт восточное и западное полушария.
  10. Прямая, где происходит пересечение плоскостей, принадлежащих небесному меридиану и астрономическому горизонту - полуденная линия. Полуденная линия и небесный меридиан, пересёкшись с астрономическим горизонтом, создают точки севера и юга.
  11. Большой круг сфероида, на коем наблюдается годовой ход Солнца, назван эклиптикой.
  12. Местам, где пересеклись, эклиптика и небесный экватор даны названия точек весеннего и осеннего равноденствия. Линия равноденствий - объединяющая равноденственные точки прямая линия. На линии, перпендикулярной равноденственной линии лежат точки летнего и зимнего солнцестояния. Диаметр сферы небес, расположенный перпендикулярно эклиптической плоскости, это - ось эклиптики. Эклиптическая кривая имеет северный и южный полюса.

Сфера небес. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Сфера небес. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Сферические координатные системы

Горизонтальная координатная система. В горизонтальной координатной системе «звания» главных кругов принадлежат астрономическому горизонту и вертикалу, а главным направлением следует считать линию отвеса.

Горизонтальная координатная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Горизонтальная координатная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Часть вертикала, проходящая сквозь звезду, есть вертикал светила. Если вертикал в точках $E$ и $W$ пересекает астрономический горизонт то, это - первый вертикал. Дуга звёздного вертикала, которую измерили от горизонтальной плоскости до местоположения объекта - высота звезды ($h$). Альмукантарат звезды - альмукантарат, пересекающий тело звезды ($A$). Для сферического угла точки зенита, заключенного промеж вертикала и наблюдательного меридиана, применяется понятие азимута звезды. Мореходная астрономия имеет три способа азимутного исчисления:

  • Круговой, диапазон азимута 0-360º.
  • Полукруговой, диапазон азимута 0-180º.
  • Четвертной, диапазон азимута 0-90º.

Экваториальная координатная система № 1. Главным направлением в данной системе является мировая ось, главными кругами принято считать экватор небес и наблюдательный меридиан, в качестве вспомогательного круга принимается звёздная параллель.

Экваториальная координатная система №1. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 3. Экваториальная координатная система №1. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

У дуги звёздного меридиана есть определение - склонение звезды $δ$. Исходя из нахождения звезды в том или ином полушарии, склонение может быть северным или южным. Для дуги звёздного меридиана между полюсом и звездой в пределах 0…180° дано наименование - полярное расстояние. Часовым углом светила t называется Сферическому углу, образованному мировым полюсом и наблюдательным меридианом в его полуденной части, дано название часового угла звезды (t).

Экваториальная координатная система № 2. В этой системе положение звезды задаётся с помощью склонения и прямого восхождения (дуги экватора небес от точки весеннего равноденствия до звёздного меридиана, измеряемой в направлении солнечного годового хода).

Экваториальная координатная система №2. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Экваториальная координатная система №2. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Эклиптическая координатная система. У данной системы главное направление - эклиптическая ось, главный круг - эклиптическая земная плоскость и плоскость широтного круга точки весеннего равноденствия. Место звезды устанавливается по астрономическим широтам и долготам. Вращения сферы небес и расположение созерцателя, не влияют на координаты звёзд в этой системе.

Эклиптическая координатная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 5. Эклиптическая координатная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Астрономические инструменты мореплавания

Средства контроля времени. Разрешение вопросов навигации на морских судах предполагает наличие на них инструментария для измерения времени. Обслуживание навигации обеспечивают приборы, имеющие точность в диапазоне 0,5-1 с (точное или, так называемое, эталонное время), а эксплуатацию можно обеспечить, имея точность 10-60 с (приблизительное, судовое время). Измеряют и сохраняют точное время с помощью хронометров (механи¬ческих и кварцевых), воспроизведение времени осуществляется за счет палубных часов и секундомеров. Для воспроизведения судового времени имеются судовые часы (механические и электрические).

Звёздный глобус. Это наименование дано прибору, являющемуся макетом сферы небес, и необходимому в приблизительном решении астрономических задач мореплавания.

Звездный глобус применяется в основном для ответа на задачи трёх типов:

  • опознание небесного объекта,
  • определение высоты и альмукантарата космического тела,
  • нахождение времени появления объекта в определённом месте.
Замечание 1

Недостатки звёздного глобуса заключены в его определённой громоздкости и затруднённости эксплуатации. Поэтому вместо него, довольно часто, используются бортовые карты неба и опознаватели звезд.

Навигационный секстант. Наименование секстанта носит угломерный прибор, устроенный на основе схемы отражения и служащий для фиксации величин углов между небесным объектом и точкой наблюдения. С помощью секстанта определяются координаты местоположения морских судов. Секстант имеет систему оптики с двумя зеркалами (призмами). Поворот зеркала позволяет увидеть два объекта сразу и, тем самым, определить угол между ними.