Астрономия – наука об изучении небесных объектов и Вселенной как единой структуры.
Сферическая астрономия (или позиционная астрономия) является разделом астрономии, который изучает способы определения положения объектов на небосводе при наблюдении с Земли в определённый момент времени и в нужном месте.
В своей деятельности сферическая астрономия применят такие методы как математические приёмы сферической геометрии. Астрометрические измерения и проблемы редукции наблюдений также плотно связаны со сферической астрономией.
Основной задачей астрометрии является редукция наблюдений, что означает вычисление координат и скоростей небесных тел в определённой системе координат на заданный момент времени на основе произведённых наблюдений. Также астрометрия занимается такими теоретическими вопросами как установление небесных координат и систем отсчёта времени и переходов между ними.
Одной из частых задач сферической астрометрии является переход между различными системами небесных координат.
Основные понятия сферической астрономии
Основным понятием сферической астрономии является небесная сфера.
Под небесной сферой понимается представляемая в воображении сфера произвольного радиуса с центром в глазах наблюдателя. На неё проецируются видимые положения небесных объектов. Также на сфере отображаются системы координат. Самые распространённые системы координат это две горизонтальные, эклиптическая и галактическая.
Координаты небесных объектов, которые мы наблюдаем, подвержены влиянию различных факторов таких как:
- Собственное движение тела в пространстве
- Прецессия – явление, при котором момент импульса объекта меняет своё направление в пространстве в котором он перемещается.
- Нутация – так называют движение твёрдого тела особенностью ,которого будет изменение угла между осью собственного вращения тела и осью вокруг которой происходит прецессия.
- Рефракция – под данным термином понимается кажущееся изменение траектории движущегося небесного тела по причине преломления лучей в атмосфере Земли.
- Аберрация - данное понятие означает также мнимое небольшое изменение местоположения звезды вследствие влияния движения нашей планеты и конечности скорости света.
- Параллактическое смещение (параллакс) - так в астрономии называют смешение звёзд на небесном своде, которое можно наблюдать. Это перемещение вызвано перемещением наблюдателя в пространстве из – за вращения планеты Земля.
Прецессия и нутация в результате своего воздействия ведут к глобальным смещениям систем небесных координат.
Рефракция, аберрация, параллакс и кроме того отклонение света гравитационным полем приводят в свою очередь к небольшим изменениям видимых координат по ходу времени.
В свою очередь устранение или редукция изменений ведет в результате к получению координат тел к топоцентрической системе координат. Эта система связана с тем, кто наблюдает в момент исследования. Направление осей данной системы координат задано положением наблюдателя на поверхности Земли.
Главные элементы сферической астрономии
Главными элементами сферической астрономии являются системы координат и время. Чтобы указать местонахождение астрономических объектов, применяется экваториальная система координат. Эта система основана на проекции экватора на небесную сферу.
При этом положение нужного объекта определяется такими показателями как: его прямым восхождением (α) и склонением (δ). Итогом анализа полученных данных, а также широты и местного времени, становится возможность установить положение объекта в горизонтальной системе координат, то есть установить высоту и азимут объекта.
Координаты звёзд и галактик заносятся в специальные каталоги. В данных каталогах указывается положение объекта в конкретное время (в основном указывается год). Такое время называют эпохой каталога.
В результате именно подобные каталоги процедур измерений и редукции наблюдений приводят к установлению системы координат на практике.
В тоже время влияние таких процессов как прецессии, нутации, а также собственные движения астрономических объектов ведут к изменению со временем координат небесных тел.
Периодические издания специальных редакций каталогов небесных тел несколько компенсирует постоянные изменения координат астрономических объектов.
Что бы узнать и установить позиции Солнца и планет специалисты используют в своей работе астрономические эфемериды.
Астрономическими эфемеридами называют таблицы значений, с помощью которых можно установить положение астрономических объектов в конкретное время. Такие таблицы рассчитываются специальными методами небесной механики.
Сферическая астрономия на практике
Сферическая астрономия является основой для астрономии и может применяться в различных областях астрономического знания.
Фундаментальная астрономия использует сферическую астрономию для определения параметров небесных систем координат и шкал времени. Также происходит уточнение параметров редукции и составление систем астрономических постоянных.
Прикладная астрономия использует возможности сферической астрономии для процесса решения повседневных задач по навигации. Так определяются координаты наблюдателя, как в космосе, так и на Земле.
Развитие астрономической науки в целом, и сферической астрономии в частности, привели к множеству открытий. Остановимся на некоторых научных свершениях последнего века.
Так наблюдения движения Луны и Солнца и сравнение их результатов с древними записями, привели к обнаружению замедления вращения нашей планеты.
В настоящее время развитие науки и техники привело к резкому повышению качества наблюдений и выводов.
Применение таких методов как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами, лазерная дальнометрия и т. д. привело к закартированию гравитационного поля Земли, измерению эффекта влияния гравитационного поля на скорость хода часов. Кроме того, отметим развитие и повсеместное использование глобальных спутниковых систем навигации, таких как GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система).
