Экваториальная система координат не слишком сложна. Однако для людей, плохо знакомых с этим, поначалу это кажется довольно пугающим.
Есть ли простой способ объяснить это?
Система проецируется в небо
Представьте, что все звезды нарисованы внутри большого шара, и вы находитесь в центре шара. Воображаемый шар называется Небесной Сферой. Если Земля не блокирует нижнюю часть вашего обзора, а Солнце не делает голубое небо таким ярким, вы сможете смотреть на звезды в любом направлении.
Во-первых, вращение Земли заставляет воображаемый шар звезд двигаться вокруг неба. Если вы лежите на спине (в северном полушарии) головой на севере, звезды медленно скользят слева направо. Однако есть две точки, в которых звезды не движутся: эти две точки находятся прямо над северным и южным полюсами Земли. Эти две точки, спроецированные в небо, обозначены как Север, а Юг - как Небесные Полюса.
Затем земной экватор проецируется в небо и обозначается небесным экватором.
Наконец, сортировка расположения восток-запад (т.е. слева направо, если вы лежите на спине, направляйтесь на север), требует произвольного выбора: существует бесконечное количество кругов, которые можно представить нарисованными на небе. (Например, маленькие круги размером с луну, а также много гораздо больших кругов.) Самый большой круг, который вы можете нарисовать, называется «большой круг» из геометрии. Наведите указатель на Северный небесный полюс (над и под головой, если вы находитесь лицом к югу в северном полушарии) и проведите линию прямо на юг к горизонту, затем вниз под ногами через Южный небесный полюс и вернитесь на север. Небесный Полюс. Вы только что нарисовали один Великий Круг через Небесные Полюса по всей Небесной Сфере.
Но этот Большой Круг - просто один из бесконечного числа подобных. Можно начать с Северного Полюса и нарисовать Большой Круг немного влево или вправо. Таким образом, астрономы выбрали один конкретный Великий круг и обозначили одну сторону этого круга как «ноль градусов» - или «мы начнем измерять углы отсюда».
Итак, как мы используем эту систему?
«правое вознесение» измеряется вправо (слева направо, если вы находитесь лицом к югу в северном полушарии) от половины нулевого градуса этого выбранного большого круга. Итак, при правильном вознесении можно найти соответствующую половину большого круга. Для данного правильного восхождения у вас есть половина круга, выбранного от Северного небесного полюса до Южного небесного полюса. (Это называется линией равной долготы.)
«склонение» измеряется от небесного экватора. Небесный Экватор прорезает середину вашей линии долготы. От Небесного Экватора это 90 ° к северу (+) к Северному Небесному Полюсу и 90 ° к югу (-) к Южному Небесному Полюсу. Таким образом, мы можем измерять от + 90 ° (на север) до -90 ° (на юг) вдоль этой линии долготы от Небесного экватора. (Не путайте «положительные склонения»; склонение под углом 45 ° к северу от Небесного Экватора.)
Обратите внимание, что система не зависит ни от того, где вы стоите на Земле, ни от времени суток. Если у вас есть Правильное Вознесение и Склонение, у вас есть однозначное пятно, указанное на Небесной Сфере. Система на самом деле очень проста, но вращение (время суток) Земли и место вашего географического расположения также должны быть учтены.
Что сейчас над моей головой?
Лицом к югу (если вы находитесь в северном полушарии). Какова ваша широта - географически, как далеко вы находитесь на севере от экватора Земли? Если вы находитесь на 40 ° северной широты, то небесное склонение на 40 ° северной широты находится прямо над вашей головой. Склонение на 50 ° - это на 10 ° дальше на север от непосредственно над головой и т. Д. Но для каждого склонения у вас есть круг точек на небе, которые имеют одинаковое склонение. Круг сосредоточен вокруг небесных полюсов. Когда Земля вращается, она медленно вращается над головой. Примечание: если вы находитесь на экваторе, этот круг - просто небесный экватор, и это большой круг. По мере приближения к любому полюсу круг станет меньше. На полюсах этот круг сваливается в точку.
Правильное вознесение вы просто должны посмотреть вверх. Эта произвольно выбранная линия нулевой степени, кажется, вращается вокруг неба каждый день, когда Земля вращается. Кроме того, в течение года орбита Земли вокруг Солнца делает дополнительный видимый поворот неба. (То, что в середине зимы над головой, прямо под ногами в середине лета!) Итак, есть смещение - какое правильное восхождение стоит над головой в эту дату в полночь, и как далеко (в часах) мы находимся от полуночи прямо сейчас? Комбинируя эти два, вы можете выяснить, что такое Правильное Вознесение над головой в любое время и в любой день.
(потенциальные редакторы: я специально не использовал аббревиатуры для NCP, RA и т. д., поскольку это усложняет процесс изучения этого материала.)
Экваториальная система координат очень похожа на систему, используемую на глобусе или на картах. Чтобы указать точку на сфере или глобусе, вам нужно всего два числа. Это долготы и широты.
На земном шаре у вас есть долготы от -180º до + 180º и широты от -90º до + 90º. Южный полюс лежит на -90º широты, северный полюс на + 90º широты.
Небо использует ту же систему, спроецированную на воображаемую небесную сферу. Экватор неба находится в том же положении, что и земной экватор. Только проецируется на (бесконечно большую) сферу неба. Вы можете найти много очень хороших фотографий этого в Интернете.
Однако, поскольку Земля вращается, система координат неба также будет вращаться, если бы она была только синхронизированной проекцией. Таким образом, каждая звезда будет иметь координату, которая зависит от времени суток!
Чтобы решить эту проблему, экваториальная система координат фиксируется в точках равноденствия. Поскольку Земля наклонена, эклиптика (то есть земная орбита вокруг Солнца) имеет два пересечения с экватором неба. Это точки равноденствия. Солнце будет находиться там в дни весны и осени, когда день и ночь имеют одинаковую длину. Эти точки на сфере неба относительно фиксированы и хорошо подходят для закрепления системы координат.
Система координат неба не использует обозначения градусов для долготы и широты. Вместо этого мы используем термины «Правильное вознесение» (то есть долгота), который идет от 0 до 24 часов, как день на земле. И другой - склонение (то есть широта), которое идет от -90º до + 90º. Это похоже на традиционную систему координат Земли.
Таким образом, каждой неподвижной звезде можно присвоить координату в небе, которая не зависит от времени дня или года. Например, звезда Сириус (α CMa) имеет следующие координаты:
RA 06 ч. 45 м. 08,9173 с дек. −16 ° 42 ′ 58,017 ″
Они могут быть запрограммированы в компьютерные крепления телескопа, которые затем могут находить и отслеживать звезду, которая движется вместе с вращением Земли.
Это довольно упрощенное объяснение. Надо читать экваториальные крепления для телескопов, которые очень элегантно используют эту систему координат.
Самый простой способ думать об экваториальных координатах - это вытягивать линии широты / долготы (географическую систему координат, которую мы обычно изучаем в школе) в космос. Земной экватор становится небесным экватором, а северный и южный полюсы становятся северным и южным полюсами соответственно. Делая это, вы получаете довольно простой способ описать местоположение объекта в пространстве.
Каждое местоположение описывается парой координат:
1) Склонение (дек), которое измеряется в градусах (-90 для южного небесного полюса, 0 для небесного экватора и +90 для северного небесного полюса). Частичные степени обычно описываются в минутах (') и секундах (' '). Думайте о склонении как о широте.
2) Прямое восхождение (RA), которое обычно измеряется в часах, минутах и секундах. Думайте об этом как о земной долготе, вытянутой в пространство, тогда измерение в часах имеет немного больше смысла (часовые пояса). Вы также можете легко измерить его в градусах, где 1 час - это 15 градусов. RA измеряется от точки, где Солнце пересекает небесный экватор в мартовское равноденствие (расположенное в Рыбах).