Астрономические компасы

Элементы небесной сферы и координаты светил

В астрономии звездное небо изображается в виде окружающей наблюдателя вращающейся небесной сферы произвольного ради­уса, на внутренней поверхности которой расположены звезды. От­весная линия пересекает сферу в точках Z (зенит) н Z (надир). Плоскость, перпендикулярная отвесной линии ZZ, называется истинным горизонтом.

Небесная сфера вращается вокруг оси мира РР (рис. 204) точки Р и Pi—северный и южный полюсы мира. Большой круг PZPZ{ называется небесным меридианом или мери­дианом наблюдателя. Он пересекает истинный горизонт в двух точках: N — точке севера nS — точке юга. Точки Е и W — точ­ки востока и запада.

За направление вращения небесной сферы принято кажущееся направление вращения небесных светил, когда наблюдатель на­ходится на Земле. В действительности же вращается Земля. По-

Азимут светила А есть угол между плоскостью мериди­ана наблюдателя и плоскостью, проходящей через отвесную линию ZZ, и светило С. Эта плоскость называется вертикалом све­тила. Азимут определяется дугой NESK, характеризующей по­ложение вертикала светила С относительно меридиана наблюда­теля. Изменяется от 0 до 360°, отсчитывается от точки севера N в восточном направлении.

Иногда вместо высоты светила измеряют зенитное расстояние светила ZC, обозначаемое буквой Z, причем Z=90°—h.

Вследствие вращения небесной сферы каждое светило описыва­ет малый круг вокруг оси мира в течение суток. Эти круги назы­ваются небесными параллелями.

Особенностью горизонтальных координат является то, что они непрерывно и притом неравномерно (непропорционально времени) изменяются в течение суток.

В экваториальной системе координатами светила С явля­ются склонение светила 6 и часовой угол светила t.

На рис. 204, б показана экваториальная система координат. Плоскость проходящая через центр сферы и перпендикулярная оси мира, называется небесным экватором. Большой круг, проходящий через ось мира и светило, называется кругом склонения светила.

Склонением светила б называется угол между плоско­стью небесного экватора и направлением на светило. Изменяется от 0 до ±90°; положительное направление северное.

Часовым углом светила называется угол между плоско­стью меридиана наблюдателя и плоскостью круга склонений. Изменяется от 0 до 180°, отсчитывается от точки юга небесного экватора Q в западном и восточном направлениях.

Положение круга склонения светила может быть определено и относительно точки весеннего равноденствия. Дуга а называется прямым восхождением светила и обозначается буквой «.

Как склонение, так и прямое восхождение светила не изменя­ются при вращении небесной сферы, а часовой угол изменяется пропорционально времени.

В сферической тригонометрии имеются формулы, устанавли­вающие функциональную связь между координатами А и h гори­зонтальной системы и координатами б, t и а экваториальной си­стемы.

Как уже отмечалось, видимое движение светил по небесной сфере происходит с зостока на запад по небесным параллелям. Наблюдателю, находящемуся в средних шпротах, кажется, что светила движутся по параллелям, наклоненным к плоскости истин­ного горизонта. С экватора светила кажутся движущимися по параллелям, перпендикулярным плоскости горизонта, а с полюса— по кривым, параллельным плоскости экватора, т. е. по параллелям.

Высота светила достигает максимальной величины на мери­диане наблюдателя; эта высота называется меридиональ­ной, а место светила на меридиане—верхней кульмина­цией светила; противоположная точка называется нижней кульминацией.

При измерении времени различают звездное и солнечное время.

Звездным временем называется часовой угол точки ве­сеннего равноденствия. Единицей звездного времени являются звездные сутки, которые равны промежутку времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего рав­ноденствия. Звездное время отсчитывается от южной точки небес­ного экватора к западу вдоль экватора. Звездное время обознача­ется буквой 5 и равняется S = a-H, где a — прямое восхождение звезды, а t — часовой угол светила. Звездное время позволяет определять положение всех небесных светил относительно небесно­го меридиана места и горизонта.

В обыденной жизни людям удобнее пользоваться солнечным временем, так как оно связано с чередованиями дня и ночи.

Солнечным (истинным) временем называется часовой угол Солнца. Истинными солнечными сутками является промежуток вре­мени между двумя последовательными верхними кульминациями центра Солнца. За начало истинных солнечных суток принимает­ся полдень. Сутки (как звездные, так и солнечные) делятся на часы, минуты и секунды.

Непостоянство продолжительности истинных суток не позво­ляет использовать их в качестве единицы времени. Поэтому на практике пользуются средним солнечным временем, которое изме­ряется часовым углом «среднего Солнца», т. е. в предположении равномерного движения Солнца по небесному экватору в том же направлении, в котором «истинное Солнце» движется по эклиптике.

Средние сутки равны промежутку времени между двумя после­довательными одинаковыми кульминациями среднего Солнца. На­чалом средних суток местного времени условились считать пол­ночь. Так как местное время меняется от меридиана к меридиану, то во всех странах принят поясной счет времени.

В Советском Союзе поясной счет времени был узаконен декре­том Совета Народных Комиссаров в 1919 г., по которому земной шар делится на 24 пояса. Для каждого пояса, величиной в 15° или 1 ч, установлено единое среднее время, соответствующее местно­му времени на центральном меридиане данного пояса. За нулевой пояс принят пояс, в котором расположена Гринвичская обсервато­рия (Англия).

Поясное время Тп связано с нулевым (гринвичским) време­нем hр соотношением Tn=TTV—N, где N — номер пояса.

Из экономических соображений по декрету Совета Народных Комиссаров СССР от 16 июня 1930 г. стрелки часов на всей тер­ритории Советского Союза были переведены на 1 ч вперед. Новое время получило название декретного времени Тл.

Таким образом, 7’д==7’п+1 ч.

В авиационных астрономических компасах истинный курс са­молета НК определяется путем решения уравнения

ИК = А+КУ,

где Л — азимут светила; КУ — курсовой угол, равный углу между продольной осью самолета и плоскостью вертикала светила.

Определение курсового угла производится путем пеленгования светила, которое может осуществляться с помощью механических устройств или автоматически.

Азимут светила можно взять из таблиц или определить с по­мощью счетно-решающих устройств.