чему равна высота точки зенита над горизонтом

Чему равна высота точки зенита над горизонтом

Люди в древности считали, что все звезды располагаются на небесной сфере, которая как единое целое вращается вокруг Земли. Уже более 2.000 лет тому назад астрономы стали применять способы, которые позволяли указать расположение любого светила на небесной сфере по отношению к другим космическим объектам или наземным ориентирам. Представлением о небесной сфере удобно пользоваться и теперь, хотя мы знаем, что этой сферы реально не существует.

ris4

Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, для различных расчетов, например вычисления времени восхода и захода светил.

Построим небесную сферу и проведем из ее центра луч по направлению к звезде А.

Там, где этот луч пересечет поверхность сферы, поместим точку А1 изображающую эту звезду. Звезда В будет изображаться точкой В1. Повторив подобную операцию для всех наблюдаемых звезд, мы получим на поверхности сферы изображение звездного неба – звездный глобус. Ясно, что если наблюдатель находится в центре этой воображаемой сферы, то для него направление на сами звезды и на их изображения на сфере будут совпадать.

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположение светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д, отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними. Расстояния между звездами на небесной сфере можно выражать только в угловой мере. Эти угловые расстояния измеряются величиной центрального угла между лучами, направленными на одну и другую звезду, или соответствующими им дугами на поверхности сферы.

Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно запомнить такие данные: угловое расстояние между двумя крайними звездами ковша Большой Медведицы (α и β) составляет около 5°, а от α Большой Медведицы до α Малой Медведицы (Полярной звезды) – в 5 раз больше – примерно 25°.

Простейшие глазомерные оценки угловых расстояний можно провести также с помощью пальцев вытянутой руки.

Только два светила – Солнце и Луну – мы видим как диски. Угловые диаметры этих дисков почти одинаковы – около 30′ или 0,5°. Угловые размеры планет и звезд значительно меньше, поэтому мы их видим просто как светящиеся точки. Для невооруженного глаза объект не выглядит точкой в том случае, если его угловые размеры превышают 2–3′. Это означает, в частности, что наш глаз различает каждую по отдельности светящуюся точку (звезду) в том случае, если угловое расстояние между ними больше этой величины. Иначе говоря, мы видим объект не точечным лишь в том случае, если расстояние до него превышает его размеры не более чем в 1700 раз.

Отвесная линия Z,Z’, проходящая через глаз наблюдателя (точка С), находящегося в центре небесной сферы, пересекает небесную сферу в точках Z — зенит, Z’ — надир.

Зенит — эта наивысшая точка над головой наблюдателя.

Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется горизонтальной плоскостью (или плоскостью горизонта).

Математическим горизонтом называется линия пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр небесной сферы.

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Движутся ли звезды по небосводу? Оказывается, движутся все и притом одновременно. В этом легко убедиться, наблюдая звездное небо (ориентируясь по определенным предметам).

Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли.

ss 101123 misp 07.ss full

Звезды в течение суток описывают тем большие окружности, чем дальше от Полярной звезды они находятся.

Ось суточного вращения небесной сферы называют осью мира (РР’).

Точки пересечения небесной сферы с осью мира называют полюсами мира (точка Р северный полюс мира, точка Р’ южный полюс мира).

Полярная звезда расположена вблизи северного полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — северный полюс мира, направление нашего взгляда совпадает с осью мира. Южный полюс мира находится в южном полушарии небесной сферы.

Плоскость ЕАWQ, перпендикулярная оси мира РР’ и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора, а линия пересечения ее с небесной сферой — небесным экватором.

Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира.

Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Ось мира, полюса мира и небесный экватор аналогичны оси, полюсам и экватору Земли, так как перечисленные названия связаны с видимым вращением небесной сферы, а оно является следствием действительного вращения земного шара.

Плоскость, проходящая через точку зенита Z, центр С небесной сферы и полюс Р мира, называют плоскостью небесного меридиана, а линия пересечения ее с небесной сферой образует линию небесного меридиана.

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р’, надир Z’

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Полуденная линия NS — это линия пересечения плоскостей меридиана и горизонта. N – точка севера, S – точка юга

Она названа так потому, что в полдень тени от вертикальных предметов падают по этому направлению.

Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5°. Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения).

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией.

Один оборот земная ось совершает за 25 776 лет – этот период называется платоническим годом. Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α Малой Медведицы. Полярной называется та звезда, которая на сегодняшний день находится вблизи Северного полюса мира. В наше время, примерно с 1100 года, такой звездой является альфа Малой Медведицы – Киносура. Раньше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами.

На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад. В 2100 г полюс мира будет всего в 28′ от Полярной звезды – сейчас в 44′. В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).

2

Как найти в небе Полярную звезду?

Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды «ковша») мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами «ковша» – это и есть Полярная звезда.

В созвездии, которое нередко называют Малый Ковш, Полярная звезда является самой яркой. Но так же, как и большинство звезд ковша Большой Медведицы, Полярная — звезда второй величины.

А вот так выглядит звездное небо на 15 сентября, 21 час.

Летний (летне-осенний) треугольник = звезда Вега (α Лиры, 25,3 св. лет), звезда Денеб (α Лебедя, 3230 св. лет), звезда Альтаир (α Орла, 16,8 св. лет)

Чтобы отыскать на небе светило, надо указать, в какой стороне горизонта и как высоко над ним оно находится. С этой целью используется система горизонтальных координат азимут и высота. Для наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, нетрудно определить вертикальное и горизонтальное направления.

Первое из них определяется с помощью отвеса и изображается на чертеже отвесной линией ZZ’, проходящей через центр сферы (точку О).

Точка Z, расположенная прямо над головой наблюдателя, называется зенитом.

Плоскость, которая проходит через центр сферы перпендикулярно отвесной линии, образует при пересечении со сферой окружность – истинный, или математический, горизонт.

Высота светила отсчитывается по окружности, проходящей через зенит и светило, и выражается длиной дуги этой окружности от горизонта до светила. Эту дугу и соответствующий ей угол принято обозначать буквой h.

Высота светила, которое находится в зените, равна 90°, на горизонте – 0°.

Положение светила относительно сторон горизонта указывает его вторая координата – азимут, обозначаемый буквой А. Азимут отсчитывается от точки юга в направлении движения часовой стрелки, так что азимут точки юга равен 0°, точки запада – 90° и т. д.

img5

Горизонтальные координаты светил измеряют для определения времени или географических координат различных пунктов на Земле. На практике, например в геодезии, высоту и азимут измеряют специальными угломерными оптическими приборами – теодолитами.

Чтобы создать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. Для этого нужно выбрать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, систему экваториальных координат.

Географическая широтаэто угловое расстояние пункта от земного экватора. Географическая широта (φ) отсчитывается по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Долгота — угол между плоскостью меридиана данного пункта и плоскостью начального меридиана. Географическая долгота (λ) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30′ восточной долготы и 55°45′ северной широты.

Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга.

img1

Склонение — угловое расстояние светил от небесного экватора. Склонение обозначают буквой δ. В северном полушарии склонения считают положительными, в южном — отрицательными.

Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением. Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия γ, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Оно отсчитывается от точки весеннего равноденствия γ против часовой стрелки, т. е. навстречу суточному вращению неба. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения.

Прямое восхождениеугол между плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через светило (круга склонения), и плоскостью полукруга, проведенного из полюса мира через лежащую на экваторе точку весеннего равноденствия (начального круга склонений). Прямое восхождение обозначается буквой α

Склонение и прямое восхождение (δ, α) называют экваториальными координатами.

Склонение и прямое восхождение удобно выражать не в градусах, а в единицах времени. Учитывая, что Земля делает один оборот за 24 ч, получаем:

360° — 24 ч, 1 ° — 4 мин;

15° — 1 ч, 15′ —1 мин, 15″ — 1 с.

Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°.

Если не нужна особая точность, то небесные координаты для звезд можно считать неизменными. При суточном вращении звездного неба вращается и точка весеннего равноденствия. Поэтому положения звезд относительно экватора и точки весеннего равноденствия не зависят ни от времени суток, ни от положения наблюдателя на Земле.

Экваториальная система координат изображена на подвижной карте звездного неба.

Источник

Проверочная работа по теме «Созвездия. Звёздные карты. Небесные координаты»

0e88 00098467 491b1f44

Проверочная работа по теме

«Созвездия. Звёздные карты. Небесные координаты»

Определите по звёздной карте экваториальные координаты следующих звёзд: 1) α Весов; 2) β Лиры.

Почему Полярная звезда почти не меняет своего положения относительно горизонта?

В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта?

Определите по звёздной карте экваториальные координаты следующих звёзд: 1) α Большой Медведицы; 2) ɣ Ориона.

Как располагается ось мира относительно земной оси и относительно плоскости небесного меридиана?

В каких точках небесный меридиан пересекается с горизонтом?

Определите по звёздной карте экваториальные координаты следующих звёзд: 1) α Персея; 2) β Кита.

Чему равна высота точки зенита над горизонтом?

Как проходит плоскость горизонта относительно поверхности земного шара?

Потому что она находится вблизи полюса мира.

1) β Весов; 2) δ Персея.

В точках востока и запада.

Ось мира параллельна оси вращения Земли и лежит в плоскости небесного меридиана.

В созвездии Козерога.

В точках севера и юга.

Галактика М 31 (туманность Андромеды) находится в созвездии Андромеды.

Плоскость горизонта касается поверхности земного шара в точке наблюдения, т.е. перпендикулярно радиусу Земли.

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

a loader

Проверочная работа по теме «Созвездия. Звёздные карты. Небесные координаты» в 6 вариантах с ответами.

Материал может быть использован на уроке повторения, закрепления или контроля, на котором проверяется знание основных понятий сферической астрономии: созвездие; небесная сфера и ее главные плоскости, линии и точки; системы небесных координат; а также умение применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники и Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений;

Использован задачник Е. К. Страута

Номер материала: ДБ-996013

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

12ca 000988a9 e32712b1

placeholder

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

placeholder

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

placeholder

В России выбрали топ-10 вузов по работе со СМИ и контентом

Время чтения: 3 минуты

placeholder

В Минпросвещения предложили организовать телемосты для школьников России и Узбекистана

Время чтения: 1 минута

placeholder

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

placeholder

Минобрнауки учредит именные стипендии для студентов из малочисленных народов

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

1 Основные положения небесной сферы

%D0%A2%D0%9E%D1%87%D0%BA%D0%B8%20%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5

Положение основных элементов небесной сферы относительно друг друга зависит от географической широты места наблюдателя. Под углом к плоскости математического горизонта расположена ось мира РР′. Положения светил на небе определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиями и точками небесной сферы и выражается количественно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов) которые называются небесными координатами.

2 Горизонтальная система координат

%D0%93%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%20%D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82

3 Первая экваториальная система координат

%D0%9F%D0%95%D1%80%D0%AD%D0%9A%D0%92%D1%81%D0%B8%D0%9A%D0%9E%D0%9E

4 Вторая экваториальная система координат

%D0%92%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%20%D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82

5 Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:

%D0%9A%D1%83%D0%BB%D1%8C%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

6 Условия для восхода и заката светил

Для наблюдателя на полюсах будут только незаходящие светила.

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила.

Если светило пересекает верхнюю часть меридиана – наступает верхняя кульминация, если нижнюю – нижняя кульминация.

Для наблюдателя на полюсах будут только незаходящие светила.

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила.

Если светило пересекает верхнюю часть меридиана – наступает верхняя кульминация, если нижнюю – нижняя кульминация.

Источник

Как решать задачи по астрономии. На примере решения задачи «Определение высоты светила в верхней кульминации».

0e88 00098467 491b1f44

На примере решения задачи «Определение высоты светила в верхней кульминации».

Работу выполнила Савина Галина Игоревна, МОУ «Рамешковская СОШ».

Небесная сфера – воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила.

Отвесная линия (или вертикальная линия) – прямая, проходящая через центры Земли и небесной сферы.

Надир ( Z `)– диаметрально противоположная точка зениту.

Истинный (математический) горизонт – большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии.

Ось мира – ось видимого вращения небесной сферы, параллельная оси Земли.

Северный полюс мира (Р)- точка пересечения оси мира и небесного меридиана, расположенная выше линии горизонта.

Южный полюс мира (Р`)- точка пересечения оси мира и небесного меридиана, расположенная ниже линии горизонта.

Точка севера ( N ) – точка пересечения небесного меридиана и истинного горизонта, расположенная ближе к северному полюса мира.

Точка юга ( S ) – точка пересечения небесного меридиана и истинного горизонта, расположенная ближе к южному полюсу мира.

Географическая широта равна высоте полюса мира.

Склонение (δ) – координата экваториальной системы координат. Равняется угловому расстоянию на небесной сфере от плоскости небесного экватора до светила. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу. Измеряется в градусах, угловых минутах, угловых секундах.

В верхней кульминации высота светила h максимальна, в нижней кульминации – минимальна. Промежуток между кульминациями светил равен 12 часам (половине суток).

Внимательно прочитайте условие задачи и уясните основной вопрос.

Произведите краткую запись условия задачи с помощью общепринятых буквенных обозначений.

Выполните рисунок к задаче.

Нарисуйте небесную сферу в проекции

на плоскость небесного меридиана.

hello html 216f0aa8

Покажите на рисунке известные по условию астрономические величины (склонение, высота светила, широта). hello html 415138e1

В данной задаче широта местности положительна, значит, на рисунке её отсчитываем вверх от севера математического горизонта. Через полученный полюс, проводят ось мира и строят перпендикулярно ей небесный экватор.

5.Составьте на основе геометрического рисунка формулу в общем виде связывающую понятия склонение, высота и широта, необходимую для решения задачи.

6.Все астрономические величины подставляются в полученную формулу в абсолютном виде (без учёта знака), так как знак величины учитывается при построении.

7.Произведите вычисления с заданной точностью.

8.Запишите ответ в требуемой форме.

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector