Tous les éléments de la sphère céleste. Le mouvement des luminaires dans le ciel

L'un des problèmes astronomiques les plus importants, sans lequel il est impossible de résoudre tous les autres problèmes d'astronomie, est de déterminer la position du corps céleste sur la sphère céleste.

Sphère céleste est une sphère imaginaire de rayon arbitraire, décrite de l'œil de l'observateur comme du centre. Nous projetons la position de tous les corps célestes sur cette sphère. Les distances sur la sphère céleste ne peuvent être mesurées qu'en unités angulaires, degrés, minutes, secondes ou radians. Par exemple, les diamètres angulaires de la Lune et du Soleil sont d'environ 0. o 5.

L'une des directions principales par rapport auxquelles la position du corps céleste observé est déterminée est fil à plomb... Un fil à plomb n'importe où dans le monde est dirigé vers le centre de gravité de la Terre. L'angle entre le fil à plomb et le plan de l'équateur terrestre est appelé latitude astronomique.

Le plan perpendiculaire à l'aplomb s'appelle plan horizontal.

À chaque point de la Terre, l'observateur voit la moitié de la sphère, tournant doucement d'est en ouest, avec des étoiles qui semblent y être attachées. Cette rotation apparente de la sphère céleste s'explique par la rotation uniforme de la Terre autour de son axe d'ouest en est.

Le fil à plomb traverse la sphère céleste en un point zénith, Z et au point nadira, Z".

Figure: 2. Sphère céleste

Le grand cercle de la sphère céleste le long duquel le plan horizontal passant par l'œil de l'observateur (point C sur la figure 2) croise la sphère céleste est appelé véritable horizon... Rappelons que le grand cercle de la sphère céleste est le cercle passant par le centre de la sphère céleste. Les cercles formés par l'intersection de la sphère céleste avec des plans qui ne passent pas par son centre sont appelés petits cercles.

Une ligne parallèle à l'axe de la Terre et passant par le centre de la sphère céleste est appelée axe du monde... Elle traverse la sphère céleste en pôle nord du monde, P et in pôle sud du monde P ".

Figure. 1 on peut voir que l'axe du monde est incliné par rapport au plan de l'horizon véritable sous un angle. La rotation apparente de la sphère céleste se produit autour de l'axe du monde d'est en ouest, dans le sens opposé à la véritable rotation de la Terre, qui tourne d'ouest en est.

Le grand cercle de la sphère céleste, dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde, est appelé équateur céleste... L'équateur céleste divise la sphère céleste en deux parties: le nord et le sud. L'équateur céleste est parallèle à l'équateur de la Terre.

Le plan passant par le fil à plomb et l'axe du monde traverse la sphère céleste le long de la ligne méridien céleste... Le méridien céleste croise le véritable horizon à pointe nord, N et sud, S... Et les plans de ces cercles se croisent le long ligne de midi... Le méridien céleste est une projection sur la sphère céleste du méridien terrestre où se trouve l'observateur. Par conséquent, il n'y a qu'un seul méridien sur la sphère céleste, car l'observateur ne peut pas être sur deux méridiens en même temps!

L'équateur céleste croise le véritable horizon à pointe est, E et ouest, W... La ligne EW est perpendiculaire à la ligne de midi. Le point Q est le haut de l'équateur et Q "est le bas de l'équateur.

Les grands cercles, dont les plans passent par le fil à plomb, sont appelés verticales... La verticale passant par les points W et E est appelée première verticale.

Les grands cercles, dont les plans passent par l'axe du monde, sont appelés déclinaison ou cercles horaires.

Les petits cercles de la sphère céleste, dont les plans sont parallèles à l'équateur céleste, sont appelés parallèles célestes ou diurnes. Ils sont appelés quotidiennement parce que le mouvement quotidien des corps célestes se produit le long d'eux. L'équateur est également un parallèle diurne.

Le petit cercle de la sphère céleste, dont le plan est parallèle au plan de l'horizon, est appelé almucantara.

Des questions

1 ... Y a-t-il un endroit sur Terre où la rotation de la sphère céleste se produit autour d'un fil à plomb?

Tâches

1. Dessinez la sphère céleste en projection sur le plan d'horizon.

Décision: Comme vous le savez, la projection de n'importe quel point A sur n'importe quel plan est le point d'intersection du plan et de la perpendiculaire tombée du point A au plan. La projection d'un segment de ligne perpendiculaire au plan est un point. La projection d'un cercle parallèle au plan est le même cercle sur le plan, la projection d'un cercle perpendiculaire au plan est un segment, et la projection d'un cercle incliné par rapport au plan est une ellipse, plus il est aplati, plus l'angle d'inclinaison est proche de 90 o ... Ainsi, pour dessiner la projection de la sphère céleste sur n'importe quel plan, il est nécessaire d'abaisser sur ce plan des perpendiculaires de tous les points de la sphère céleste. La séquence d'actions est la suivante. Tout d'abord, il faut tracer un cercle se trouvant dans le plan de projection, dans ce cas ce sera l'horizon. Tracez ensuite tous les points et lignes se trouvant dans le plan de l'horizon. Dans ce cas, ce sera le centre de la sphère céleste C, et les points du sud S, nord N, est E et ouest W, ainsi que la ligne de midi NS. Ensuite, nous abaissons les perpendiculaires au plan d'horizon à partir du reste des points de la sphère céleste et obtenons que la projection du zénith Z, du nadir Z "et du fil à plomb ZZ" sur le plan d'horizon soit le point coïncidant avec le centre de la sphère céleste C (voir Fig.3). La projection de la première verticale est le segment EW, la projection du méridien céleste coïncide avec la ligne de midi NS. Les points situés sur le méridien céleste: les pôles P et P ", ainsi que les points supérieur et inférieur de l'équateur Q et Q" sont donc également projetés sur la ligne de midi. L'équateur est un grand cercle de la sphère céleste, incliné vers le plan d'horizon, donc sa projection est une ellipse passant par les points est E, ouest W et les points de projection Q et Q ".

2. Dessinez la sphère céleste en projection sur le plan du méridien céleste.

Décision: Montré sur la Fig.4

3. Dessinez la sphère céleste en projection sur le plan de l'équateur céleste.

4. Dessinez la sphère céleste en projection sur le plan de la première verticale.

§ 48. Sphère céleste. Principaux points, lignes et cercles sur la sphère céleste

La sphère céleste est une sphère de n'importe quel rayon centrée en un point arbitraire dans l'espace. Pour son centre, selon la formulation du problème, prenez l'œil de l'observateur, le centre de l'instrument, le centre de la Terre, etc.

Considérez les principaux points et cercles de la sphère céleste, au centre desquels est pris l'œil de l'observateur (Fig. 72). Tracez un fil à plomb passant par le centre de la sphère céleste. Les points d'intersection du fil à plomb avec la sphère sont appelés zénith Z et nadir n.

Figure: 72.

Le plan passant par le centre de la sphère céleste perpendiculaire au fil à plomb est appelé plan du véritable horizon. Ce plan, en intersection avec la sphère céleste, forme un grand cercle, appelé le véritable horizon. Ce dernier divise la sphère céleste en deux parties: au-dessus de l'horizon et au-dessous de l'horizon.

La ligne droite passant par le centre de la sphère céleste parallèle à l'axe de la terre est appelée l'axe y du monde. Les points d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste sont appelés pôles du monde. L'un des pôles, correspondant aux pôles de la Terre, est appelé le pôle nord du monde et désigne Pn, l'autre est le pôle sud du monde Ps.

Le plan QQ "passant par le centre de la sphère céleste perpendiculaire à l'axe du monde est appelé plan de l'équateur céleste. Ce plan, en intersection avec la sphère céleste, forme la circonférence d'un grand cercle - équateur céleste, qui divise la sphère céleste en parties nord et sud.

Le grand cercle de la sphère céleste passant par les pôles du monde, zénith et nadir, est appelé méridien d'observateur PN nPsZ. L'axe du monde divise le méridien de l'observateur en PN ZP midi et PN PN minuit.

Le méridien de l'observateur croise l'horizon réel en deux points: le point nord N et le point sud S. La ligne droite reliant les points nord et sud est appelée la ligne de midi.

Si vous regardez du centre de la sphère au point N, alors le point est O st sera à droite et le point ouest W à gauche. Les petits cercles de la sphère céleste aa "parallèles au plan de l'horizon réel sont appelés almucantaras; petit bb "parallèle au plan de l'équateur céleste, - parallèles célestes.

Les cercles de la sphère céleste de Zon passant par les points zénith et nadir sont appelés verticales. La verticale passant par les points de l'est et de l'ouest est appelée la première verticale.

Les cercles de la sphère céleste PNoPs passant par les pôles du monde sont appelés cercles de déclinaison.

Le méridien de l'observateur est à la fois le cercle vertical et le cercle de déclinaison. Il divise la sphère céleste en deux parties - l'est et l'ouest.

Le pôle du monde situé au-dessus de l'horizon (sous l'horizon) est appelé le pôle élevé (abaissé) du monde. Le nom du pôle surélevé du monde est toujours le même nom que le nom de la latitude d'un lieu.

L'axe du monde avec le plan de l'horizon vrai fait un angle égal à la latitude géographique du lieu.

La position des luminaires sur la sphère céleste est déterminée à l'aide de systèmes de coordonnées sphériques. En astronomie nautique, les systèmes de coordonnées horizontales et équatoriales sont utilisés.

Sphère céleste est appelée une sphère imaginaire de rayon arbitraire centrée en un point arbitraire, sur la surface de laquelle sont tracées les positions des luminaires telles qu'elles sont visibles dans le ciel à un certain moment dans le temps à partir d'un point donné.

La sphère céleste tourne. Il est facile de vérifier cela en observant simplement le changement de position des corps célestes par rapport à l'observateur ou à l'horizon. Si vous dirigez l'appareil photo vers l'étoile Ursa Minor et que vous ouvrez l'objectif pendant plusieurs heures, les images des étoiles sur la plaque photographique décriront des arcs dont les angles centraux sont les mêmes (Fig.17). Matériel du site

En raison de la rotation de la sphère céleste, chaque étoile se déplace dans un petit cercle dont le plan est parallèle au plan de l'équateur - parallèle diurne... Comme le montre la figure 18, le parallèle diurne peut traverser l'horizon mathématique, mais il n'a pas besoin de le traverser. Le franchissement de l'horizon par un luminaire s'appelle lever du soleil, si elle va à la partie supérieure de la sphère céleste, et lorsque la lumière passe dans la partie inférieure de la sphère céleste. Dans le cas où le parallèle diurne le long duquel le luminaire se déplace ne traverse pas l'horizon, le luminaire est appelé non ascendant ou indisponible selon l'endroit où il se trouve: toujours en haut ou toujours en bas de la sphère céleste.

Solution d'astronomie pour la 11e année pour la leçon numéro 2 (cahier d'exercices) - Sphère céleste

1. Complétez la phrase.

Une constellation est une section du ciel étoilé avec un groupe d'étoiles observé caractéristique.

2. En utilisant la carte du ciel étoilé, entrez dans les colonnes correspondantes des schémas de constellation du tableau avec des étoiles brillantes. Dans chaque constellation, sélectionnez l'étoile la plus brillante et indiquez son nom.

3. Complétez la phrase.

Les cartes stellaires n'indiquent pas la position des planètes, puisque les cartes sont destinées à décrire les étoiles et les constellations.

4. Placez les étoiles suivantes par ordre décroissant de grandeur:

1) Bételgeuse; 2) Spica; 3) Aldébaran; 4) Sirius; 5) Arcturus; 6) Capella; 7) Procyon; 8) Vega; 9) Altair; 10) Pollux.

5. Complétez la phrase.

Les étoiles de la 1ère magnitude sont 100 fois plus brillantes que les étoiles de la 6ème magnitude.

L'écliptique est la trajectoire annuelle apparente du Soleil parmi les étoiles.

6. Comment s'appelle la sphère céleste?

Une sphère imaginaire de rayon arbitraire.

7. Indiquez les noms des points et des lignes de la sphère céleste, indiqués par les nombres 1-14 sur la figure 2.1.

Pôle nord du monde
zénith; point zénith
ligne verticale
équateur céleste
ouest; West Point
centre de la sphère céleste
ligne de midi
sud; pointe sud
horizon
est; point est
pôle sud du monde
nadir; toka nadir
point nord
ligne du méridien céleste

8. À l'aide de la figure 2.1, répondez aux questions.

Comment se situe l'axe du monde par rapport à l'axe de la Terre?

Parallèle.

Comment se situe l'axe du monde par rapport au plan du méridien céleste?

Se trouve dans un avion.

À quels points l'équateur céleste croise-t-il la ligne d'horizon?

Aux points de l'est et de l'ouest.

À quels points le méridien céleste croise-t-il la ligne d'horizon?

Aux points du nord et du sud.

9. Quelles observations nous convainquent de la rotation quotidienne de la sphère céleste?

Si vous regardez les étoiles pendant longtemps, les étoiles semblent être une seule sphère.

10. À l'aide d'une carte d'étoiles en mouvement, entrez dans la table deux ou trois constellations visibles à 55 ° de latitude dans l'hémisphère nord.

La solution à la tâche 10 correspond à la réalité des événements de 2015, cependant, tous les enseignants ne vérifient pas la solution de la tâche de chaque élève sur la carte des étoiles pour la conformité avec la réalité.

Tu as demandé ...

Quelle est la coutume de désigner les étoiles les plus brillantes de la constellation?

Répondre. Sur les cartes stellaires et dans la littérature, l'étoile la plus brillante de la constellation est désignée par la lettre grecque a (alpha), suivie par le moins brillant b (bêta), suivi de gamma, etc. De plus, la désignation en chiffres est utilisée, par exemple: l'étoile 61 Cygnus. Certains types d'étoiles ont des désignations spéciales: c'est ainsi que les étoiles variables sont désignées en lettres latines.

Quand je regarde le ciel, il me semble qu'un dôme sphérique parsemé d'étoiles s'étend au-dessus de ma tête. Comment peut-on l'expliquer?

Répondre. Le dôme en apparence sphérique s'explique par la particularité de notre oeil de ne pas saisir la différence de distances si ces distances dépassent 500 mètres.

Pourquoi l'étoile polaire change-t-elle à peine de position?

Répondre. Parce qu'il est situé près du pôle du monde.

Comment se situe l'axe du monde par rapport à l'axe de la Terre? Répondre. L'axe du monde est parallèle à l'axe de rotation de la Terre.

Qu'est-ce que le nadir? Répondre. Le point est en face du zénith.

Les stars changent sensiblement leur position de mois en mois d'une saison à l'autre. Dites-moi pourquoi la vue du ciel étoilé se répète en un an? Répondre. Rappelez-vous, la période de révolution de la Terre autour du Soleil est d'un an.

Quel cercle céleste toutes les étoiles traversent-elles deux fois par jour? Répondre. Méridien céleste.

Est-il possible de déterminer par l'apparition du ciel étoilé que vous êtes au pôle Nord de la Terre?

Répondre. Oui. L'étoile du Nord sera toujours visible presque au zénith; pendant la rotation quotidienne de la Terre, les étoiles ne se lèvent ni ne se couchent. Seules les étoiles de l'hémisphère nord sont visibles au-dessus de l'horizon.

Est-il vrai que le Soleil tourne inégalement autour de son axe?

Répondre. Le Soleil étant une boule de plasma incandescente, les régions équatoriales ont une période de 25 jours et les régions polaires - 30.

Quelle éclipse totale (solaire ou lunaire) est la plus longue?

Répondre. Il faut beaucoup de temps à la lune pour traverser l'ombre de la Terre, tandis que l'ombre lunaire, qui est plus petite, passe rapidement par un point donné de la Terre.

À propos de la lune ...

Pendant la journée lunaire, la température sur la Lune change de 300 degrés C. (+130 degrés sur le côté ensoleillé, - 170 sur le contraire). Comment expliquer des baisses de température aussi importantes?

Répondre. La surface lunaire a une faible conductivité thermique et une porosité élevée.

Est-il vrai que la première empreinte de pas de l'astronaute Neil Armstrong sur la Lune, même dans un million d'années, aura exactement la même apparence que le 20 juillet 1969?

Répondre. Il est tout à fait possible, puisque l'époque du volcanisme actif sur la Lune est terminée depuis longtemps, le bombardement de la surface par les météorites s'est pratiquement arrêté. Manque d'atmosphère - parle de l'impossibilité de l'apparition du vent, de la pluie.

Expliquez pourquoi la lune se lève en moyenne tous les jours 50 minutes plus tard que la veille?

Répondre. La lune se déplace plus rapidement sur le fond du ciel étoilé que les autres planètes plus éloignées de la Terre. La vitesse est de 13 degrés par jour d'ouest en est, dans le sens opposé à la rotation quotidienne de la sphère céleste, elle arrive donc au méridien céleste avec un retard de 50 minutes. Pourquoi les planètes se déplacent-elles en boucle?

Savez-vous?

Merveilles du Magellanic des nuages

Francesco Antonio Pigafetta, 28 ans, originaire de la ville de Vincenza, expert en mathématiques et affaires maritimes, a décidé en 1519 de prendrele premier tour du monde. Avec Magellan, il est allé dans l'hémisphère sud de la Terre, à travers un détroit étroit dans le sud de l'Amérique. le continent Kan est entré dans l'océan Pacifique et, l'ayant traversé, a participé àbataille avec les indigènes des îles philippines. Dans cette bataille, il est connu Magellan mourut et Pigafetta, grièvement blessé à l'automne 1522, retourna à Séville et décrit en détail tout ce qu'il a vu pendant sa longue voyages. Il se souvenait surtout de l'étrangedes nuages \u200b\u200bincandescents ressemblant à des fragments de la Voie lactée. Ils sont maladroits ils accompagnaient l'expédition de Magellan et ne ressemblaient pas du tout à nébulosité habituelle. En l'honneur du grand voyageur, Pigafetta les a nommés les Nuages \u200b\u200bde Magellan. Donc pour la première fois un Européen a vu blles galaxies les plus proches de nous, cependant, ne réalisant pas ce que c'est. Les nuages \u200b\u200bde Magellan sont relativement proches de nous. Grand de se dresse du centre de notre galaxie à une distance de 182000 St. yo, maloe - un peu plus près (165 000 années-lumière). Le diamètre du Big Cloud est d'environ33 000 St. ans, Small Cloud - environ trois fois moins. En réalité,ce sont d'énormes systèmes stellaires, dont le grand réunit 6 milliards d'étoiles, la plus petite est d'environ un demi-milliard. Dans le Magellanic Les nuages \u200b\u200bsont des étoiles binaires et variables visibles, des amas d'étoiles et nébuleuses de différents types. Il est à noter que dans le Big Cloud beaucoup d'étoiles super géantes bleues, chacune ayant luminosité des dizaines de milliers de fois plus brillante que le Soleil. Les deux nuages \u200b\u200bappartiennent au type de galaxies irrégulières, mais en Dans le Big Cloud, les observateurs ont remarqué il y a longtemps que les deux nuages \u200b\u200bune foisétaient des galaxies spirales, comme notre système stellaire.Maintenant, ils sont immergés dans un voile de gaz déchargé qui s'étend dans côté de la Galaxie, et donc à la fois les nuages \u200b\u200bet notre sommeil stellaireralreprésentent une triple galaxie. Une étoile est connue depuis longtemps dans le Grand Nuage de Magellan S dehors avec étoile Goldfish. C'est un géant blanc chaud étoile extraordinaireluminosité. Il émet une lumière un million de fois plus intense que le Soleil. Si seulement S Placez le poisson d'or à la place d'Alpha Centauri, elle brillerait la nuit cinq fois plus brillant que la pleine lune. Firefly et le plus puissant projecteur - c'est approximativement le rapport de luminosité entre le Soleil et S Poisson d'or. Si cette étoile étonnante pouvait être placée à la place du Soleil, elle prendrait presque de l'espace pour orbiter Mars et la Terre seraient à l'intérieur d'une étoile! Mais les merveilles de Ma ne se limitent pas à ce géant étoilénuages \u200b\u200bGellan. Dans la même constellation Golden Fish où vous pouvez voir Grand Nuage de Magellan, paillettes "Une étrange nébuleuse qui apparaîtdans certains dispersés et déchiré ",- comme Flammarion a écrit une fois. Probablement à cause de cette apparence, le gaz la nébuleuse s'appelle Tarantula. Elle atteint à travers 660 St. ans, et à partir de la substance de la Tarentule, il serait possible de faire 5 millions Soleils. Il n'y a rien de similaire dans notre galaxie, et le plus grand sa nébuleuse gaz-poussière est plusieurs fois plus petite que Tarantula. Si La tarentule était à la place de la célèbre nébuleuse d'Orion, alors elle occuperait toute la constellation et la lumière en serait comme ça lumineux la nuit les objets terrestres jetteraient une ombre. Une source. Astronomie.11 année: plans de cours selon le manuel de E.P. Levitan / author-comp. V.T.Oskina.- Volgograd: Enseignant, 2007.