Учебное пособие: Астрономия 10 класс Воронцов-Вельяминов

Все же другие звезды описывают в течение суток полные круги
с центром вблизи Полярной. В этом можно легко убедиться, про-
делав следующий опыт. Фотоаппарат, установленный на «беско-
нечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим в
этом положении. Откроем затвор при полностью открытом объективе
на полчаса или час. Проявив сфотографированный таким образом
снимок, увидим на нем концентрические дуги — следы путей звезд
(рис. 9). Общий центр этих дуг — точка, которая остается не-
подвижной при суточном движении звезд, условно называется
северным полюсом мира. Полярная звезда к нему очень
близка (рис. 10). Диаметрально противоположная ему точка назы-
вается южным полюсом мира. В северном полушарии он
находится под горизонтом.

Явления суточного движения звезд удобно изучать, воспользо-
вавшись математическим построением — небесной сферой,
т. е. воображаемой сферой произвольного радиуса, центр которой
находится в точке наблюдения. На поверхность этой сферы прое-
цируют видимые положения всех светил, а для удобства измерений
строят ряд точек и линий (рис. 11). Так, отвесная линия ZCZ', прохо-
дящая через наблюдателя, пересекает небо над головой-в точке
зенита Z. Диаметрально противоположная точка Z' называется
надиром. Плоскость (NES W), перпендикулярная отвесной линии
ZZ', является плоскостью горизонта — эта плоскость
касается поверхности земного шара в точке, где расположен наблю-
датель (точка С на рис. 12). Она делит поверхность небесной сферы
на две полусферы: видимую, все точки которой находятся над го-
ризонтом, и невидимую, точки которой лежат под горизонтом.

Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полю-
са мира (Р и Р') и проходящую через наблюдателя (С), называют

и

Рис. 11. Основные точки и линии небес-
ной сферы.

Рис. 12. Соотношение между лини-
ями и плоскостями на не-
бесной сфере и на зем-
ном шаре.

осью мира (рис. 11). Ось мира для любого наблюдателя всегда
будет параллельна оси вращения Земли (рис. 12). На горизонте
под северным полюсом мира лежит точка севера N (рис. 11
и 12), диаметрально противоположная ей точка S — точка юга.
Линия NS называется полуденной линией (рис. 11), так
как по ней на горизонтальной плоскости в полдень падает тень
от вертикально поставленного стержня. (Как на местности про-
вести полуденную линию и как по ней и по Полярной звезде ориен-
тироваться по сторонам горизонта, вы изучали в V классе в курсе
физической географии.) Точки востока Ј и запада W ле-
жат на линии горизонта. Они отстоят от точек севера N и юга 5 на

Рис. 13. Суточные пути светил относительно горизонта для наблюдателя, нахо-
дящегося: а — на полюсе Земли; б — в средних географических широтах;
в — на экваторе.

на 90°. Через точку N, полюсы мира, зенит Z и точку S прохо-
дит плоскость небесного меридиана (рис. 11), совпадаю-
щая для наблюдателя С с плоскостью его географического ме-
ридиана (рис. 12). Наконец, плоскость (AWQE), проходящая
через наблюдателя (точку С) перпендикулярно оси мира, обра-
зует плоскость небесного экватора, параллельную плос-
кости земного экватора (рис. 11). Небесный экватор делит по-
верхность небесной сферы на два полушария: северное с вер-
шиной в северном полюсе мира и южное с вершиной в южном
полюсе мира.

Определение географической широты. Обратимся к рисунку 12.

Угол(высота полюса мира над горизонтом) равен углу

(географическая широта места), как углысо взаимно

перпендикулярными сторонами [ОС][CN],. Ра-

венство этих углов дает простейший способ определения геогра-
фической широты местности <р: угловое расстояние полюса мира
от горизонта равно географической широте местности. Чтобы опре-
делить географическую широту местности, достаточно измерить
высоту полюса мира над горизонтом.

Суточное движение светил на различных широтах. Теперь мы
знаем, что с изменением географической широты места наблюде-
ния меняется ориентация оси вращения небесной сферы относитель-
но горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые движения небес-
ных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних
широтах Земли.

На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды
движутся по кругам, параллельным горизонту (рис. 13, а). Здесь
звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом не-
изменная.

На средних широтах существуют как восходящие и за-
ходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под гори-
зонт (рис. 13, б). Например, околополярные созвездия (рис. 10) на
географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия,

расположенные дальше от
северного полюса мира, по-
казываются ненадолго над
горизонтом. А созвездия, ле-
жащие еще дальше к югу,
являются невосходящими
(рис. 14).

Но чем дальше продви-
гается наблюдатель к югу,
тем больше южных созвез-
дий он может видеть. На зем-
ном экваторе за сутки
можно было бы увидеть со-
звездия всего звездного неба,
если бы не мешало Солнце

Рис. 14. Видимые суточные пути светил от-
носительно горизонта в северной
стороне неба.

Запад Север Восток

днем (рис. 13, в). Для наблюда-
теля на экваторе все звезды вос-
ходят и заходят перпендикулярно
плоскости горизонта Каждая зве-
зда здесь проводит над горизон-
том ровно половину своего пути.

Для наблюдателя на экваторе
Земли северный полюс мира сов-
падает с точкой севера, а южный
полюс мира — с точкой юга
(рис. 13, в) Ось мира для него
расположена в плоскости гори-
зонта.

6. Кульминации. Полюс мира при
кажущемся вращении неба, отра-
жающем вращение Земли вокруг
оси, занимает неизменное положе-
ние над горизонтом на данной
широте (рис. 12). Звезды за сутки
описывают над горизонтом вокруг

оси мира круги, параллельные экватору. При этом каждое светило
за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).

Явления прохождения светил через небесный меридиан называют-
ся кульминациями. В верхней кульминации высота светила макси-
мальна, в нижней кульминации — минимальна. Промежуток времени
между кульминациями равен полсуткам.

У не заходящего на данной широтесветила М (рис. 15)
видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восхо-
дят и заходят, М, и М2 нижняя кульминация происходит под
горизонтом, ниже точки севера. У светила М3, находящегося далеко
к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истин-
ным полднем, а момент нижней кульминации — истинной полночью.
В истинный полдень тень от вертикального стержня падает вдольполуденной линии.

1 1. Как по виду звездного неба и его вращению установить, что вы прибыли
на Северный полюс Земли?