В любой точке на поверхности Земли наблюдатель всегда видит непрерывное суточное движение светил. Это движение является кажущимся и происходит вследствие действительного вращения Земли вокруг своей оси. Оно совершается с такой же угловой скоростью, как и вращение Земли, но в направлении, обратном вращению Земли, т. е. с востока на запад. При этом каждое светило движется вокруг оси мира по своей суточной параллели, плоскость которой параллельна плоскости небесного экватора. Так как взаимное расположение плоскости истинного горизонта и суточных параллелей светил меняется при перемещении наблюдателя по земной поверхности, то характер видимого суточного движения светил на различных широтах будет неодинаковым.
Уяснение видимого суточного движения светил представляет собой важный для штурмана вопрос, поскольку возможность использования светил в полете зависит от характера этого движения.
Рис. 1.19. Суточное движение светил на Северном полюсе Земли
Рис. 1.20. Суточное движение светил на экваторе Земли
На Северном полюсе Земли вертикаль наблюдателя совпадает с осью мира, а плоскость истинного горизонта - с плоскостью небесного экватора (рис. 1.19). Горизонтальная система небесных координат совпадает с экваториальной. Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, будут всегда видны только светила северной небесной полусферы. В течение суток видимые светила будут двигаться параллельно истинному горизонту. Следовательно, для этого частного случая высоты светил будут равны их склонениям.
На экваторе Земли плоскость небесного экватора располагается перпендикулярно к истинному горизонту и проходит через зенит (рис. 1.20). Поэтому и плоскости суточных параллелей всех светил также перпендикулярны к истинному горизонту. Для наблюдателя, расположенного на экваторе Земли, все светила будут восходить и заходить. Независимо от величины и знака склонения половину суток светила будут над горизонтом, а половину - под горизонтом.
Все светила будут двигаться перпендикулярно к плоскости истинного горизонта.
На средних широтах суточные параллели светил расположены наклонно к плоскости истинного горизонта (рис. 1.21). В зависимости от географической широты и от склонения светил одна часть суточных параллелей светил пересекает истинный горизонт в двух точках, другая целиком располагается над ним, а третья - под ним. Поэтому на средних широтах соответственно одни светила восходят и заходят, другие никогда не заходят за горизонт, а третьи - не восходят. При этом продолжительность пребывания светил над горизонтом зависит как от широты места наблюдения, так и от склонения светил. Очевидно, что в Северном полушарии чем больше склонение светила, тем большую часть суток оно находится над горизонтом.
Рис. 1.21. движение светил на средней широте
Следует заметить, что с суточным движением светил связаны такие явления, как восход, заход и кульминация светил.
В зависимости от положения суточных параллелей меняются точки восхода и захода светил на горизонте. Когда светило находится на небесном экваторе, т. е. когда его склонение равно нулю, оно восходит точно в точке востока и заходит точно в точке запада. Когда склонение светила больше нуля, его суточная параллель смещается от экватора к Северному полюсу мира, оно восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе.
Когда склонение светила меньше нуля, его суточная параллель смещается к Южному полюсу мира, светило восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе.
Условия прохождения светилом характерных точек . Изобразим сферу для наблюдателя в φN на плоскости меридиана наблюдателя и нанесем суточные параллели светил C1-C7 (рис. 18) с различными склонениями. Из рис. 18 видно, что положение параллели относительно горизонта определяется соотношением δ и φ.
Условие восхода или захода светила. IδI < 90° - φ (35) Условием прохождения светила через точку N является δN = 90° - φ ; через точку S - δs = 90° - φ.
Условия пересечения светилом надгоризонтальной части первого вертикала. δ<φ и одноименно с φ (36) Светило же С1 для которого δ > φ, не пересекает первый вертикал.
Условие прохождения светила через зенит. δ = Qz = φN, δ = φ и одноименно с φ (37) Через надир светило проходит при δ = φ и разноименных.
Кульминация светила . В момент верхней кульминации светило находится на меридиане наблюдателя, поэтому его t = 0°; А =180° (0°) и q = 0° (180°).Светило C4 (см. рис. 18) в верхней кульминации (Ск) имеет меридиональную высоту H, склонение его δN, а дуга QS равна 90° - φ, поэтому формула для меридиональной высоты имеет вид: H = 90° - φ + δ (38) Решая эту формулу относительно φ, φ = Z +δ (39)
где Z. и δ приписываются их наименования; если они одноименны, то величины складываются, если разноименны - вычитаются.
Видимое годовое и суточное движение Солнца, его годовые периоды.
Помимо вращения вокруг оси, Земля, как и все планеты, обращается по эллиптической (е = 0,0167) орбите вокруг Солнца (рис. 23) в направлении суточного вращения, причем ее ось pnps наклонена к плоскости орбиты на угол 66°33", сохраняющийся в процессе обращения (без учета возмущений). Движение Земли по орбите происходит неравномерно Быстрее всего Земля движется в перигелии (точка П" на рис. 23), где v=30,3 км/с, который она проходит около 4 января; медленнее всего - в афелии (точка А" на рис. 23), где v = 29.2 км/с, который она проходит около 4 июля Средняя орбитальная скорость 29,76 км/с у Земли бывает около равноденствий (/ и ///). Орбитальное движение вызывает изменение направлений на светила для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли. Вследствие этого положения светил на сфере должны изменяться, т. е. светила, помимо суточного движения со сферой, должны иметь еще и видимые, собственные движения по сфере
Движение Солнца по сфере, наблюдаемое с Земли в течение года, называется видимым годовым движением Солнца ; оно происходит в сторону суточного и орбитального движения Земли, т. е. является прямым движением. Из точек //, ///, IV на орбите Земли Солнце проектируется на сферу соответственно в точки ,(.. все эти точки лежат на общем большом круге сферы - эклиптике.
Эклиптикой называется большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годовое движение Солнца. Плоскость этого круга совпадает (или параллельна) с плоскостью орбиты Земли, поэтому эклиптика представляет проекцию орбиты Земли на небесную сферу.
эклиптика имеет ось Р’экРэк, перпендикулярную плоскости орбиты Земли, полюса эклиптики: северный Рэк и южный Р’эк. Вследствие того что ось Земли pnps сохраняет направление в пространстве, угол е между осью мира РNPs и осью эклиптики РэкР’эк остается приближенно постоянным. На сфере этот угол ε называется наклоном эклиптики к экватору и равен 23°27"
Эклиптика делится экватором на две части: северную и южную. Точки пересечения эклиптики с экватором называются точками равноденствий: весеннего и осеннего Когда Солнце находится в этих точках, его суточная параллель совпадает с экватором и на всем земном шаре, кроме полюсов, день приблизительно равен ночи, отсюда и их название. солнцестояниями: летнего, (точка Рака - () и зимнего, (точка Козерога - ().
Совместное годовое и суточное движение Солнца. Суточная параллель Солнца (рис. 24) под влиянием его годового движения непрерывно смещается на ∆δ, так что общее движение на сфере происходит по спирали; шаг ее ∆δ у равноденствий (Овен, Весы) - наибольший, а у солнцестояний уменьшается до нуля. Поэтому параллели Солнца образуют за год на сфере пояс со склонениями 23°27"N и S. Крайние параллели, описываемые Солнцем в дни солнцестояний, называются тропиками : крайний
Вопрос №20
ОБЩИЙ СЛУЧАЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПО ЗВЕЗДАМ .ПРАКТИЧЕСКОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ
Предварительные операции .
Определение времени наблюдений . время начала рассчитывается по формулам:
Подбор светил для наблюдений . по глобусу или таблицам.
Условия подбора : самые яркие звезды с высотами от 10 до 73° и ∆А = 90° для двух звезд; с ∆А по 120°-для трех и с ∆А по 90°- для четырех. Подобранные звезды и их h и А записываются.
Проверка приборов, получение поправок.
Наблюдения наблюдается по три высоты каждой звезды, получается навигационная информация: Тс, ол, φс, λс, ПУ (ИК), V.
Обработка наблюдений: получение Тгр, tм и δ светил; исправление высот; вычисление hс, Ас, n; прокладка линий.
Анализ обсервации : выявление ошибок.
Выбор вероятнейшего обсервованного места При двух линиях место принимается в пересечении линий, а его точность оценивается построением эллипса ошибок. При трех линиях , полученных по светилам в разных частях горизонта, вероятнейшее место принимается в середине треугольника по методу весов При четырех линиях место лучше всего выбирать по методу весов - в середине фигуры погрешностей.
Перенос счисления в обсервацию...
Теоретические основы определения широты по меридиональной высоте Солнца и Полярной звезде.
Р аздельное получение координат φ и δ места наблюдателя по высотам светил с достаточной точностью возможно только в частных положениях светила Широту следует определять по светилу на меридиане (А = 180°, 0°), а долготу - по светилу на первом вертикале (А = 90°, 270°) До открытия метода высотных линий координаты места в море определялись раздельно.
Определение широты по меридиональной высоте светила. Если светило находится в верхней кульминации (рис 154), то его высота является меридиональной H, азимут А = 180°(0°), tм = 0° Уравнение круга равных высот (209), т е формула sin h, примет вид
sinH = sinφsinδ + cosφcosδcos0° или sinH = cos(φ-δ)
Так как H = 90 - Z , то sinH= cosZ = cos (φ -δ ) и для аргументов в первой четверти Z = φ-δ , откуда φ = Z+δ
Эта формула применяется для определения φ в момент верхней кульминации светила, причем δ имеет знак «+» при одноименных φ и δ и знак «-» - при разноименных
Наименование Z обратно H, а H одноименно с точкой горизонта (N или S), над которой измеряется высота Наименование широты получается одинаковым с наименованием большего члена формулы В общем виде получим φ = Z ± δ (284)
Формулу (284) для разных положений светил можно получить и по сфере (см рис 154) Для светила С1, у которого δ одноименно с φ, имеем Z1 = 90 – H1 φ = Z1+δ1
Для светила С2, у которого δ разноименно с φ, имеем φ = Z2-δ2
Для светила Сз, у которого δ одноименно с φ и больше ее имеем φ = δ3-Z3
Для нижней кульминации светила С"3 получим φ = H’ + ∆ (285)
где ∆ - полярное расстояние светила, равное 90-δ
ГАПОУ НСО «Барабинский медицинский колледж»
Тема:
« Звезды и созвездия. Небесные координаты и звездные карты. Видимое движение звезд на различных географических широтах »
Преподаватель: Вашурина Т. В. Барабинск, 2019
Цели учебного занятия:
- Учебные цели: сформировать понимание сущности повседневно наблюдаемых и редких астрономических явлений, ознакомление с научными методами и историей изучения Вселенной, получение представления о действии во Вселенной физических законов, открытых в земных условиях, и единстве мегамира и микромира, осознание своего места в Солнечной системе и Галактике через изучение понятий: созвездие, высота и кульминация звезд и Солнца, эклиптика, местное, поясное, летнее и зимнее время; объяснение необходимости введения високосных лет и нового календарного стиля. Овладение умениями проводить наблюдения за наиболее яркими звездами и созвездиями. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений (ОК2).
ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС ЧТО ИЗУЧАЕТ АСТРОНОМИЯ. ЗНАЧЕНИЕ АСТРОНОМИИ.
ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ АСТРОНОМИИ. СВЯЗЬ АСТРОНОМИИ C ДРУГИМИ НАУКАМИ.
ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС СТРУКТУРА И МАСШТАБЫ ВСЕЛЕННОЙ. ОСОБЕННОСТИ АСТРОНОМИИ И ЕЕ МЕТОДОВ .
ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС ТЕЛЕСКОПЫ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛЕСКОПОВ.
ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС ЗНАЧЕНИЕ НАУКИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ.
Созвездия – определенные участки звездного неба, разделенные между собой строго установленными границами.
Названия созвездий и их границы были установлены решениями Международного астрономического союза в 1922-1935 гг. Впредь решено было эти границы и названия 88 выделенных созвездий считать неизменными.
СОЗВЕЗДИЯ – ОПРЕДЕЛЕННЫЕ УЧАСТКИ ЗВЕЗДНОГО НЕБА, РАЗДЕЛЕННЫЕ МЕЖДУ СОБОЙ СТРОГО УСТАНОВЛЕННЫМИ ГРАНИЦАМИ. НАЗВАНИЯ СОЗВЕЗДИЙ И ИХ ГРАНИЦЫ БЫЛИ УСТАНОВЛЕНЫ РЕШЕНИЯМИ МЕЖДУНАРОДНОГО АСТРОНОМИЧЕСКОГО СОЮЗА В 1922-1935 ГГ. ВПРЕДЬ РЕШЕНО БЫЛО ЭТИ ГРАНИЦЫ И НАЗВАНИЯ 88 ВЫДЕЛЕННЫХ СОЗВЕЗДИЙ СЧИТАТЬ НЕИЗМЕННЫМИ.
СУТОЧНОЕ ДВИЖЕНИЯ ЗВЕЗД НА ПОЛЮСАХ ЗЕМЛИ
На полюсах ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор – с горизонтом. На Северном полюсе Полярная звезда видна близ зенита, а над горизонтом находятся только звезды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением). На Южном полюсе видны только звезды с отрицательным склонением. На обоих полюсах, двигаясь из-за вращения Земли параллельно небесному экватору, звезды остаются на неизменной высоте, не восходят и не заходят.
СУТОЧНОЕ ДВИЖЕНИЯ ЗВЕЗД В СРЕДНИХ ШИРОТАХ
При перемещении с Северного полюса в средние широты, высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться. В средних широтах лишь часть звезд Северного полушария небесной сферы никогда не заходит, а часть звезд Южного полушария никогда не восходит.
φ, то верхняя кульминация будет происходить над северным горизонтом на высоте: h = 90 0 + ϕ - δ. " width="640"
ВЫСОТА СВЕТИЛА В КУЛЬМИНАЦИИ
При суточном движении светила дважды пересекают небесный меридиан. Момент пересечения небесного меридиана называется кульминацией светила. В момент верхней кульминации светило достигает наибольшей высоты над горизонтом. Получена формула, связывающая высоту светила в кульминации над южным горизонтом с его склонением и географической широтой места наблюдения:
h = 90 0 – φ+ δ.
Если δ φ, то верхняя кульминация будет происходить над северным горизонтом на высоте:
h = 90 0 + ϕ - δ.
СУТОЧНОЕ ДВИЖЕНИЯ ЗВЕЗД НА ЭКВАТОРЕ
На экваторе, географическая широта которого 0 0 ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит. На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом
ЭКВАТОРИАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ - ПРЯМОЕ ВОСХОЖДЕНИЕ (H - ЧАСЫ, M - МИНУТЫ) Δ – СКЛОНЕНИЕ ( - ГРАДУСЫ, МИНУТЫ)
ВЫСОТА ПОЛЮСА МИРА НАД ГОРИЗОНТОМ.
Часть небесной сферы и земной шар изображены в проекции на плоскость небесного меридиана. ОР – ось мира, параллельная оси Земли; OQ –проекция части небесного экватора, параллельного экватору Земли; OZ – отвесная линия. Высота полюса мира над горизонтом h p =
φ =
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
Астрономия. Разноуровневые самостоятельные работы с примерами решения задач
Л. А. Кирик стр. 10, №1-6.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Что называется созвездием?
Перечислите известные вам созвездия.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Как обозначаются звезды в созвездиях?
Какие координаты светила называются экваториальными?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Меняются ли экваториальные координаты звезды в течение суток?
Какие особенности суточного движения светил позволяют использовать экваториальную систему координат?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Почему на звездной карте не показано положение Земли?
Почему на звездной карте изображены только звезды, но нет ни Солнца, ни Луны, ни планет?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Какое склонение – положительное или отрицательное – имеют звезды, находящиеся к центру карты ближе, чем небесный экватор?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Как располагается ось мира относительно оси вращения Земли? Относительно плоскости небесного меридиана?
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:
Как располагаются суточные пути звезд относительно небесного экватора?
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
Время выполнения: 5 минут
Критерии оценки:
- за 4 правильных ответа – «3» балла;
- за 5 правильных ответов – «4» балла;
- за 6 правильных ответов – «5» баллов.
ВЗАИМОПРОВЕРКА КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ: ЗА 4 ПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТА – «3» БАЛЛА; ЗА 5 ПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТА – «4» БАЛЛА; ЗА 6 ПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТОВ – «5» БАЛЛОВ.
Номер задания
Ответы 1 вариант
Ответы 2 вариант
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Воронцов – Вельяминов Б.А., Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б.А. Воронцов – Вельяминов, Е.К. Страут. 5-е изд., пересмотр. М.: Дрофа, 2018. – 238 с.: ил, 8л.цв. вкл.- (Российский учебник) с. 20-30 читать, конспект выучить. Провести наблюдения невооруженным глазом за наиболее яркими звездами и созвездиями.
Темы докладов (на выбор по желанию студента):
«Об истории возникновения названий созвездий и звезд»;
«История календаря»;
«Хранение и передача точного времени».
Критерии оценки:
- студент выучил конспект – «3» балла;
- студент прочитал параграфы и выучил конспект, не ответил на дополнительный вопрос по теме – «4» балла;
- студент выучил конспект, владеет информацией из учебника, ответил на дополнительный вопрос по теме – «5» баллов.
- Студент подготовил сообщение, соответствующий требованиям, ответил на дополнительный вопрос - «5» баллов.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Астрономия Разноуровневые самостоятельные работы с примерами решения задач Л. А. Кирик [Электронный ресурс]/ M edic-03 // Режим доступа file:///D:/фильмы%20по%20физике/мед%20колледж/Разработки%20мероприятий/АСТРОНОМИЯ/Астрономия/Кирик%20Самостоятельные%20и%20контрольные%20работы%20по%20Астрономии.pdf
Воронцов – Вельяминов Б.А., Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б.А. Воронцов – Вельяминов, Е.К. Страут. 5-е изд., пересмотр. М.: Дрофа, 2018. – 238 с.: ил, 8л.цв. вкл.- (Российский учебник)
Лекции по астрономии Урок 2. [Электронный ресурс]/ Infofiz // Режим доступа http://infofiz.ru/index.php/mirastr/astronomlk/501-lk2astr
Тест по теме «Звезды и созвездия. Небесные координаты и звездные карты» Электронный ресурс]/ Knowledge . allbest // Режим доступа https://knowledge.allbest.ru/physics/2c0b65635a3ac68b4d53a89421316d27_0.html
Известно, что небесная сфера со всеми находящимися на ней светилами вращается вокруг оси мира.
Это движение называется видимым суточным движением сферы. Направлено суточное движение
по часовой стрелке, если смотреть на на сферу со стороны северного полюса P N . Вследствие суточного
движения все светила, вращаясь с вместе со сферой, двигаются параллельно небесному экватору, т.е.
по небесным параллелям , всегда пересекают в этом движении меридиан наблюдателя, некоторые
пересекают I-ый вертикал и горизонт.
Пересечение светилом в своем суточном движении полуденной части меридиана наблюдателя называется
верхней кульминацией , а пересечение светилом полуночной части называется нижней кульминацией.
Из нижнего рисунка видно, что для постоянной широты и светила с постоянным склонением в момент
верхней кульминации светило имеет максимальную высоту, а в момент нижней кульминации – минимальную
высоту. Пересечение светилом в своем суточном движении плоскости истинного горизонта называется точками
восхода и захода .
Суточное движение светил в разных широтах.
Положение суточных параллелей зависит от широты. Для средних
широт мы только что рассмотрели законы суточного движения.
| Если = 0°, то ось мира лежит в плоскостиистинного горизонта и параллелиперепендекулярны горизонту и делятся им попалам.Все светила всходят и заходят, т.к. < 90°, но
ни одно не пересекает первый вертикал, только светило со склонением = 0° движется по первому вертикалу, который совпадает с экватором. |
На южном полюсе (для данного примера)в = 90°S повышенный полюс совпадаетс зенитом, горизонт с экватором,параллели с альмукантаратами.
Все светила движутся параллельно горизонту, поэтому высота светила h не изменяется и всегда равна склонению. Светила с N невидимы, остальные не заходят. Для наблюдателя на полюсе характерно отсутствие меридиана, первого вертикала и точек N, E, S, W горизонта. Все направления для P S будет на N, а для P N – на S. |
Скачать одним файлом (word) с иллюстрациями.
Все файлы доступны только для зарегистрированных пользователей.Регистрация занимает не более пары минут.
obwie_polojenia.doc
(118,0 KiB, 39 hits)
У Вас нет доступа для скачивания этого файла.
Из-за вращения Земли все светила и воображаемые точки на небесной сфере делают в течение суток один полный оборот вокруг оси мира. Каждое светило перемещается по своей суточной параллели, удалённой от небесного экватора на величину склонения. Вращение происходит с востока на запад или, если смотреть на небесную сферу снаружи со стороны северного полюса мира, по часовой стрелке.
На рис. 1.6 показана суточная параллель произвольно выбранного светила (σ) . Рассмотрим прохождение этим светилом через основные круги в течение суток. В точке а светило переходит из подгоризонтной части сферы в надгоризонтную. Пересечение светилом истинного горизонта называется истинным восходом или заходом. Таким образом, в точке (а) светило восходит , а в точке (е) заходит. В точке (в) светило пересекает восточную часть первого вертикала, а в точке (d ) – западную.
В точке (с) светило пересекает полуденную часть меридиана наблюда теля . Пересечение светилом меридиана наблюдателя называется кульминацией светила. В течение суток наблюдается две кульминации: верхняя в точке с и нижняя в точке (f ) , когда светило пересекает полуночную часть меридиана наблюдателя.
Проследим четверти горизонта, по которым проходит светило в течение суток. Светило взошло на северо-востоке, затем пересекает восточную часть первого вертикала и попадает в юго-восточную часть небесной сферы, затем кульминирует и попадает в юго-западную часть, потом пересекает западную часть первого вертикала и попадает в последнюю, северо-западную часть сферы, где и заходит. После нижней кульминации светило попадает опять в северо-восточную часть сферы и всё повторяется.
Таким образом, у светила на рис. 1.6 происходит такая смена наименований четвертей азимута: NE , SE , SW , NW .
Но не у всех светил происходит такая смена наименований азимута. У рассмотренного светила
склонение было одноимённо с широтой. Если бы склонение было южным, светило восходило бы на юго-востоке и после кульминации заходило бы на юго-западе . Мало того, светила могут быть так расположены на небесной сфере, что их суточные параллели вообще не будут пересекать истинный горизонт, т.е. могут быть невосходящие и незаходящие светила .
Рассмотрим рис. 1.7. На нем небесная сфера спроектирована на плоскость меридиана наблюдателя. Небесный экватор показан прямой QQ ,\ первый вертикал совпадает с отвесной линией, а точки востока и запада совпадают с центром сферы и на чертеже не обозначены. Суточные параллели показаны прямыми, параллельными линии небесного экватора QQ ‘.
Светила 1 и 2 незаходящие, светило 5 невосходящее. Светила 3 и 4 восходят и заходят, но у светила 3 склонение одноимённо с широтой и оно большую часть суток находится над горизонтом, а у светила 4 склонение разноимённо с широтой и оно большую часть суток находится под горизонтом.
На рис. 1.7 видно, что, если бы склонение светила 3 равнялось бы дуге NQ ‘, равной 90°- φ , то его суточная параллель касалась бы истинного горизонта в точке N. Таким образом, условием для того, чтобы светило восходило и заходило , является требование 8< 90°- φ . Отсюда следует, что для незаходящих светил 8 > 90°- φ , причём φ и 8 одноимённы .
Для невосходящих светил 8 > 90°- φ , причём φ и 8 разноимённы.
- 8 = φ и одноимённы, светило проходит через зенит;
- 8 = φ и разноимённы, светило проходит через надир;
- 8 < φ и одноимённы, светило пересекает первый вертикал над горизонтом;
- 8 < φ и разноимённы, светило пересекает первый вертикал под горизонтом;
- 8 > φ светило не пересекает первый вертикал.
Если светило не пересекает первый вертикал, то оно находится всего в двух четвертях горизонта, как, например, светило 1. После кульминации такое светило достигает максимального азимута и затем снова подходит к меридиану наблюдателя, к другой кульминации. Положение светила, когда оно максимально удалено по азимуту от меридиана наблюдателя, называется элонгацией. В течение суток светило проходит две элонгации -восточную и западную.
Во время верхней кульминации светила 3 (рис. 1.7) его высота равна дуге Sk . Высота светила в меридиане наблюдателя называется меридиональной высотой и обозначается «Н». На рис. 1.7 видно, что дуга Sk складывается из дуги SQ , которая равна 90°- φ и дуги Qk , которая равна склонению светила.
Таким образом, Н = 90° ~ φ + 8, откуда получим, учитывая, что 90°-H= z,:
φ = z +8 (1.3)
По формуле (1.3) определяется широта по меридиональной высоте Солнца, что будет подробно описано в разделе 3.6.
Рассмотрим теперь характер изменения координат светила из-за суточного вращения небесной сферы.
На рис. 1.6 видно, что склонение в течение суток остается постоянным . Поскольку точка Овна участвует в суточном вращении небесной сферы, то и прямое восхождение остается постоянным .
Часовой угол светила изменяется из-за перемещения меридиана светила, вызванного вращением небесной сферы. Поэтому часовой угол светила изменяется строго пропорционально времени .
Чтобы выяснить характер изменения высоты и азимута , надо продифференцировать формулы
(1.1) и(1.2) по t . После выполнения всех необходимых преобразований, получим:
Δ h = -cos φ sinA Δ t (1.4)
Δ A=- ( sin φ -cos φ tgh cosA) Δ t (1.5)
Эти формулы дают возможность, задавая экстремальные значения аргументам тригонометрических функций (0° или 90°), находить изменения высоты и азимута.
Анализ формулы (1.4) показывает, что минимально (Δ h = 0) изме нение высоты происходит на меридиане наблюдателя, во время кульминации и для наблюдателя на полюсе.
На рис. 1.8 видно, что в этом случае суточные параллели располагаются параллельно горизонту и высоты равны склонениям светил.
На рис. 1.8 показано расположение суточных параллелей светил для наблюдателя на полюсе, а на рис. 1.9- для наблюдателя на экваторе.
Максимальное изменение высоты имеют светила на первом вертикале, особенно в малых широтах. как это видно на рис.1. 9
Аналогичный анализ формулы (1.5) показывает, что максимально азимут изменяется вблизи меридиана наблюдателя и минимально – около первого вертикала.
Для наблюдателя на полюсе Δ A = Δ t , т.е. азимут изменяется равномерно, пропорционально времени Для наблюдателя в малых широтах, осо бенно при больших высотах светил, азимут изменяется крайне неравномерно, когда за несколько минут он может измениться на несколько десятков градусов. Этим обстоятельством пользуются при определении места судна по Солнцу в тропиках.
На рис. 1.9 видно, что у светила 2 азимут после восхода долгое время остается около 90°. Потом около кульминации он резко меняется и до захода остается около 270°.
Анализ рис. 1.8 показывает, что на полюсе половина звезд незаходящие, половина – невосходящие. Альмукантарата совпадают с параллелями и h = 8
Для наблюдателя на экваторе (рис. 1.9) все звезды восходящие и заходящие. Ни одно светило не пересекает первый вертикал, т.е. каждое светило бывает только в двух четвертях горизонта. Суточные параллели расположены перпендикулярно к горизонту и светила, в том числе и Солнце, его быстро проходят. Это означает, что сумерки в тропиках очень непродолжительны и определение места судна по звездам (а оно возможно только в сумерки, когда видны и звезды, и горизонт), должно быть хорошо организовано и проведено быстро.