Кіріспе
Байқаушымен концентрлі, кез келген радиусы бар көзге көрінбейтін сфера. Астрономия және навигацияда аспан сферасы – кез келген радиусы бар және Жерге концентрлі абстрактты сфера. Аспандағы барлық объектілердің көзге көрінетін бейнесін аспан сферасының ішкі бетіне проекцияланған деп есептеуге болады, бұл сфера Жерге немесе байқаушыға ортақ болуы мүмкін. Егер байқаушыға ортақ болса, сфераның жартысы байқау орнының үстіндегі жарты шар тәрізді экранға ұқсайды. Аспан сферасы – шар тәрізді астрономияда объектінің аспандағы орнын байқаушыдан оның тура сызықтық қашықтығын ескермей анықтауға қолданылатын түсінік құралы. Аспан экваторы аспан сферасын солтүстік және оңтүстік жарты шарларға бөледі.
In astronomy and navigation, the celestial sphere is an abstract sphere that has an arbitrarily large radius and is concentric to Earth. All objects in the sky can be conceived as being projected upon the inner surface of the celestial sphere, which may be centered on Earth or the observer. If centered on the observer, half of the sphere would resemble a hemispherical screen over the observing location. The celestial sphere is a conceptual tool used in spherical astronomy to specify the position of an object in the sky without consideration of its linear distance from the observer. The celestial equator divides the celestial sphere into northern and southern hemispheres.
Сипаттама
Астрономиялық объектілердің тым алыс қашықтықта орналасуына байланысты, аспанды кездейсоқ бақылау олардың нақты қашықтығы туралы ешқандай ақпарат бермейді. Барлық аспан денелері теңдей алыста орналасқандай көрінеді, олар үлкен, бірақ белгісіз радиусы бар шардың ішкі бетіне бекітілгендей, ол батысқа қарай айналып тұрғандай сезіледі; ал астымыздағы Жер қозғалмай тұрғандай көрінеді. Аспан денелерінің бағыттарымен ғана айналысатын сфералық астрономия үшін, бұл жағдайдың шындығында осылай болуының маңызы жоқ, немесе аспан сферасы тұрақты болса, Жердің айналуының маңызы жоқ. Аспан сферасын шексіз радиусты деп қарастыруға болады. Бұл оның ішіндегі кез келген нүкте, оның ішінде бақылаушы орналасқан нүкте де орталық деп есептелуі мүмкін дегенді білдіреді. Сондай-ақ, барлық параллель түзулер, олар миллиметрлерге немесе Күн жүйесінің арақашықтығына дейін бір-бірінен алыс болса да, графикалық перспективадағы жоғалу нүктесіне ұқсас, сфераны бір нүктеде қиып өтетіндей көрінеді. Барлық параллель жазықтықтар да үлкен шеңберде ("жоғалу шеңбері") қиылысқандай көрінеді. Керісінше, шексіз радиусты аспан сферасындағы бірдей нүктеге қарайтын бақылаушылар параллель түзулер бойымен, ал бір үлкен шеңберге қарайтын бақылаушылар параллель жазықтықтар бойымен қарайды. Аспан сферасының шексіз радиусында барлық бақылаушылар бірдей бағытта бірдей нысандарды көреді. Бірақ кейбір объектілер үшін бұл тым қарапайым. Бақылаушыға салыстырмалы түрде жақын орналасқан объектілер (мысалы, Ай), егер бақылаушы Жер планетасының бір жағынан екінші жағына жеткілікті қашықтыққа жылса, алыс аспан сферасына қатысты орнын өзгертетіндей көрінеді. Бұл эффект, параллакс деп аталады, орташа позициядан шағын ауытқу ретінде көрсетілуі мүмкін. Аспан сферасын Жердің орталығында, Күннің орталығында немесе кез келген басқа да ыңғайлы нүктеде орналасқан деп қарастыруға болады, және осы орталықтарға қатысты позициялардан ауытқуларды есептеуге болады. Осылайша, астрономдар аспан сферасындағы объектілердің геоцентрлік немесе гелиоцентрлік позицияларын, әрбір бақылаушының жеке геометриясын есептеудің қажеті болмай-ақ болжауға болады, және аспан сферасының пайдалылығы сақталады. Жеке бақылаушылар қажет болған жағдайда орташа позициялардан өздерінің шағын ауытқуларын есептеуге болады. Астрономияның көптеген жағдайларында бұл ауытқулар маңызды емес.
Нысандардың орналасуын анықтау
Аспан сферасын астрономиялық жазбаның бір түрі деп қарастыруға болады, және астрономдар оны өте жиі қолданады. Мысалы, 2010 жылғы Астрономиялық альманахта 1 қаңтарда 00:00:00.00 Жер уақыты бойынша Айдың нақты геоцентрлік орны экваторлық координаттарда оң көтерілу 6 сағат 57 минут 48.86 секунд, ені +23° 30' 05.5" ретінде келтірілген. Бұл көрсетілген орны аспан сферасына проекцияланғандығын білдіреді; кез келген бақылаушы, қай жерде болса да, сол бағытқа қараса, жұлдыздар фонында "геоцентрлік Айды" бірдей жерде көреді. Көптеген жуық есептеулер үшін (мысалы, Айдың шамамен фазасын анықтау), Жер ортасынан қарағандағы бұл орны жеткілікті. Нақтылықты қажет ететін қолданулар үшін (мысалы, күн немесе ай тұтылуының көлеңке жолын есептеу), Альманах геоцентрлік орнына сүйенген, Жер бетіндегі нақты бір мекеннен көрінетіндей топоцентрлік координаттарды есептеуге арналған формулалар мен әдістерді ұсынады. Бұл мұндай альманахтардағы қажетті мәліметтер көлемін едәуір қысқартады, себебі әр бақылаушы өзінің жеке жағдайларын ескере алады.
Жұлдызды жер шары
Аспан сферасы аспан сферасының немесе аспан глобусының физикалық моделін де білдіре алады. Мұндай глобустар шоқжұлдыздарды сфераның бетіне түсіреді, нәтижесінде Жерден көрінетін шоқжұлдыздардың кері бейнесі пайда болады. Мұндай артефакттың ең көне сақталған мысалы – Фарнез атласы мүсіні, ол 2 ғасырда жасалған, бұрынғы (еллинистік кезең, шамамен б.з.д. 120 жыл) жұмыстың көшірмесі.
Жерден басқа денелер
Басқа әлемдердегі бақылаушылар, әрине, сол аспандағы заттарды шамамен осындай жағдайларда көреді – күмбезге проекцияланғандай. Сол әлемнің аспанына негізделген координаттар жүйесін құруға болады. Бұл эквивалентті "эклиптикаға", полюстерге және экваторға негізделуі мүмкін, бірақ мұндай жүйе құру себептері техникалық емес, көбінесе тарихи.