Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Воображаемая сфера произвольно большого радиуса, концентрическая с наблюдателем.
Imaginary sphere of arbitrarily large radius, concentric with the observer
В астрономии и навигации небесная сфера – это абстрактная сфера с произвольно большим радиусом, концентричная Земле. Все объекты на небе можно представить как спроецированные на внутреннюю поверхность небесной сферы, центр которой может находиться в Земле или у наблюдателя. Если центр у наблюдателя, то половина сферы будет напоминать полусферический экран над местом наблюдения. Небесная сфера – это концептуальный инструмент, используемый в сферической астрономии для определения положения объекта на небе без учёта его линейного расстояния до наблюдателя. Небесный экватор разделяет небесную сферу на северное и южное полушария.
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.
Описание
Поскольку астрономические объекты находятся на столь огромных расстояниях, непосредственное наблюдение неба не дает информации об их фактических расстояниях. Все небесные объекты кажутся равноудаленными, словно закрепленными на внутренней поверхности сферы с большим, но неизвестным радиусом, которая, кажется, вращается на запад; при этом Земля под ногами представляется неподвижной. Для целей сферической астрономии, которая имеет дело только с направлениями на небесные объекты, не имеет значения, соответствует ли это действительности или же вращается Земля, а небесная сфера остается неподвижной. Небесную сферу можно считать бесконечной по радиусу. Это означает, что любая точка внутри нее, включая точку, занимаемую наблюдателем, может рассматриваться как центр. Это также означает, что все параллельные линии, будь то разделены миллиметрами или расстоянием в пределах Солнечной системы, будут казаться пересекающими сферу в одной точке, аналогично точке схода в графической перспективе. Все параллельные плоскости будут казаться пересекающими сферу по совпадающему большому кругу («кругу схода»). И наоборот, наблюдатели, смотрящие в одну и ту же точку на небесной сфере бесконечного радиуса, будут смотреть вдоль параллельных линий, а наблюдатели, смотрящие в один и тот же большой круг, – вдоль параллельных плоскостей. На небесной сфере бесконечного радиуса все наблюдатели видят одно и то же в одном и том же направлении. Для некоторых объектов это является чрезмерным упрощением. Объекты, относительно близкие к наблюдателю (например, Луна), будут казаться меняющими свое положение относительно далекой небесной сферы, если наблюдатель переместится на достаточно большое расстояние, скажем, с одной стороны Земли на другую. Этот эффект, известный как параллакс, можно представить как небольшое отклонение от среднего положения. Небесную сферу можно рассматривать как центрированную в центре Земли, центре Солнца или в любой другой удобной точке, и можно вычислять отклонения от положений, отнесенных к этим центрам. Таким образом, астрономы могут предсказывать геоцентрические или гелиоцентрические положения объектов на небесной сфере, не прибегая к вычислению индивидуальной геометрии для каждого конкретного наблюдателя, сохраняя при этом полезность небесной сферы. Отдельные наблюдатели могут самостоятельно вычислять свои небольшие отклонения от средних положений, если это необходимо. Во многих астрономических задачах эти отклонения незначительны.
Because astronomical objects are at such remote distances, casual observation of the sky offers no information on their actual distances. All celestial objects seem equally far away, as if fixed onto the inside of a sphere with a large but unknown radius, which appears to rotate westward overhead; meanwhile, Earth underfoot seems to remain still. For purposes of spherical astronomy, which is concerned only with the directions to celestial objects, it makes no difference if this is actually the case or if it is Earth that is rotating while the celestial sphere is stationary. The celestial sphere can be considered to be infinite in radius. This means any point within it, including that occupied by the observer, can be considered the center. It also means that all parallel lines, be they millimetres apart or across the Solar System from each other, will seem to intersect the sphere at a single point, analogous to the vanishing point of graphical perspective. All parallel planes will seem to intersect the sphere in a coincident great circle (a "vanishing circle"). Conversely, observers looking toward the same point on an infinite radius celestial sphere will be looking along parallel lines, and observers looking toward the same great circle, along parallel planes. On an infinite radius celestial sphere, all observers see the same things in the same direction. For some objects, this is over simplified. Objects which are relatively near to the observer (for instance, the Moon) will seem to change position against the distant celestial sphere if the observer moves far enough, say, from one side of planet Earth to the other. This effect, known as parallax, can be represented as a small offset from a mean position. The celestial sphere can be considered to be centered at the Earth's center, the Sun's center, or any other convenient location, and offsets from positions referred to these centers can be calculated. In this way, astronomers can predict geocentric or heliocentric positions of objects on the celestial sphere, without the need to calculate the individual geometry of any particular observer, and the utility of the celestial sphere is maintained. Individual observers can work out their own small offsets from the mean positions, if necessary. In many cases in astronomy, the offsets are insignificant.
Определение местоположения объектов
Таким образом, небесную сферу можно рассматривать как своего рода астрономическую стенографию, и астрономы очень часто её используют. Например, в Астрономическом альманахе за 2010 год указано видимое геоцентрическое положение Луны 1 января в 00:00:00.00 по земному времени, в экваториальных координатах, как прямое восхождение 6ч 57м 48,86с, склонение +23° 30' 05,5". Это положение подразумевает его проекцию на небесную сферу; любой наблюдатель, находящийся в любой точке и смотрящий в этом направлении, увидит "геоцентрическую Луну" в том же месте на фоне звёзд. Для многих приблизительных расчётов (например, для определения примерной фазы Луны) этого положения, видимого из центра Земли, достаточно. Для задач, требующих высокой точности (например, для расчёта полосы тени при затмении), в Альманахе приводятся формулы и методы для вычисления топоцентрических координат, то есть положения, видимого из конкретной точки на поверхности Земли, исходя из геоцентрического положения. Это значительно уменьшает объём информации, необходимой в подобных альманахах, поскольку каждый наблюдатель может самостоятельно учитывать свои конкретные условия.
The celestial sphere can thus be thought of as a kind of astronomical shorthand, and is applied very frequently by astronomers. For instance, the Astronomical Almanac for 2010 lists the apparent geocentric position of the Moon on January 1 at 00:00:00.00 Terrestrial Time, in equatorial coordinates, as right ascension 6h 57m 48.86s, declination +23° 30' 05.5". Implied in this position is that it is as projected onto the celestial sphere; any observer at any location looking in that direction would see the "geocentric Moon" in the same place against the stars. For many rough uses (e. g. calculating an approximate phase of the Moon), this position, as seen from the Earth's center, is adequate. For applications requiring precision (e. g. calculating the shadow path of an eclipse), the Almanac gives formulae and methods for calculating the topocentric coordinates, that is, as seen from a particular place on the Earth's surface, based on the geocentric position. This greatly abbreviates the amount of detail necessary in such almanacs, as each observer can handle their own specific circumstances.
Звездный глобус
Небесная сфера также может относиться к физической модели небесной сферы или небесному глобусу. Такие глобусы изображают созвездия на внешней поверхности сферы, создавая зеркальное отражение созвездий, видимых с Земли. Самый старый сохранившийся пример подобного артефакта – глобус скульптуры Фарнезского Атласа, копия более ранней работы (эллинистического периода, ок. 120 г. до н.э.) II века.
A celestial sphere can also refer to a physical model of the celestial sphere or celestial globe. Such globes map the constellations on the outside of a sphere, resulting in a mirror image of the constellations as seen from Earth. The oldest surviving example of such an artifact is the globe of the Farnese Atlas sculpture, a 2nd century copy of an older (Hellenistic period, ca. 120 BCE) work.
Другие тела , кроме Земли
Наблюдатели на других мирах, разумеется, видели бы объекты в этом небе практически в тех же условиях – как будто спроецированные на купол. Можно было бы построить системы координат, основанные на небе этого мира. Эти системы могли бы использовать эквивалент "эклиптики", полюсов и экватора, хотя причины создания такой системы в равной степени историчны и техничны.
Observers on other worlds would, of course, see objects in that sky under much the same conditions – as if projected onto a dome. Coordinate systems based on the sky of that world could be constructed. These could be based on the equivalent "ecliptic", poles and equator, although the reasons for building a system that way are as much historic as technical.