Астрономическая склонение: координаты на небесной сфере

Введение

Астрономическая координата, аналогичная широте.

В астрономии деклинация (сокращенно dec; символ δ) — один из двух углов, определяющих положение точки на небесной сфере в экваториальной системе координат, другим углом является часовой угол. Угол деклинации измеряется к северу (положительное значение) или к югу (отрицательное значение) от небесного экватора вдоль часового круга, проходящего через рассматриваемую точку. Корень слова «деклинация» (лат. declinatio) означает «отклонение» или «спуск». Он восходит к тому же корню, что и слова incline («наклоняться вперёд») и recline («наклоняться назад»). В некоторых астрономических текстах XVIII и XIX веков деклинация приводилась как расстояние до Северного полюса (N. P. D.), что эквивалентно 90 минус деклинация. Например, объект с деклинацией −5° будет иметь N.P.D. 95°, а деклинация −90° (южный небесный полюс) будет иметь N.P.D. 180°.

Эффекты прецессии

Земная ось медленно вращается в западном направлении вокруг полюсов эклиптики, совершая один оборот примерно за 26 000 лет. Этот эффект, известный как прецессия, вызывает непрерывное, хотя и весьма медленное изменение координат неподвижных небесных объектов. Следовательно, экваториальные координаты (включая склонение) по своей природе относительны к году наблюдения, и астрономы указывают их, привязывая к конкретному году, называемому эпохой. Координаты, относящиеся к разным эпохам, необходимо математически преобразовывать, чтобы привести их в соответствие друг с другом или к стандартной эпохе. В настоящее время в качестве стандартной эпохи используется J2000.0, что соответствует 1 января 2000 года 12:00 TT. Префикс "J" указывает на то, что это юлианская эпоха. До J2000.0 астрономы использовали последовательные бесселевские эпохи B1875.0, B1900.0 и B1950.0.

Звезды

Направление звезды остается почти фиксированным из-за ее огромного расстояния, но ее прямое восхождение и склонение меняются постепенно из-за прецессии равноденствий и собственного движения, а также циклически из-за годичного параллакса. Склонение объектов Солнечной системы меняется очень быстро по сравнению со склонением звезд из-за орбитального движения и близости. Как видно из мест в Северном полушарии Земли, небесные объекты со склонением больше 90° − φ (где φ = широта наблюдателя) кажутся ежедневно вращающимися вокруг небесного полюса, не опускаясь ниже горизонта, и поэтому называются циркумполярными звездами. Аналогично это происходит в Южном полушарии для объектов со склонением меньше (т. е. более отрицательным), чем −90° − φ (где φ всегда является отрицательным числом для южных широт). Крайним примером является полярная звезда, которая имеет склонение около +90°, поэтому она является циркумполярной, как видно из любой точки в Северном полушарии, за исключением очень близких к экватору. Циркумполярные звезды никогда не опускаются ниже горизонта. И наоборот, есть другие звезды, которые никогда не поднимаются над горизонтом, как видно из любой точки на поверхности Земли (кроме крайне близких к экватору). На плоской местности расстояние должно быть в пределах приблизительно 2 км, хотя это зависит от высоты наблюдателя и окружающей местности. В общем случае, если звезда со склонением δ является циркумполярной для какого-либо наблюдателя (где δ является либо положительным, либо отрицательным), то звезда со склонением −δ никогда не поднимается над горизонтом, как видно тому же наблюдателю. (Это не учитывает эффект атмосферной рефракции.) Аналогично, если звезда является циркумполярной для наблюдателя на широте φ, то она никогда не поднимается над горизонтом, как видно наблюдателю на широте −φ. Не учитывая атмосферную рефракцию, для наблюдателя на экваторе склонение всегда равно 0° в восточной и западной точках горизонта. В северной точке оно равно 90° − |φ|, а в южной точке −90° + |φ|. С полюсов склонение равномерно вокруг всего горизонта, приблизительно 0°. + Видимые звезды по широте Наблюдателя широта (°) Склонение циркумполярных звезд (°) Склонение нециркумполярных звезд (°) Склонение невидимых звезд (°) + для северной широты, − для южной − для северной широты, + для южной 90 (Полюс) 90 до 0 0 до 90 66.5 (Арктический / Антарктический круг) 90 до 23.5 +23.5 до −23.5 23.5 до 90 45 (середина) 90 до 45 +45 до −45 45 до 90 23.5 (Тропик Рака / Козерога) 90 до 66.5 +66.5 до −66.5 66.5 до 90 0 (Экватор) +90 до −90 Нециркумполярные звезды видны только в определенные дни или сезоны года.

A star's direction remains nearly fixed due to its vast distance, but its right ascension and declination do change gradually due to precession of the equinoxes and proper motion, and cyclically due to annual parallax. The declinations of Solar System objects change very rapidly compared to those of stars, due to orbital motion and close proximity. As seen from locations in the Earth's Northern Hemisphere, celestial objects with declinations greater than 90° − φ (where φ = observer's latitude) appear to circle daily around the celestial pole without dipping below the horizon, and are therefore called circumpolar stars. This similarly occurs in the Southern Hemisphere for objects with declinations less (i. e. more negative) than −90° − φ (where φ is always a negative number for southern latitudes). An extreme example is the pole star which has a declination near to +90°, so is circumpolar as seen from anywhere in the Northern Hemisphere except very close to the equator. Circumpolar stars never dip below the horizon. Conversely, there are other stars that never rise above the horizon, as seen from any given point on the Earth's surface (except extremely close to the equator. Upon flat terrain, the distance has to be within approximately 2 km, although this varies based upon the observer's altitude and surrounding terrain). Generally, if a star whose declination is δ is circumpolar for some observer (where δ is either positive or negative), then a star whose declination is −δ never rises above the horizon, as seen by the same observer. (This neglects the effect of atmospheric refraction.) Likewise, if a star is circumpolar for an observer at latitude φ, then it never rises above the horizon as seen by an observer at latitude −φ. Neglecting atmospheric refraction, for an observer at the equator, declination is always 0° at east and west points of the horizon. At the north point, it is 90° − |φ|, and at the south point, −90° + |φ|. From the poles, declination is uniform around the entire horizon, approximately 0°. + Stars visible by latitudeObserver's latitude (°) Declinationof circumpolar stars (°)of non circumpolar stars (°)of stars not visible (°) + for north latitude, − for south − for north latitude, + for south 90 (Pole) 90 to 0 0 to 90 66.5 (Arctic/Antarctic Circle) 90 to 23.5 +23.5 to −23.5 23.5 to 90 45 (midpoint) 90 to 45 +45 to −45 45 to 90 23.5 (Tropic of Cancer/Capricorn) 90 to 66.5 +66.5 to −66.5 66.5 to 90 0 (Equator) +90 to −90
Non circumpolar stars are visible only during certain days or seasons of the year.

Солнце

Склонение Солнца меняется в зависимости от времени года. На арктических или антарктических широтах Солнце является околополярным вблизи местного летнего солнцестояния, что приводит к явлению, когда оно не заходит за горизонт в полночь, известному как полуночное солнце. Аналогично, вблизи местного зимнего солнцестояния Солнце остаётся под горизонтом в течение всего дня, что называется полярной ночью.

Отношение к широте

Когда объект находится точно над головой, его склонение почти всегда отличается от широты наблюдателя не более чем на 0,01 градуса; оно было бы точно равно, если бы не два усложнения. Первое усложнение относится ко всем небесным объектам: склонение объекта равно астрономической широте наблюдателя, но термин "широта" обычно подразумевает геодезическую широту, то есть широту, используемую на картах и в GPS-устройствах. На территории континентальной части Соединенных Штатов и в прилегающих районах разница (вертикальное отклонение) обычно составляет несколько угловых секунд (1 угловая секунда = 1/3600 градуса), но может достигать 41 угловой секунды. Второе усложнение заключается в том, что, при отсутствии отклонения вертикали, "над головой" означает перпендикуляр к эллипсоиду в местоположении наблюдателя, но эта перпендикулярная линия не проходит через центр Земли; альманахи предоставляют склонения, измеренные в центре Земли. (Эллипсоид – это математически удобное приближение к уровню моря).