Экваториальная система координат является системой небесных координат широко используется для определения положения небесных объектов . Он может быть реализован в сферических или прямоугольных координатах, определяемых началом координат в центре Земли , фундаментальной плоскости, состоящей из проекции земного экватора на небесную сферу (образующей небесный экватор ), первичного направления к точке весеннего равноденствия , и правостороннее соглашение. [1] [2]
Начало координат в центре Земли означает, что координаты являются геоцентрическими , то есть если смотреть из центра Земли, как если бы он был прозрачным . [3] Фундаментальная плоскость и основное направление означают, что система координат, выровненная по экватору и полюсу Земли, не вращается вместе с Землей, а остается относительно неподвижной относительно звездного фона . Правостороннее соглашение означает, что координаты увеличиваются к северу от основной плоскости и к востоку от нее.
Основное направление [ править ]
Это описание ориентации системы отсчета несколько упрощено; ориентация не совсем фиксированная. Медленное движение земной оси, прецессия , вызывает медленный, непрерывный поворот системы координат на запад вокруг полюсов эклиптики , совершая один оборот примерно за 26000 лет. На это накладывается меньшее движение эклиптики и небольшое колебание оси Земли, нутация . [4]
Чтобы зафиксировать точное первичное направление, эти движения требуют указания точки равноденствия определенной даты, известной как эпоха , при указании положения. Три наиболее часто используемых:
- Среднее равноденствие стандартной эпохи (обычно J2000.0 , но может включать B1950.0, B1900.0 и т. Д.)
- - это фиксированное стандартное направление, позволяющее напрямую сравнивать позиции, созданные в разные даты.
- Среднее равноденствие даты
- является пересечением эклиптики «даты» (то есть эклиптики в ее положении в «дату») со средним экватором (то есть, экватор, повернутый за счет прецессии в свое положение в «дату», но свободный от малого периодические колебания нутации). Обычно используется при расчете планетарной орбиты .
- Истинное равноденствие даты
- является пересечением эклиптики «даты» с истинным экватором (то есть средним экватором плюс нутация). Это фактическое пересечение двух плоскостей в любой конкретный момент с учетом всех движений.
Положение в экваториальной системе координат, таким образом, обычно определяется истинным равноденствием и экватором даты , средним равноденствием и экватором J2000.0 или подобным. Обратите внимание, что нет «средней эклиптики», поскольку эклиптика не подвержена небольшим периодическим колебаниям. [5]
Сферические координаты [ править ]
Использование в астрономии [ править ]
Звезда «S сферические координаты часто выражаются в виде пару, прямое восхождение и склонения , без расстояния координат. Направление достаточно удаленных объектов одинаково для всех наблюдателей, и это направление удобно задавать с одинаковыми координатами для всех. Напротив, в горизонтальной системе координат положение звезды отличается от наблюдателя к наблюдателю в зависимости от их положения на поверхности Земли и непрерывно изменяется с вращением Земли.
Телескопы, оснащенные экваториальными креплениями и установочными кругами, используют экваториальную систему координат для поиска объектов. Установка кругов в сочетании с картой звездного неба или эфемерид позволяет легко наводить телескоп на известные объекты на небесной сфере.
Склонение [ править ]
Символ склонения δ (нижний регистр «дельта», сокращенно DEC) измеряет угловое расстояние до объекта, перпендикулярного небесному экватору, положительное на север, отрицательное на юг. Например, северный полюс мира имеет склонение + 90 °. Источником склонения является небесный экватор, который представляет собой проекцию экватора Земли на небесную сферу. Склонение аналогично земной широте . [6] [7] [8]
Прямое восхождение [ править ]
Символ прямого восхождения α (строчная буква «альфа», сокращенно RA) измеряет угловое расстояние объекта на восток вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия до часового круга, проходящего через объект. Точка весеннего равноденствия - одна из двух точек пересечения эклиптики с небесным экватором. Аналогично земной долготе , прямое восхождение обычно измеряется в звездных часах, минутах и секундах, а не в градусах, что является результатом метода измерения прямого восхождения путем определения времени прохождения объектов через меридиан при вращении Земли . Есть360 °/24 ч= 15 ° за один час прямого восхождения и 24 часа прямого восхождения вокруг всего небесного экватора . [6] [9] [10]
При совместном использовании прямое восхождение и склонение обычно обозначаются сокращенно RA / Dec.
Часовой угол [ править ]
В качестве альтернативы прямому восхождению , часовому углу (сокращенно HA или LHA, местный часовой угол ), левосторонняя система измеряет угловое расстояние объекта на запад вдоль небесного экватора от меридиана наблюдателя до часового круга, проходящего через объект. В отличие от прямого восхождения, часовой угол всегда увеличивается с вращением Земли . Часовой угол можно рассматривать как средство измерения времени с момента верхней кульминации , момента, когда объект касается меридиана над головой.
Считается, что кульминационная звезда на меридиане наблюдателя имеет нулевой часовой угол (0 ч ). Спустя один звездный час (приблизительно 0,9973 солнечных часа ) вращение Земли перенесет звезду к западу от меридиана, и ее часовой угол составит 1 час . При вычислении топоцентрических явлений прямое восхождение может быть преобразовано в часовой угол в качестве промежуточного шага. [11] [12] [13]
Прямоугольные координаты [ править ]
Геоцентрические экваториальные координаты [ править ]
Существует ряд прямоугольных вариантов экваториальных координат. У всех есть:
- Происхождения в центре Земли .
- Основная плоскость в плоскости экватора Земли.
- Первичное направление ( ось x ) к точке весеннего равноденствия , то есть к месту, где Солнце пересекает небесный экватор в северном направлении в своем годовом видимом обороте вокруг эклиптики .
- Правой рукой конвенции, указав у оси на 90 ° на восток в основной плоскости и г осью вдоль северной полярной оси.
Системы отсчета не вращаются вместе с Землей (в отличие от систем с центром в центре и с Землей ), оставаясь всегда направленными к точке равноденствия и дрейфуя во времени с движениями прецессии и нутации .
- В астрономии : [14]
- Положение Солнца часто определяется в геоцентрической экваториальной прямоугольных координат X , Y , Z и координировать четвертое расстояние, R (= √ Х 2 + Y 2 + Z 2 ) , в единицах астрономической единицы .
- Положения планет и других тел Солнечной системы часто задаются в геоцентрических экваториальных прямоугольных координатах ξ , η , ζ и четвертой дистанционной координате δ (равной √ ξ 2 + η 2 + ζ 2 ) в единицах астрономической единица .Эти прямоугольные координаты связаны с соответствующими сферическими координатами соотношением
- В астродинамике : [15]
- Положение искусственных спутников Земли задается в геоцентрических экваториальных координатах, также известных как геоцентрическая экваториальная инерциальная система (GEI) , геоцентрическая инерциальная система (ECI) и традиционная инерциальная система (CIS) , которые по определению эквивалентны астрономической геоцентрической системе. экваториальные прямоугольные рамки, вверху. В геоцентрической экваториальной системе отсчета оси x , y и z часто обозначаются как I , J и K соответственно, или базис системы определяется единичными векторами Î, Ĵ и K̂ .
- Геоцентрическая Небесные опорная система (GCRF) является геоцентрическим эквивалентом Международного Небесной референцным (ICRF). Ее основное направление является равноденствием из J2000.0 , и не двигается с прецессией и нутацией , но в противном случае эквивалентен вышеуказанные системы.
| Сферический | Прямоугольный | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Прямое восхождение | Склонение | Расстояние | Общий | Спец. Назначение | |
| Геоцентрический | α | δ | Δ | ξ , η , ζ | X , Y , Z (Солнце) |
| Гелиоцентрический | х , у , г | ||||
Гелиоцентрические экваториальные координаты [ править ]
В астрономии также существует гелиоцентрический прямоугольный вариант экваториальных координат, обозначенный x , y , z , который имеет:
- Происхождения в центре Солнца .
- Основная плоскость в плоскости экватора Земли.
- Основное направление ( ось x ) к точке весеннего равноденствия .
- Правой рукой конвенции, указав у оси на 90 ° на восток в основной плоскости и г осью вдоль Земли северной полярной оси «ы.
Эта система отсчета во всех отношениях эквивалентна системе координат ξ , η , ζ , описанной выше, за исключением того, что начало координат перенесено в центр Солнца . Обычно используется при расчете орбиты планет. Три астрономические прямоугольные системы координат связаны соотношением [17]
См. Также [ править ]
- Система небесных координат
- Полярное расстояние
- Сферическая астрономия
- Положение звезды
Ссылки [ править ]
- ^ Управление морского альманаха, Военно-морская обсерватория США; Управление морского альманаха HM; Гринвичская королевская обсерватория (1961). Пояснительное приложение к астрономическим эфемеридам и американским эфемеридам и морскому альманаху . Канцелярия HM, Лондон (перепечатка 1974 г.). С. 24 , 26.
- ^ Vallado, David A. (2001). Основы астродинамики и приложений . Microcosm Press, Эль-Сегундо, Калифорния. п. 157. ISBN. 1-881883-12-4.
- ^ Морская обсерватория США Альманах Управление Nautical; Гидрографическое управление Великобритании; Управление морского альманаха HM (2008). Астрономический альманах за 2010 год . Правительство США Типография. п. М2, «видимое место». ISBN 978-0-7077-4082-9.
- ↑ Пояснительное приложение (1961), стр.20, 28
- ^ Meeus, Жан (1991). Астрономические алгоритмы . Willmann-Bell, Inc., Ричмонд, Вирджиния. п. 137. ISBN 0-943396-35-2.
- ^ a b Питер Даффет-Смит (1988). Практическая астрономия с вашим калькулятором, третье издание . Издательство Кембриджского университета . С. 28–29 . ISBN 0-521-35699-7.
- ^ Меир Х. Дегани (1976). Астрономия стала проще . Doubleday & Company, Inc. стр. 216 . ISBN 0-385-08854-X.
- ^ Астрономический альманах 2010 , стр. M4
- Перейти ↑ Moulton, Forest Ray (1918). Введение в астрономию . п. 127.
- ^ Астрономический альманах 2010 , стр. M14
- ^ Питер Даффет-Смит (1988). Практическая астрономия с вашим калькулятором, третье издание . Издательство Кембриджского университета. С. 34–36 . ISBN 0-521-35699-7.
- ^ Астрономический альманах 2010 , стр. M8
- ^ Vallado (2001), стр. 154
- ↑ Пояснительное приложение (1961), стр. 24–26.
- ^ Vallado (2001), стр. 157, 158
- ^ Пояснительное приложение (1961), сек. 1G
- ↑ Пояснительное приложение (1961), стр.20, 27
Внешние ссылки [ править ]
- ИЗМЕРЕНИЕ НЕБО Краткое руководство по небесной сфере Джеймс Б. Калер, Университет Иллинойса
- Небесная экваториальная система координат Университет Небраски-Линкольн
- Исследователи небесных экваториальных координат Университет Небраски-Линкольн
