Jason Harris

# Небесні системи координат

Однією з основних речей, які потрібні для систематичного вивчення неба, є спосіб, у який можна встановлювати розташування об’єктів на небі. Щоб визначати позицію точок на небі, астрономи розробили декілька систем координат. У кожній з них використовується певна координатна сітка, що проєктується на небесну сферу, аналогічно до того, як визначається географічна система координат на поверхні Землі. Системи координат відрізняються одна від одної лише вибором фундаментальної площини, тобто площини, яка поділяє небо на дві рівні півсфери уздовж великого кола (фундаментальною площиною для географічної системи координат на Землі є екватор). Всі системи координат було названо за вибором цієї фундаментальної площини.

## Екваторіальна система координат

Здається, найпоширенішою серед небесних систем координат є екваторіальна система координат. Її також найтісніше пов’язано з географічною системою координат, оскільки обидві ці системи використовують одну і ту саму фундаментальну площину і мають однакові полюси. Проєкція екватора Земні на небесну сфену називається небесним екватором, а проєкції географічних полюсів на небесну сферу визначають північний і південний небесні полюси.

Але між екваторіальною і географічною системами координат є і суттєві відмінності: географічна система координат пов’язана з Землею; під час обертання Землі обертається і географічна система координат. Екваторіальна ж система координат пов’язана з розташуванням зірок

Насправді, це не зовсім так. Прочитайте статтю щодо прецесії. Крім того, якщо використовувати часовий кут замість прямого сходження, екваторіальну систему координат також можна пов’язати з Землею, а не з зірками.

, отже, з Землі все виглядає так, ніби ця система координат обертається на небі разом з зірками, але, звичайно, причиною цього видимого обертання є обертання Землі навколо її осі — небо залишається нерухомим.

Широтний (подібний до широти) кут екваторіальної системи координат називається Схиленням (скорочено Схил.). Цей кут вимірюється між прямою, що поєднує об’єкт з центром Землі і площиною небесного екватора. Кут довготи називається прямим сходженням (скорочено ПС). Він дорівнює куту між площиною, що проходить через об’єкт і центр Землі перпендикулярно до площини екватора, і площиною весняного рівнодення, виміряному у напрямку на схід. На відміну від довготи, пряме сходження зазвичай вимірюється у годинах, а не у градусах, оскільки видиме обертання екваторіальної системи координат тісно пов’язано з сидеричним часом і часовим кутом. Оскільки повний оберт неба триває 24 години, у кожній годині прямого сходження (360 градусів / 24 години) = 15 градусів.

Екваторіальні координати віддалених об’єктів та зірок змінюються з часом доволі повільно, оскільки на них не впливає добових рух (видимий щоденний рух неба навколо Землі. Слід зауважити, що цей рух має період у 1 сидеричну добу, а не у одну сонячну добу). Екваторіальні координати зручно використовувати для створення каталогів зірок та віддалених об’єктів (зауважте, що можна також використовувати галактичні координати, але ними незручно користуватися спостерігачам, які перебувають на земній поверхні). Втім, використання цих координат призводить до повільної зміни прямого сходження та схилення об’єктів, зокрема прецесії, нутації та власного руху, причому остання зміна є найменш значною. Тому, щоб врахувати прецесію, екваторіальні координати визначаються для певної епохи. Серед поширених зараз епох J2000.0 (епоха 2000 року за юліанським календарем) та B1950.0 (епоха 1950 бесселевого року).

## Горизонтальна система координат

Фундаментальною площиною горизонтальної системи координат є місцева площина горизонту спостерігача. Ця площина очевидним чином ділить небо на верхню півсферу, яку ми можемо бачити, і нижню півсферу, яку затуляє від нашого погляду поверхня Землі. Полюс верхньої півсфери називається зенітом, а полюс нижньої півсфери — надиром. Кут об’єкта над або під площиною горизонту називається Висотою (скорочено Вис). Кут між проєкцією об’єкта на площину горизонту до точки Півночі у напрямку на схід називається азимутом. Іноді горизонтальну систему координат називають системою координат висота-азимут.

Горизонтальна система координат пов’язана з Землею, а не з зірками. Отже, з часом висота і азимут об’єкта змінюються, оскільки для спостерігача об’єкт рухається небом. Крім того, оскільки горизонтальна система координат залежить від вибору місцевого горизонту, об’єкт, який спостерігається у різних точках Землі у однаковий час, матиме різні значення висот і азимутів для різних спостерігачів.

Горизонтальні координати дуже зручні для визначення часу сходу і заходу небесних об’єктів. Коли висота об’єкта дорівнює нулеві, він або сходить (якщо його азимут менший за 180°) або заходить (якщо його азимут більший за 180°).

## Екліптична система координат

Фундаментальною площиною екліптичної системи координат є екліптика. Екліптикою називають шлях, яким, як здається з Землі, рухається Сонце протягом року. Екліптика також є проєкцією орбіти Землі на небесну сферу. Широтний кут цієї системи називається екліптичною широтою, а кут довготи — екліптичною довготою. Подібно до прямого сходження у екваторіальній системі, точкою відліку екліптичної довготи є точка весняного рівнодення.

Як ви вважаєте, для чого зручна така система координат? Якщо вашою відповіддю була відповідь: «для спостереження за об’єктами сонячної системи», ви не помилилися! Всі планети (окрім Плутона) обертаються навколо Сонця у одній площині, отже, вони завжди знаходяться поряд з екліптикою (інакше кажучи, у них завжди малі значення екліптичної широти).

## Галактична координатна система

У галактичній системі координат фундаментальною площиною є площина диска Молочного Шляху. Широтний кут називається галактичною широтою, а кут довготи — галактичною довготою. Ця координатна система корисна для вивчення нашої галактики. Наприклад, корисно знати, як змінюється щільність зірок у залежності від галактичної широти, щоб оцінити рівень сплющеності Молочного Шляху.