Небесные координаты: RA, Dec, высота, азимут, и т.д.

Как найти конкретное место — например, город — на Земле? Правильно, нужно знать его координаты: широту и долготу. Например, Москва находится примерно на 55° северной широты и 37° восточной долготы. Но что, если нужно найти объект на небе, а под рукой нет приложения для наблюдения за звездами? В этом случае потребуются небесные координаты объекта. Различные системы координат, используемые в астрономии, могут показаться трудными для понимания, но мы сделаем все возможное, чтобы вы в них разобрались. Давайте начнем! Также посмотрите нашу инфографику, чтобы еще лучше понимать небесные координаты.

Содержание

• Что такое небесная сфера?
• Высота и азимут (горизонтальная система)
• Склонение и прямое восхождение (экваториальная система)
• Эклиптические широта и долгота (эклиптическая система)
• Другие системы координат
• Как использовать координаты для поиска объектов?
• Интересные факты
  • Прямое восхождение: почему оно “прямое” и что куда восходит?
  • Склонение = отклонение
  • Первая точка Рыб?
  • Мы живем в эпоху J2000.0
• Подведем итог

Откройте для себя небесные координаты с нашей инфографикой! Разберитесь с горизонтальной и экваториальной системами и научитесь находить объекты с их помощью.

Смотреть инфографику

Что такое небесная сфера?

Прежде чем мы подробно поговорим о небесных координатах, необходимо разобраться с понятием небесной сферы. Небесная сфера — это воображаемая сфера, окружающая Землю, на которую проецируются все небесные объекты, видимые с Земли. Из-за вращения Земли кажется, что звезды движутся по небесной сфере.

Вот несколько важных понятий, свзанных с небесной сферой.

• Небесный экватор: окружность, по которой плоскость земного экватора пересекает небесную сферу. Небесный экватор делит небесную сферу на Северное и Южное полушария.
• Эклиптика: окружность, по которой плоскость орбиты Земли пересекает небесную сферу. Из-за наклона земной оси угол между эклиптикой и небесным экватором составляет около 23,5°. Вы можете узнать больше об эклиптике из нашей отдельной статьи.
• Северный полюс мира: точка на небесной сфере, находящаяся над Северным полюсом Земли, в которой земная ось пересекает небесную сферу. Это фиксированная точка на небе, вокруг которой происходит видимое движение звёзд против часовой стрелки.
• Южный полюс мира: точка на небесной сфере, находящаяся над Южным полюсом Земли, в которой земная ось пересекает небесную сферу. Это фиксированная точка на небе, вокруг которой происходит видимое движение звёзд по часовой стрелке.
• Зенит: точка небесной сферы, расположенная строго над головой наблюдателя.
• Надир: точка небесной сферы, расположенная строго под наблюдателем, противоположная зениту.
• Точка весеннего равноденствия (Первая точка Овна): точка пересечения Солнцем небесного экватора в день мартовского равноденствия.

Теперь, наконец, поговорим об основных системах координат, используемых в астрономии.

Высота и азимут (горизонтальная система)

Горизонтальная система координат описывает положение небесных объектов относительно горизонта. В этой системе используются две основные координаты: высота и азимут.

• Высота — это угловое расстояние объекта к северу или югу от горизонта. Она измеряется в градусах от +90° (зенит) до -90° (надир). Например, если небесный объект находится на высоте 45°, он будет расположен на полпути между горизонтом и зенитом.

• Азимут описывает положение объекта вдоль горизонта. Он измеряется в градусах и откладывается по часовой стрелке от истинного севера — направления, указывающего на географический Северный полюс. Таким образом, если объект имеет азимут 90°, он будет расположен строго на восток от наблюдателя, а объект с азимутом 180° будет расположен строго на юг.

Горизонтальная система координат особенно удобна для любительских наблюдений, поскольку она привязана к местоположению наблюдателя.

Склонение и прямое восхождение (экваториальная система)

Экваториальная система координат описывает положение небесных объектов относительно небесного экватора. В ней используются две основные координаты: склонение и прямое восхождение.

• Склонение (Dec) измеряет угловое расстояние объекта к северу или югу от небесного экватора. Склонение — это небесный эквивалент земной широты. Оно выражается в градусах в диапазоне от +90° (Северный полюс мира) до -90° (Южный полюс мира). Например, если объект имеет склонение +30°, это означает, что он расположен на одной трети расстояния к северу от небесного экватора до Северного полюса мира.

• Прямое восхождение (RA) измеряет угловое расстояние объекта в восточном направлении вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия. Прямое восхождение — это небесный эквивалент земной долготы. По историческим причинам оно выражается не в градусах, а в угловых часах, минутах и секундах. Для земного наблюдателя небо “совершает оборот” на 360° за 24 часа или на 15° за один час. Таким образом, круг небесного экватора (360°) соответствует 24 часам прямого восхождения, а один час прямого восхождения равен 15°. Итак, если объект имеет прямое восхождение 6 часов, это означает, что он расположен на 90° (15° × 6 часов) к востоку от точки весеннего равноденствия вдоль небесного экватора.

Экваториальная система координат может быть геоцентрической (с Землей в центре, как на картинке выше) и топоцентрической (зависящей от местоположения наблюдателя). Многие звездные карты используют геоцентрическую экваториальную систему координат. Если вы захотите использовать такие карты для наведения телескопа на объект, вам придется преобразовать геоцентрические координаты в топоцентрические (для этого есть специальные формулы). К счастью, есть и гораздо более простое решение: скачать приложение для наблюдения ночного неба, которое использует топоцентрические координаты — например, Sky Tonight. Ниже мы расскажем о том, как пользоваться этим приложением.

Эклиптические широта и долгота (эклиптическая система)

Эклиптическая система координат описывает положение небесных объектов относительно эклиптики. В нем используются две основные координаты: эклиптическая широта и эклиптическая долгота.

• Эклиптическая широта измеряет угловое расстояние объекта к северу или к югу от плоскости эклиптики. Она выражается в градусах от +90° (Cеверный полюс эклиптики) до -90° (Южный полюс эклиптики).

• Эклиптическая долгота измеряет угловое расстояние объекта вдоль плоскости эклиптики на восток от точки весеннего равноденствия. Она выражается в градусах от 0° до 360°; полный круг эклиптики соответствует одному году. Таким образом, если объект имеет эклиптическую долготу 90°, это означает, что он расположен на четверти пути вдоль эклиптики к востоку от точки весеннего равноденствия.

Эклиптическая система координат особенно полезна для обнаружения и отслеживания небесных тел Солнечной системы, поскольку плоскости их орбит близки к плоскости эклиптики. Она широко используется в наблюдательной астрономии, а также применяется для навигации космических аппаратов и расчета планетарных соединений и затмений.

Другие системы координат

Помимо трех систем небесных координат, которые мы разобрали выше, астрономы также используют галактическую и межгалактическую системы координат. Первая используется для изучения объектов внутри Млечного Пути, а вторая — для изучения крупномасштабной структуры Вселенной. Однако мы не будем описывать эти системы, чтобы не переусложнять статью. Трех упомянутых нами систем координат будет вполне достаточно для ваших практических нужд.

Как использовать координаты для поиска объектов?

Теперь, когда вы знаете о различных системах небесных координат, вам не составит труда найти любой объект на небе и навести на него телескоп. Вот как это сделать с помощью приложения Sky Tonight.

• Убедитесь, что Sky Tonight использует ваше текущее местоположение. Нажмите на Панель быстрых настроек в нижней части экрана — внизу панели должно быть написано “Местоположение устройства”.
• Наложите сетку. На той же панели нажмите один раз на иконку земного шара, чтобы наложить экваториальную сетку на карту звездного неба. Нажмите на иконку еще раз, чтобы наложить азимутальную сетку. Тип сетки, которую вам следует выбрать, зависит от монтировки вашего телескопа.
• Узнайте координаты объекта, который вы хотите найти. Нажмите на значок лупы в нижней части экрана, введите название объекта в поле поиска, а затем нажмите на информационную карточку объекта. После этого откройте вкладку Факты и цифры. Здесь вы найдете топоцентрические экваториальные координаты объекта (прямое восхождение, склонение) и его горизонтальные координаты (азимут, высота). Обратите внимание, что все координаты уже указаны относительно вашего местоположения, поэтому вам не нужно ничего пересчитывать! После того, как вы запомнили или записали координаты, нажмите на синий значок прицела, чтобы увидеть объект на карте звездного неба.
• Теперь вы можете навести свой телескоп на объект, используя экваториальные или горизонтальные координаты. Сетка на карте неба в Sky Tonight поможет вам сориентироваться.

Интересные факты

Прямое восхождение: почему оно “прямое” и что куда восходит?

Разве не странно, что прямое восхождение эквивалентно земной долготе, которая отсчитывается “по горизонтали”? Можно было бы подумать, что слово “восхождение” гораздо больше ассоциируется с широтой, которая отсчитывается “по вертикали”. Дело в том, что в древности в астрономии существовал термин “прямая сфера” — им обозначали положение небесной сферы, при котором небесный экватор перпендикулярен горизонту (такое положение можно наблюдать на земном экваторе). На прямой сфере все небесные тела будут восходить под прямым углом — или, другими словами, “прямо”. Таким образом, прямое восхождение объекта изначально означало его восхождение на прямой сфере.

Склонение = отклонение

Термин “склонение” (“declination”) тоже может показаться странным, если не знать его происхождения. Ранние астрономы использовали его для описания расстояния, на которое эклиптика отклоняется от экватора. Если принять во внимание, что корень слова “declination” означает “отклонение”, термин обретает смысл.

Первая точка Рыб?

Первая точка Овна, используемая в экваториальной системе координат, названа в честь зодиакального созвездия Овна. Во времена, когда возникло понятие зодиака, точка пересечения Солнцем небесного экватора в день весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна. Однако из-за явления прецессии Первая точка Овна постепенно переместилась в соседнее созвездие Рыб. Так что по логике ее следовало бы переименовать в Первую точку Рыб.

Мы живем в эпоху J2000.0

Небесные координаты меняются из-за прецессии земной оси. Прецессия приводит к перемещению точек равноденствия на запад со скоростью примерно 50,3 угловых секунды в год. Координатная сетка также смещается вместе с точками равноденствия. Для учета этих изменений звездные карты и приложения для наблюдения неба необходимо регулярно обновлять в соответствии с определенной “эпохой”, которая отражает текущее положение небесных объектов. Обновление обычно происходит каждые 50 лет. В настоящее время в большинстве звездных карт и приложений используются координаты эпохи J2000.0, соответствующие 2000 году. Следующее обновление запланировано на 2050 год.

Подведем итог

В наблюдательной астрономии существуют три основные системы координат: горизонтальная (высота и азимут), экваториальная (склонение и прямое восхождение) и эклиптическая (эклиптические широта и долгота). Каждая из систем используется для своих целей, и вместе они позволяют астрономам точно определять местоположение небесных объектов и отслеживать их перемещение по небу.