Что изучает наука сферическая астрономия
Сферическая астрономия
Раздел астрометрии, разрабатывающий математические методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения светил (звёзд, Солнца, Луны, планет, искусственных небесных тел и др.) на небесной сфере. Широко применяется в различных областях астрономии. С. а. возникла в глубокой древности и явилась первым шагом на пути изучения астрономических явлений.
Основным понятием С. а. является Небесная сфера. Каждое направление на небесное светило в пространстве изображается на сфере точкой, а плоскость — большим кругом. Применение небесной сферы позволяет значительно упростить математические соотношения между направлениями на небесные светила, сводя сложные пространственные представления к более простым фигурам на поверхности сферы; с этим связано и само название «С. а.».
Для изучения взаиморасположения и движения точек по небесной сфере на ней устанавливают системы координат. В С. а. употребляются горизонтальная, две экваториальные и эклиптическая системы координат (см. Небесные координаты). Установление связи между различными системами координат производится с помощью формул сферической тригонометрии (См. Сферическая тригонометрия). Поскольку С. а. изучает явления, связанные с видимым суточным вращением небесного свода (то есть видимые движения светил, обусловленные вращением Земли), небесной сфере придают вращение вокруг оси мира с В. на З. с угловой скоростью, равной скорости вращения Земли. Такая кинематическая модель почти точно воспроизводит картину, которая наблюдается на небе с вращающейся Земли. Общие соотношения между горизонтальными и экваториальными координатами дают возможность определить время и азимут восхода и захода небесных светил, моменты их кульминации, элонгации, положение светил в заданные моменты времени и др. Одной из задач С. а. является определение условий, при которых две соответствующим образом выбранные звезды находятся на одинаковой высоте. Эта задача имеет значение для определения географических координат точек земной поверхности из астрономических наблюдений.
Измерение времени. Одной из важных задач С. а. является установление теоретических основ астрономической системы счёта времени (См. Время). В С. а. рассматриваются единицы времени и связь между ними. В основу измерения времени положены естественные периодические явления — вращение Земли вокруг своей оси и обращение Земли вокруг Солнца. Вращение определяет, в зависимости от выбранной на небесной сфере основной точки (точка весеннего равноденствия, Солнце), звёздные или солнечные Сутки. При отсчёте звёздных суток принимают во внимание, что точка весеннего равноденствия вследствие прецессии и нутации не сохраняет постоянного положения на небесной сфере, а перемещается поступательно, совершая одновременно колебания относительно среднего положения. Для счёта солнечных суток вводят понятие среднего Солнца — фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору согласованно со сложным видимым движением истинного Солнца по эклиптике. Обращение Земли вокруг Солнца определяет тропический Год, величина которого, соответствующая периоду смены времён года, лежит в основе календаря (См. Календарь). Так как тропический год не содержит целого числа средних суток, то изменением величины календарного года (365 или 366 дней) добиваются того, чтобы его средняя продолжительность за большой промежуток времени равнялась бы продолжительности тропического года. В астрономии счёт времени ведётся непосредственно в тропических годах, в календарных годах со средней продолжительностью 365, 25 суток или последовательным счётом дней (так называемый Юлианский период).
Координаты небесных светил, получаемые непосредственно из наблюдений, искажены в результате действия ряда факторов. Прежде всего сами координатные оси, связанные с осью вращения Земли и направленные на точку весеннего равноденствия, не сохраняют постоянного направления, а вращаются вследствие прецессии и нутации. Из-за аберрации небесные светила видны на небесной сфере несколько смещенными с тех мест, где они были бы в случае неподвижности Земли. Результаты наблюдений искажаются также вследствие рефракции (См. Рефракция); необходимо учитывать при обработке наблюдений и влияние Параллакса. Для освобождения наблюдаемых мест небесных светил от перечисленных искажений и определения их в одной для всех наблюдений системе координат (в качестве такой системы выбирают координатную систему, связанную с положением оси вращения Земли, и точки весеннего равноденствия в некоторый фиксированный момент, например 1900.0 или 1950.0; см. Среднее место звезды) возникает необходимость в редукциях (введении поправок) координат светил, учитывающих влияние прецессии, нутации, аберрации, параллакса и рефракции. Специальные «редукционные величины» для учёта влияния прецессии, нутации и аберрации, а также другие величины, необходимые для обработки астрономических наблюдений, публикуются в астрономических ежегодниках.
Прецессия и нутация. Вследствие прецессии (См. Прецессия) ось Земли медленно (с периодом около 26 000 лет) изменяет своё направление, описывая поверхность конуса. На это движение земной оси накладываются нутационные колебания (см. Нутация). Весьма медленно изменяет своё положение в пространстве также и плоскость эклиптики, с чем связано перемещение точки весеннего равноденствия, служащей начальной точкой отсчёта в ряде систем небесных координат. В результате изменяются координаты светил в экваториальной и эклиптической системах небесных координат.
Аберрация. Видимые положения звёзд на небесной сфере отличаются от их истинных положений вследствие аберрации света (См. Аберрация света), происходящей в результате того, что наблюдатель и небесное светило движутся друг относительно друга. Так, при наблюдениях звёзд принимается в расчёт движение наблюдателя вследствие обращения Земли вокруг Солнца (годичная аберрация) и вследствие её вращения (суточная аберрация). При наблюдениях искусственных спутников Земли вычисляют также аберрацию, обусловленную движением спутника вокруг Земли.
Параллакс. Поскольку наблюдатель перемещается в пространстве из-за вращения Земли и обращения её вокруг Солнца, меняются и направления на небесные светила. Для получения сравнимых величин результаты наблюдений приводятся в первом случае (при наблюдении тел Солнечной системы) к центру Земли, а во втором случае (при наблюдении звёзд) — к центру Солнечной системы, то есть к Солнцу. Величина параллактического смещения зависит от расстояния до небесного светила.
Рефракция. Вследствие преломления света небесных светил в земной атмосфере светила кажутся смещенными в направлении зенита. Величина смещения зависит от показателя преломления воздуха (от температуры, давления и др.) и зенитного расстояния светила. При наблюдениях близких небесных светил (особенно для искусственных спутников Земли) принимают во внимание также смещения вследствие рефракционного параллакса, обусловленные неодинаковым влиянием рефракции на небесные светила, находящиеся в одном направлении от земного наблюдателя, но на разных расстояниях от него.
Результаты наблюдений небесных светил могут быть использованы для практических целей — определения географических координат, азимутов и времени, а также для теоретических исследований и других целей — лишь после освобождения их от влияния всех перечисленных искажающих факторов. Для вычисления соответствующих редукций пользуются так называемыми астрономическими постоянными, то есть численными характеристиками описанных явлений. Определение астрономических постоянных из данных астрономических наблюдений является задачей, связывающей С. а. с фундаментальной астрометрией и небесной механикой, а также с изучением строения Земли. С. а. имеет широкое и непосредственное применение в практической астрономии. В предмет С. а. также входят вопросы, связанные с определением координат на поверхности тел Солнечной системы, в частности на поверхности Луны, требующие учёта либрации Луны (См. Либрация луны). Последняя проблема стала особенно актуальной с началом эры межпланетных перелётов и высадкой космонавтов на Луну. Кроме того, в С. а. изучаются способы вычисления солнечных и лунных затмений, а также других аналогичных явлений (покрытий звёзд Луной, прохождений планет по диску Солнца и т. п.).
Лит.: Блажко С. Н., Курс сферической астрономии, 2 изд., М., 1954; Редукционные вычисления в астрономии, в кн.: Астрономический ежегодник СССР на 1941 г., М.— Л., 1940 (Приложение, с. 379—432); Казаков С. А., Курс сферической астрономии, 2 изд., М.—Л., 1940; Куликов К. А., Курс сферической астрономии, М., 1969; Загребин Д. В., Введение в астрометрию, М.— Л., 1966; Newcomb S., A compendium of spherical astronomy. N. Y.— L., 1906; Chauvenet W., A manual of spherical and practical astronomy. 5 ed., v. 1, Phil., 1891.
Сферическая астрономия
Полезное
Смотреть что такое «Сферическая астрономия» в других словарях:
СФЕРИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, разрабатывающий математические методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения космических тел (звезд, Солнца, Луны, планет, искусственных спутников Земли и др.) на небесной сфере, в частности… … Большой Энциклопедический словарь
сферическая астрономия — раздел астрономии, разрабатывающий математические методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения космических тел (звёзд, Солнца, Луны, планет, ИСЗ и др.) на небесной сфере. * * * СФЕРИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ СФЕРИЧЕСКАЯ… … Энциклопедический словарь
Сферическая астрономия — см. Астрономия … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
СФЕРИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ — раздел астрономии, разрабатывающий матем. методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения космич. тел (звёзд, Солнца, Луны, планет, ИСЗ и др.) на небесной сфере … Естествознание. Энциклопедический словарь
Сферическая астрономия — раздел астрономии, разрабатывающий математические методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения космических тел (звезд, Солнца, Луны, планет, искусственных спутников Земли и др.) на небесной сфере, в частности… … Астрономический словарь
Астрономия — I Астрономия (греч. astronomía, от Астро. и nómos закон) наука о строении и развитии космических тел, их систем и Вселенной в целом. Задачи и разделы астрономии. А. исследует тела Солнечной системы, звёзды, галактические… … Большая советская энциклопедия
Астрономия — I Астрономия (греч. astronomía, от Астро. и nómos закон) наука о строении и развитии космических тел, их систем и Вселенной в целом. Задачи и разделы астрономии. А. исследует тела Солнечной системы, звёзды, галактические… … Большая советская энциклопедия
астрономия — и; ж. [греч. astron звезда и nomos закон]. Комплексная наука о строении и развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом. * * * астрономия (от астро. и греч. nómos закон), наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими… … Энциклопедический словарь
Астрономия Древней Греции — Астрономия Древней Греции астрономические познания и взгляды тех людей, которые писали на древнегреческом языке, независимо от географического региона: сама Эллада, эллинизированные монархии Востока, Рим или ранняя Византия. Охватывает… … Википедия
АСТРОНОМИЯ — (от греч. astron светило, и nomos закон). Наука о небесных телах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АСТРОНОМИЯ греч., от astron, звезда, и nomos, закон. Наука о небесных светилах. Объяснение 25000… … Словарь иностранных слов русского языка
Сферическая астрономия
Вы будете перенаправлены на Автор24
Астрономия – наука об изучении небесных объектов и Вселенной как единой структуры.
Сферическая астрономия (или позиционная астрономия) является разделом астрономии, который изучает способы определения положения объектов на небосводе при наблюдении с Земли в определённый момент времени и в нужном месте.
В своей деятельности сферическая астрономия применят такие методы как математические приёмы сферической геометрии. Астрометрические измерения и проблемы редукции наблюдений также плотно связаны со сферической астрономией.
Основной задачей астрометрии является редукция наблюдений, что означает вычисление координат и скоростей небесных тел в определённой системе координат на заданный момент времени на основе произведённых наблюдений. Также астрометрия занимается такими теоретическими вопросами как установление небесных координат и систем отсчёта времени и переходов между ними.
Одной из частых задач сферической астрометрии является переход между различными системами небесных координат.
Основные понятия сферической астрономии
Основным понятием сферической астрономии является небесная сфера.
Под небесной сферой понимается представляемая в воображении сфера произвольного радиуса с центром в глазах наблюдателя. На неё проецируются видимые положения небесных объектов. Также на сфере отображаются системы координат. Самые распространённые системы координат это две горизонтальные, эклиптическая и галактическая.
Координаты небесных объектов, которые мы наблюдаем, подвержены влиянию различных факторов таких как:
Готовые работы на аналогичную тему
Прецессия и нутация в результате своего воздействия ведут к глобальным смещениям систем небесных координат.
Рефракция, аберрация, параллакс и кроме того отклонение света гравитационным полем приводят в свою очередь к небольшим изменениям видимых координат по ходу времени.
В свою очередь устранение или редукция изменений ведет в результате к получению координат тел к топоцентрической системе координат. Эта система связана с тем, кто наблюдает в момент исследования. Направление осей данной системы координат задано положением наблюдателя на поверхности Земли.
Главные элементы сферической астрономии
Главными элементами сферической астрономии являются системы координат и время. Чтобы указать местонахождение астрономических объектов, применяется экваториальная система координат. Эта система основана на проекции экватора на небесную сферу.
При этом положение нужного объекта определяется такими показателями как: его прямым восхождением (α) и склонением (δ). Итогом анализа полученных данных, а также широты и местного времени, становится возможность установить положение объекта в горизонтальной системе координат, то есть установить высоту и азимут объекта.
Координаты звёзд и галактик заносятся в специальные каталоги. В данных каталогах указывается положение объекта в конкретное время (в основном указывается год). Такое время называют эпохой каталога.
В результате именно подобные каталоги процедур измерений и редукции наблюдений приводят к установлению системы координат на практике.
В тоже время влияние таких процессов как прецессии, нутации, а также собственные движения астрономических объектов ведут к изменению со временем координат небесных тел.
Периодические издания специальных редакций каталогов небесных тел несколько компенсирует постоянные изменения координат астрономических объектов.
Что бы узнать и установить позиции Солнца и планет специалисты используют в своей работе астрономические эфемериды.
Астрономическими эфемеридами называют таблицы значений, с помощью которых можно установить положение астрономических объектов в конкретное время. Такие таблицы рассчитываются специальными методами небесной механики.
Сферическая астрономия на практике
Сферическая астрономия является основой для астрономии и может применяться в различных областях астрономического знания.
Фундаментальная астрономия использует сферическую астрономию для определения параметров небесных систем координат и шкал времени. Также происходит уточнение параметров редукции и составление систем астрономических постоянных.
Прикладная астрономия использует возможности сферической астрономии для процесса решения повседневных задач по навигации. Так определяются координаты наблюдателя, как в космосе, так и на Земле.
Развитие астрономической науки в целом, и сферической астрономии в частности, привели к множеству открытий. Остановимся на некоторых научных свершениях последнего века.
Так наблюдения движения Луны и Солнца и сравнение их результатов с древними записями, привели к обнаружению замедления вращения нашей планеты.
В настоящее время развитие науки и техники привело к резкому повышению качества наблюдений и выводов.
Применение таких методов как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами, лазерная дальнометрия и т. д. привело к закартированию гравитационного поля Земли, измерению эффекта влияния гравитационного поля на скорость хода часов. Кроме того, отметим развитие и повсеместное использование глобальных спутниковых систем навигации, таких как GPS (Global Positioning System) и ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система).
Что изучает наука сферическая астрономия
За двадцать пять лет, прошедших после выхода прекрасного учебника профессора МГУ К.А.Куликова «Курс сферической астрономии», астрометрия изменилась коренным образом. Точность позиционных наблюдений возросла примерно в тысячу раз. Такой прогресс обусловлен вводом в строй и непрерывным совершенствованием радиоинтерферометров со сверхдлинными базами (РСДБ), инструментов для лазерной локации Луны и спутников, вводом в действие систем глобального определения местоположения (GPS и ГЛОНАСС), разработкой специальных спутников для проведения астрометрических наблюдений, а также разработкой новых методов обработки результатов. Успешное завершение космического проекта «HIPPARCOS» позволило создать высокоточный каталог 
звезд. Измерение параллаксов этих звезд дало ценнейшую информацию о пространственном распределении этих звезд около Солнца не только для астрометристов, но и для астрофизиков, специалистов по звездной динамике и небесной механике.
Увеличение точности наблюдений, создание разнообразных баз астрометрических данных, использование этих баз для решения задач в различных областях астрономии, широкое использование компьютеров диктуют необходимость переработки курса сферической астрономии.
Другой задачей астрометрии является определение моментов астрономических событий и промежутка времени между ними, т.е. определение и хранение времени.
Сферическая астрономия является одним из разделов астрономии и тесно связана с математикой. Задачи, которые решает сферическая астрономия, связаны, главным образом, с математическими методами редукции 1.1 астрономических наблюдений.
Истоки сферической астрономии находятся в Древней Греции. Это связано с необычайным расцветом математики в IV-II в. до н.э., и использованием математических методов в астрономии древнегреческими учеными. Краткий исторический обзор развития сферической астрономии и астрометрии приводится ниже. Безусловно, этот обзор не является исчерпывающим, так как автор старался выделить лишь основные этапы в развитии этой науки.
Учет рефракции, аберрации, параллактического смещения и собственного движения является классической задачей сферической астрономии и частью редукции наблюдений.
Кроме периодических вариаций в скорости вращения Земли и движении полюса обнаружены вековые изменения: скорость вращения замедляется (продолжительность суток увеличивается), а полюс смещается относительно условного начала в направлении 
западной долготы.
—нутацию в долготе и 
—нутацию в наклоне. Главная нутационная гармоника, имеющая период, равный 18,6 года, определяется поворотом плоскости лунной орбиты. Меньшие петли вызваны эллиптичностью орбит Луны и Земли, наклоном орбиты Луны к эклиптике и рядом других причин. Теория нутации Земли МАС1980 включает 106 гармоник нутационного движения с периодом от 4,7 суток до 18,6 лет и амплитудами от 
до менее чем 1 мс дуги.
мс дуги и земной системы координат с погрешностями взаимных положений пунктов не более 2-3 мм. Небесная и земная системы координат должны связываться новой теорией нутации и прецессии неупругой Земли, согласующейся с наблюдениями в пределах 
мс дуги.