НЕБЕСНАЯ СФЕРА

НЕБЕСНАЯ СФЕРА воображаемая
вспомогат. сфера произвольного радиуса, на к-рую проектируются небесные
светила; служит для решения различных астрометрич. задач. Представление
о H. с. возникло в глубокой древности; в основу его легло зрительное впечатление
о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано
с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий
глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются
одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием
реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности
многочисл. звёзды. T. о., в их представлении H. с. была важнейшим элементом
Вселенной. С развитием науч. знаний такой взгляд на H. с. отпал. Однако
заложенная в древности геометрия H. с. в результате развития и совершенствования
получила совр. вид, в к-ром и используется в астрометрии.

Радиус H. с. может быть принят каким
угодно; в целях упрощения геометрич. соотношений его полагают равным единице.
В зависимости от решаемой задачи центр H. с. может быть помещён в место,
где находится наблюдатель (т o п о ц е н т р и ч. H. с.), в центр Земли
(г е о ц е н т р и ч. H. с.), в центр той или иной планеты (п л а н е т
о ц е н тр и ч. H. с.), в центр Солнца (гелиоц е н т р и ч. H. с.) или
в любую др. точку пространства. Каждому светилу на H. с. соответствует
точка, в к-рой её пересекает прямая, соединяющая центр H. с. со светилом
(с его центром). При изучении взаимного расположения и видимых движений
светил на H. с. выбирают ту или иную систему координат (см. Небесные
координаты), определяемую осн. точками и линиями. Последние обычно
являются большими кругами H. с. Каждый большой круг сферы имеет два полюса,
определяющиеся на ней концами диаметра, перпендикулярного к плоскости данного
круга.

На рис. 1 изображена H. с., к-рая соответствует
месту наблюдения, расположенному в нек-рой точке земной поверхности с широтой.
Отвесная (вертикальная) линия, проведённая через центр

Рис. 1. Небесная сфера: Z - зенит;
Z'-надир;
NESW-математический
горизонт; N, E, S, W - точки севера, востока, юга и запада; P
и P'- Северный и Южный полюсы мира; AWA'E - небесный экватор;
- географическая широта этой сферы, пересекает H. с. в точках Z и Z',
наз.
соответственно зенитом и надиром. Плоскость, проходящая через центр H.
с. перпендикулярно отвесной линии, пересекает сферу по большому кругу NESW,
наз.
математическим (или истинным) горизонтом. Матем. горизонт делит H. с. на
видимую и невидимую полусферы; в первой находится зенит, во второй - надир.
Прямая, проходящая через центр H. с. параллельно оси вращения Земли, наз.
осью мира, а точки пересечения её с H. с.- Северным
P и Южным P'
полюсами
мира. Плоскость, проходящая через центр H. с. перпендикулярно оси мира,
пересекает сферу по большому кругу AWA'E,
наз. небесным экватором.
Из построения следует, что угол между осью мира и плоскостью матем. горизонта,
а также угол между отвесной линией и плоскостью небесного экватора равны
географич. широте места наблюдений.
Большой круг H. с., проходящий через полюсы мира, зенит и надир, наз. небесным
меридианом.

Из двух точек, в к-рых небесный меридиан
пересекается с матем. горизонтом, ближайшая к Сев. полюсу мира N наз.
точкой севера, а диаметрально противоположная S - точкой юга. Прямая NS,
проходящая
через эти точки, есть полуденная линия. Точки горизонта, отстоящие на 90°
от точек JV и S, наз. точками востока E и запада
W. Точки
N, E, S, W наз. главными точками горизонта. По диаметру EW пересекаются
плоскости матем. горизонта и небесного экватора.

Большой круг H. с., по к-рому происходит
видимое годичное движение центра Солнца, наз. эклиптикой (рис. 2).

Рис. 2. Небесная сфера:YAA''-небесный
экватор; YEE'-эклиптика; Y и
- точки весеннего и осеннего равноденствия; E и E'- точки
летнего и зимнего солнцестояния; P и P'- Северный и Южный полюсы мира;
Я и П'- Северный и Южный полюсы эклиптики.

Плоскость эклиптики образует с плоскостью
небесного экватора угол е = = 23°27'. Эклиптика пересекает экватор в двух
точках, одна из к-рых - точка весеннего равноденствия (в ней Солнце при
видимом годичном движении переходит из Юж. полушария H. с. в Северное),
а другая, диаметрально противоположная ей,- точка осеннего равноденствия.
Точки эклиптики, отстоящие на 90° от точек весеннего и осеннего равноденствия,
наз. точками летнего и зимнего солнцестояния (первая - в Сев. полушарии
H. с., вторая - в Южном). Большой круг H. с., проходящий через полюсы мира
и точки равноденствия, наз. колюром равноденствий; большой круг H. с.,
проходящий через полюсы мира и точки солнцестояния,- колюром солнцестояний.
Прочерченные на звёздной карте, эти круги отсекают хвосты у древних изображений
созвездий Большой Медведицы (колюр равноденствий) и Малой Медведицы (колюр
солнцестояний), откуда и происходит их название (греч. koluroi, букв. -
с обрубленным хвостом, от kolos - обрубленный, отсечённый и ига - хвост).

Видимому суточному перемещению звёзд,
являющемуся отображением действительного вращения Земли вокруг оси, соответствует
вращение H. с. вокруг оси мира с периодом, равным одним звёздным суткам.
Вследствие вращения H. с. все изображения светил описывают в пространстве
параллельные экватору окружности, наз. суточными параллелями светил. В
зависимости от расположения суточных параллелей относительно горизонта
светила подразделяются на незаходящие (суточные параллели располагаются
целиком над горизонтом), невосходящие (суточные параллели целиком под горизонтом),
восходящие и заходящие (суточные параллели пересекаются горизонтом). Границами
этих групп светил являются параллели KN и SM', касающиеся горизонта в точках
N и S (рис. 1). Так как видимость светил определяется положением горизонта,
плоскость к-poro перпендикулярна отвесной линии, то условия видимости небесных
светил различны для мест на поверхности Земли с различной географич. широтой.

Рис. 3. Изображение небесной сферы
для экватора ( = 0°).

Это явление, известное уже в древности,
служило одним из доказательств шарообразности Земли. На экваторе (
= 0°) ось мира
PP' располагается в плоскости горизонта и совпадает
с полуденной линией NS. Суточные параллели (KK', MM') всех светил
пересекают плоскость горизонта под прямыми углами. Здесь все светила являются
восходящими и заходящими (рис. 3). По мере перемещения наблюдателя по земной
поверхности от экватора к полюсу наклон оси мира к горизонту увеличивается.
Всё большее число светил становится незаходящими и невосходящими. На полюсе
( = 90°) ось мира совпадает с отвесной
линией, а плоскость экватора - с плоскостью горизонта.

Рис.4. Изображение небесной сферы для
полюса ( = 90°).

Здесь все светила разделяются только
на незаходящие и невосходящие, т. к. их суточные параллели (KK', MM')
располагаются
в плоскостях, параллельных горизонту (рис. 4).

Лит.: Блажко С. H., Курс сферической
астрономии, М.- Л., 1948; Казаков С. А , Курс сферической астрономии, 2
изд., М.- Л , 1940. В. П. Щеглов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я