uabooks.top

1. Koordináta-rendszerek. Az égitestek helyzetét az éggömb pontjaihoz és köreihez viszonyítva határozzák meg (1.4. ábra). Evégett bevezették az égi koordinátákat, hasonlóan a Föld felszínének földrajzi koordinátáihoz.

A csillagászatban számos koordináta-rendszert alkalmaznak. Ezek abban különböznek egymástól, hogy az éggömb más-más köreihez képest lettek kialakítva. Az égi koordinátákat a nagy körívekkel vagy a hozzájuk tartozó középponti szögekkel mérik.

Az égi koordináták - az éggömb nagy köreinek középponti szögei vagy ívei, amelyek segítségével meghatározzák az égitestek helyzetét az éggömb nevezetes köreihez és pontjaihoz képest.

Horizontális koordináta-rendszer. A csillagászati megfigyelések során kézenfekvő az égitestek helyzetének a meghatározása a látóhatárhoz képest. A horizontális koordináta-rendszer a valódi horizont körét alkalmazza alapul. Ebben a koordináta-rendszerben a h magasság és az A azimut létezik.

Az égitest h magassága - az M égitest függőleges kör mentén mért szögtávolsága a valódi horizonthoz képest (1.7. ábra).

A magasságot fokokban, percekben és másodpercekben határozzuk meg. A zenithez képest 0-tól +90°-ig terjedhet, ha az égitest az éggömb látható részén található, vagy 0-tól -90°-ig a nadírhoz képest, ha az égitest a horizont alatt van.

Az azimutok mérésének kezdőpontjaként a délpont szolgál.

Az A égitest azimutja a valódi horizont mentén a délponttól a horizont és az M égitesten áthaladó vertikális nagykör metszéspontjáig mért szögtávolság (1.7. ábra).

Az azimutot a délponthoz képest nyugatra mérik 0 és 360° között.

A horizontális koordináta-rendszert a topográfiai felvételek készítésekor, a navigációban alkalmazzák. Az éggömb napi forgása következtében az égitest magassága és azimutja változik az időben. Tehát a horizontális koordináták csak az adott időpontban rendelkeznek bizonyos értékkel.

A zenittől az égitestig a vertikális kör mentén mért szögtávolságot z zenittávolságnak nevezzük.

A nadírhoz képest 0-tól +180°-ig terjed. A magasság és a zenittávolság összefüggését a következő egyenlőség adja meg: z + h = 90°.

Ekvatoriális koordináta-rendszer. A csillag-térképek megszerkesztése és a csillagkatalógusok összeállítása végett a legkézenfekvőbb az éggömb alapköréül az égi egyenlítő körét elfogadni (1.8. ábra).

Azokat az égi koordinátákat, amelyek rendszerében az alapkör az égi egyenlítő, ekvatoriális koordináta-rendszernek nevezzük.

Ebben a rendszerben a 8 deklináció (elhajlás) és az a rektaszcenzió (egyenes emelkedés) a koordináták.

Az égitest 5 deklinációja - az M égitest szögtávolsága az égi egyenlítőhöz képest, amelyet a deklinációs kör mentén mérnek.

A deklináció 0 és +90° között változhat az északi, illetve 0 és -90° között a déli világpólushoz képest. A mérések kezdőpontjául az égi egyenlítőn a T tavaszpontot tekintik, amelyben a Nap a tavaszi napéjegyenlőség időpontjában, március 21-е körül található.

Azt a pontot, amelyben a Nap középpontja metszi az egyenlítőt a déli félgömbből az északi félgömbbe való mozgása során, a tavaszi napéjegyenlőség V pontjának, a vele átellenben fekvő pontot az őszi napéjegyenlőség O pontjának nevezzük.

Annak következtében, hogy a tropikus év - a Nap ugyanazon a napéjegyenlőségi ponton való két egymást követő áthaladása közötti időintervallum - nem esik egybe a naptári év hosszával, a napéjegyenlőség pillanatai évről évre elcsúsznak a naptári nap kezdetéhez képest. A napéjegyenlőségek normál években 5 óra 48 perc 46 másodperccel később következnek be, mint az ezt megelőző évben, szökőévben pedig 18 óra 11 perc 14 másodperccel korábban; így a napéjegyenlőség pillanata két szomszédos naptári dátumra is kerülhet. Például a Nap az adott évben március 20-án vagy 21-én halad át a tavaszponton greenwichi idő szerint (ezt a pillanatot tekintik a csillagászati tavasz kezdetének a északi féltekén, az őszponton pedig szeptember 22-én vagy 23-án (a csillagászati ősz kezdete az északi féltekén).

Az égitest a rektaszcenziójának (egyenes emelkedésének) nevezzük az égi egyenlítő ívét a tavaszponttól az égitest deklinációs köréig vagy a tavaszpont iránya és az égitest deklinációjának síkja által bezárt szöget.

A rektaszcenziót az éggömb napi forgásával ellenkező irányban mérik 0-tól 360°-ig fokokban vagy 0-tól 24^ft-ig órákban.

Az idő mérésével kapcsolatos csillagászati feladatok esetében az a rektaszcenzió helyett bevezették a t óraszöget (1.8. ábra). Az óraszögeket az éggömb forgásirányával azonos irányban számolják, vagyis nyugatra az égi egyenlítő felső pontjától

mérik O-tól 360°-ig (fokmértékben) vagy 0-tól 24^-ig (óramértékben). Néha a szögeket 0-tól +180°-ig (0-tól +12^ft-ig) nyugat vagy 0-tól -180°-ig (0-tól -12^ft-ig) kelet felé.

Tehát az óraszög az égi egyenlítő' mentén, annak a felsó' pontjától az égitest dek-linációs köréig mért szögtávolság.

A csillagok koordinátái (a, 8) az ekvatoriális koordináta-rendszerben nem állnak összefüggésben az éggömb napi mozgásával és nagyon lassan változnak. Ezért alkalmazhatók a csillagtérképek és katalógusok összeállítása során.

A csillagtérképek az éggömb síkvetületei a meghatározott koordináta-rendszerben rávitt objektumokkal.

Az égbolt egymással határos részeinek összességét, amely lefedi a teljes égboltot vagy annak egy meghatározott részét, csillagatlasznak nevezzük.

A csillagok speciális listájában, amelyet csillagkatalógusoknak nevezünk, szerepelnek az égbolton elfoglalt pozíciójuk koordinátái, a nagyságrendjük és egyéb paramétereik. Például a Hubble Guide Star Catalog (GSC) mintegy 19 millió objektumot tartalmaz.

2. A világpólus horizont feletti magassága. Már tudjuk, hogy a Sarkcsillag, amely az északi világpólus közelében található, az adott földrajzi szélességen csaknem azonos magasságban helyezkedik el a horizont fölött a csillagos ég napi forgása során. Amikor a megfigyelő' északról dél felé mozdul el, vagyis a kisebb földrajzi szélességek felé, a Sarkcsillag lejjebb található a horizont fölött, vagyis összefüggés áll fenn a világpólus magassága és a megfigyelés helyének földrajzi szélessége között. Az 1.9. ábrán láthatjuk a földgömb és az éggömb, valamint a megfigyelési hely égi meridiánja síkjának metszeteit. A megfigyelő' az O pontból PONZ. = h_p magasságon látja a világpólust. Az OP világtengely párhuzamos a Föld tengelyével. A Föld középpontjánál lévó' OTQZ. megfelel a megfigyelés helyének ф földrajzi szélességével.

A Föld sugara a megfigyelés helyén merőleges a valós horizontra, a világtengely pedig merőleges a földrajzi egyenlítő' síkjára.

Ezért a PONZ. egyenlő' az OTQ/L-ge 1 mint kölcsönösen merőleges szárú szögek. Vagyis a világpólus horizont feletti szögmagassága megfelel a megfigyelési hely ф földrajzi szélességének: h_p = ф.

Másrészt látható, hogy a QOZZ. meghatározza a zenit b_z hajlásszögét. Ezért leírhatjuk, hogy ф = 8_Z vagy ф = h = b_z. Ez az egyenló'ség jellemzi az összefüggést a megfigyelés helyének földrajzi szélessége és az égitest megfelelő' horizontális és ekvatoriális koordinátái között.

Ahogy a megfigyelő' a Föld északi sarka felé mozog, az északi világpólus egyre inkább a horizont fölé emelkedik. A Föld pólusán a világpólus a zenitben lesz. A csillagok a horizonttal (ami egybeesik az égi egyenlítővel) párhuzamos körök mentén fognak mozogni.

A földrajzi közép szélességeken a világtengely és az égi egyenlítő' bizonyos szöget zár be a horizonttal, akárcsak a csillagok napi pályái. Ezért megfi-gyelhetóTí felkelő' és lenyugvó csillagok. A felkelés alatt azt a jelenséget értjük, amikor az égitest átlépi a horizont keleti részét, lenyugváskor pedig a nyugatit.

A földrajzi középszélességeken, például Ukrajna területéről megfigyelhetó'k az északi pólus körüli csillagképek csillagjai, amelyek sohasem ereszkednek a látóhatár alá (cirkumpoláris csillagok). Ezeket sosem nyugvó csillagoknak nevezzük. A déli világpólus közelében elhelyezkedő' csillagok Ukrajna területéről nézve sosem kelnek fel.

Az alkalmazott csillagászat egyik legfontosabb feladata a pontos idő vagy az égitestek felkelési és lenyugvási pontjai azimutjainak meghatározása. Az égitest felkelése és lenyugvása időpontjainak vagy a felkelésük, illetve lenyugvásuk pontjainak a matematikai horizonton való elhelyezkedése az égitest 5 deklinációjától és a megfigyelés helyének ф földrajzi szélességétől függ.

3. A földrajzi szélesség meghatározása a csillagászati megfigyelések alapján. Az

égitestek a világtengely körüli napi elfordulásuk során naponta kétszer metszik az égi délkört. Az égitest áthaladását az égi délkörön kulminációnak (delelésnek) nevezzük.

Megkülönböztetik az alsó és felső kulminációt. Felső kulminációkor az égitest a napi mozgása során a horizonthoz képest a legmagasabb pontban van, a legközelebb a zenithez. Az égitest alsó kulmináció jónak pontja távolabb van a zenittől, mint a felső kulminációs pont és a felső kulminációt követő fél nap elteltével következik be.

A földrajzi és domborzati térképek összeállításakor, az utak és autópályák lefektetése, a hasznos ásványi kincsek felderítése során ismerni kell a hely földrajzi koordinátáit. Ezeket a feladatokat csillagászati megfigyelések segítségével lehet megoldani. Áttekintünk három módszert.

1. módszer. A földrajzi szélesség meghatározható a Sarkcsillag megfigyelése alapján. Ha úgy tekintjük, hogy a Sarkcsillag az északi világpólust mutatja, akkor a Sarkcsillag horizont feletti megközelítő magassága megadja a megfigyelés helyének földrajzi szélességét. Ha megmérjük a Sarkcsillag magasságát a felső (h_F) és az alsó (/i_A) kulminációkban, úgy megkapjuk a megfigyelés helyének pontosabb értékét:

Ez az egyenlet teljesül minden olyan csillagra, amely nem nyugszik le, és felső, valamint alsó kulminációja a zenittel azonos oldalra esik.

2. módszer. A földrajzi szélesség meghatározható a csillagok felső kulminációjá-nak megfigyelése alapján.

egyenletekből

kapjuk:

A „+” jelet akkor tesszük ki, ha a csillag a zenithez képes déli irányban, a jelet pedig akkor, ha északi irányban kulminál.

3. módszer. A földrajzi szélesség meghatározható a zenit közelében elhaladó csillagok megfigyelésével: ф = 5_Z.

A csillagászati obszervatóriumokban speciális teleszkópokat helyeznek el (zenit-teleszkóp, fényképészeti zenit távcső), amelyek rögzítik a berendezés látómezejében elhaladó csillagokat a zenit közelében. A zenitben lévő csillag deklinációja (S) egyenlő a ф-vel.

Számos zenit-teleszkóppal felszerelt obszervatórium alkotja a Nemzetközi Szélesség Szolgálatot (International Latitude Service). Ennek feladata a földrajzi szélesség változásának vizsgálata, vagyis a pólusok helyének a megfigyelése a Föld felszínén.

A természetben olyan érdekes jelenségek mennek végbe, mint a sarki nappal és sarki éjszaka, valamint a fehér éjszaka.

Azokon a napokon, amikor az égitest az adott szélességen nem megy le a horizont alá (még az alsó kulmináció pillanatában sem), tart a sarki nappal, és fordítva - az év azon napjain, amikor a Nap nem emelkedik a horizont fölé (még a felső kulmináció pillanatában sem), tart a sarki éjszaka.

Alkalmazzuk azt a feltételt, hogy az adott szélességen az égitest nem nyugszik le S > (90° - ф) a Napra vonatkoztatva. Azt kapjuk, hogy a sarki nappal az év azon napjaiban tart, amikor a Nap deklinációjára teljesül a 8₀ > 90° - ф feltétel.

Az atmoszféra megléte ahhoz vezet, hogy mielőtt az égitesttől eredő fénysugár elérné a megfigyelő szemét, átmegy a földi atmoszférán és megtörik, elmozdítva

ezzel az égitest látszólagos helyét a valóshoz képest. Ezt a jelenséget csillagászati refrakciónak nevezzük.

A refrakció miatt az égitest látszólagos helyzete a zenit felé mozdul el a valóshoz képest. A p elmozdulás az égitest horizont feletti magasságától, valamint a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Normál körülmények között a látható égitestek számára a p értékét 35’-nek fogadják el. A refrakció és a Nap látszólagos sugarának figyelembevételével adódik, hogy a sarki nappal kezdó' dátuma az év azon napjának felel meg, amikor a Nap deklinációja:

A Nap deklinációjának így kapott értékét megkeressük a csillagászati évkönyvben, és kiírjuk azt a dátumot, amely megfelel ennek az értéknek. Nyilvánvaló, hogy két ilyen dátumunk lesz. Az egyik meghatározza a sarki nappal kezdetét, a másik a végét. A sarki nappal kezdetéül azt a napot választjuk, amelyik után a Nap deklinációja növekszik.

Hasonlóképpen a sarki éjszaka kezdő dátuma megfelel az év azon napjának, amikor a Nap deklinációja

az ezt követő napokon pedig csök

ken.

Rendkívül lenyűgöző jelenség az ún. fehér éjszakák, amikor a Nap egy rövid időre a horizont alá bukik. A fehér éjszakák alatt alkonyat figyelhető meg, vagyis az égbolt megvilágítottsága éjfél körül is hasonló az estihez. Ez a jelenség a nagyobb szélességeken figyelhető meg (60° fölött). Úgy tekintik, hogy akkor vannak fehér éjszakák, amikor a Nap 0-tól —6°-ig ereszkedik a horizont alá.

KÉRDÉSEK A TANULTAKHOZ

1. Jellemezzétek a horizontális és az ekvatoriális koordináta-rendszereket!

2. Miért használnak különböző koordináta-rendszereket a csillagászatban?

3. Miben rejlik az elvi különbség a különböző égi koordináta-rendszerek között?

4. Hogyan határozhatjuk meg a világpólus horizont feletti magasságát?

5. Milyen feltétel mellett látható az égitest az adott szélességen?

6. A földgolyó mely pontján mozognak a matematikai horizonttal párhuzamosan a csillagok?

 

Ez a csillagászat tankönyve 11. évfolyamának anyaga Szirotyuk, Mirosnicsenko