Небесная сфера — воображаемый объект, окружающий Землю. На его поверхность проецируется положение светил. Отвесная линия — важное понятие, имеющее к этому объекту прямое отношение.
Содержание
Что такое отвесная вертикальная линия
Отвес — это шнур, к концу которого прикреплён груз. Если закрепить шнур, под тяжестью груза он распрямится и будет висеть строго вертикально. Отвес используется в разных областях — в астрономии тоже. Принцип помогает понять, что такое отвесная линия — это прямая, которая повторяет прямую отвеса в месте наблюдения. Она проходит между центром небесной сферы и двумя точками на ней. Первая расположена над наблюдателем и носит название зенит, другая находится под ним и называется надир.
Астрономическое применение отвесной линии
Понятие необходимо для решения задач сферической астрономии. Это раздел науки, изучающий положение светил на небосводе. Каков практический смысл исследований? Сферическая астрономия предсказывает движение светил. Также её используют для навигации, подсчёта времени, геодезических исследований.
Элементы небесной сферы
Для точного определения координат астрономам приходится использовать множество элементов, позволяющих установить точное положение светил. Учёные пользуются одной из нескольких систем координат.
Горизонтальная система астрономических координат
Истинный, он же математический, горизонт — это плоскость, пересекающая отвесную прямую и строго перпендикулярная ей. Вместе они задают систему координат. Истинный горизонт не равен видимому из-за атмосферных искажений и особенностей рельефа Земли.
Астрономы используют координатную сетку. Круги высоты (вертикалы) проходят через надир и зенит, альмукантараты параллельны истинному горизонту. Их можно сравнить с долготой и широтой.
Экваториальная координатная система
Земля в течение суток вращается вокруг своей оси, что заставляет светила на небосводе перемещаться. Чем ближе они к северному полюсу мира, тем менее заметно это движение. Ось мира соединяет северный полюс с южным. Вокруг неё сосредоточено видимое движение светил. Если место наблюдателя внутри сферы, а взгляд направлен на северный полюс, объекты будут двигаться против часовой стрелки. Полюса словно долгота пересекает круг склонений.
Небесный экватор — такая окружность, которая пересекает ось мира и перпендикулярна ей. Центр круга совпадает с серединой оси. Экватору параллельны суточные параллели — аналог широт.
Ось мира и отвесная линия образуют небольшой угол, они не тождественны. Экватор, в свою очередь, отличается от истинного горизонта.
Эклиптическая координатная система
Учёные используют экватор вместе с другим важным понятием. Система координат названа в честь эклиптики — окружности, описывающей годовое движение нашей звезды по небосводу. Экватор пересекает эклиптику в двух местах — в точках весеннего и осеннего равноденствия. Сама линия пересечения экватора и эклиптики носит название линии узлов.
Точек солнцестояния тоже две. Они находятся на расстоянии в 90° от точек равноденствия, в разных половинах небесной сферы.
У эклиптики есть ось, перпендикулярная её плоскости. Она напоминает ось мира, только для эклиптической координатной системы. У оси эклиптики есть собственные полюса — места, в которых она касается поверхности небесной сферы. Через них проходят круги широты. Долгота определяется как дуга эклиптики, соединяющая круг широты и точку весеннего равноденствия.
Получение точного определения с помощью вертикальной линии
В горизонтальной системе у небесного тела две координаты. Высота — часть круга высоты от истинного горизонта до искомого объекта. Она составляет от -90° до +90°. Отрицательные числа означают, что объект находится ниже истинного горизонта.
Чтобы установить азимут, нужно найти на плоскости истинного горизонта точку юга. Она соответствует направлению на южный географический полюс Земли. Далее провести дугу от этой точки до круга высоты искомого объекта. Азимут может составлять от 0° до 360°.
История вертикальной линии
Ещё в Древнем мире люди использовали отвесную линию в астрономии. Когда Земля считалась плоской, учёные думали, что над ней находится куполообразный небосвод. Со временем представления изменились, купол превратился в сферу, но принципы работы астрономов изменились несущественно.
Астрономия была основной религии. Она помогала определить даты сельскохозяйственных работ, ориентироваться на местности. Вертикальная линия оказалась самым простым способом задать систему координат: для её получения нужен лишь отвес.
С развитием мореходства понятие стало ещё важнее: оно легло в основу морской навигации.
Вывод
Отвесная линия — это важное понятие, на котором строится сферическая астрономия. Она позволяет найти координаты светила, а также предсказать его дальнейшее движение. Для вычислений не требуются высокоточные приборы. Это простой и надёжный метод, доступный каждому астроному.
