Небесная астрономия

1. Определение небесной сферы
2. Термины, относящиеся к годовому ходу Солнца
3. Небесная механика
4. Сферическая тригонометрия 

Сферическая или небесная астрономия использует небесную механику и сферическую тригонометрию для расчетов небесных координат. 

Определение небесной сферы

Обращение небесной сферы дня наблюдателя показывает суточный ход звезд на небе. У всех светящихся объектов, расположенных на небесной сфере, имеется точка, через которую проходит соединяющий центры небесного тела и сферы луч. Для изучения хода звезд и их расположения на небесной сфере используются сферические координаты. 

Еще в глубокой древности появилось представление о небесной сфере благодаря тому, что небосвод представляли в виде купола. 

Рисунок 1. Восприятие небесной сферы у древних

Части небесной сферы

• Отвесная (вертикальная) линия – пересекающая центральную точку небесной сферы линия, сонаправленная с отвешенной вертикалью, исходящей из точки расположения наблюдателя. 
• Зенит и надир – точки пересечения отвесной линией сфероида. Зенитом называется точка, расположенная над наблюдателем, надиром – под ним. 
• Истинный (математический или астрономический) горизонт – круг небесной сферы, имеющий наибольший размер и направленный строго перпендикулярно отвесной линии. Он разделяет поверхность небесного сфероида на видимую полусферу с вершиной в зените и невидимую с вершиной в надире. 

• Вертикал или круг высоты – это большой полукруг, проходящий через зенит и надир. 
• Альмукантарат или малый круг имеет плоскость, параллельную горизонту. 
• Ось мира – виртуальная прямая, которая пересекает мировой цент и служит осью вращения небесной сферы.
• Северный и южный полюсы – пересечение оси мира с небесной сферой.
• Небесный экватор – круг, что проходит через центр небес в расположенной перпендикулярно мировой оси плоскости. Он разделяет небесную сферу на южное и северное полушария. 
• Круг склонения светила – круг, что касается мировых полюсов и звезды.
• Суточная параллель – малый круг, расположенный параллельно экватору. 

• Точки востока и запада – точки, где линия экватора пересекается с астрономическим горизонтом. 
• Небесный меридиан – круг, плоскость которого соприкасается с мировой осью и линией отвеса. Он делит небесную сферу на западное и восточное полушария.
• Полуденная линия – прямая, образованная пересечением астрономического горизонта и небесного меридиана. 
• Точки севера и юга – точки пересечения полуденной линии и небесного меридиана.

Термины, относящиеся к годовому ходу Солнца 

•    Эклиптика – большой круг небесной сфере, где наблюдается годовой ход Солнца.
•    Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения эклиптики и небесного экватора.
•    Линия равноденствия – прямая, которая объединяет точки равноденствия.
•    Точки летнего и зимнего солнцестояния расположены на линии, перпендикулярной линии равноденствия.
•    Ось эклиптики – диаметр небесной сферы, расположенный перпендикулярно плоскости эклиптики. На эклиптической кривой находятся северный и южный полюсы. 

Рисунок 2.Элементы небесной сферы 

Небесная механика 

Небесная механика – это раздел астрономии, который изучает ход небесных объектов в Солнечной системе и всех событий, связанных с ним, используя законы и правила классической механики. 

К ньютоновским законам, применяемых в небесной механике, относится закон инерции, закон силы и закон противодействия. Также используются все три кеплеровских закона. 

Сферическая тригонометрия 

Область тригонометрии, которая изучает зависимость между угловыми величинами и размерам сторон геометрических фигур, называющихся сферическими треугольниками. Основателем сферической тригонометрии является древнегреческий математик и астроном Гиппарх. Значительный вклад в развитие этого раздела астрономии внесли Менелай Александрийский и Клавдий Птолемей. 

Тем не менее, лишь в Средние века сферическая тригонометрия выделилась в отдельную науку. Это произошло благодаря масштабным трудам исламских астрономов Сабита ибн Корры, Ибн Ирака, Абу-л-Вафы и Кушьяра ибн Лаббана.

Именно они ввели основные математические операторы, изложили и подтвердили доказательство сферической теоремы синусов и сделали ряд других важных открытий. В дальнейшем над развитием сферической тригонометрии работали такие знаменитые ученые, как Региомонтан, Мавролико и Коперник.