что такое верхняя кульминация светила в астрономии
Верхние и нижние кульминации — выводы формул
Продолжим разговор о кульминации светил. Основные понятия можно найти в первой статье о кульминациях.
Верхняя кульминация к югу от зенита
Как нам уже известно, высота полюса мира над горизонтом равна широте места наблюдения. NS — плоскость математического горизонта, PP’ — ось мира, P — северный полюс мира. Отсюда следует, что
∠NOP = φ,
где φ – широта места наблюдения. Тогда
∠NOQ’ = β = 90° – φ = ∠SOQ (как вертикальные).
Поскольку QQ’ — небесный экватор, а KK’ — суточная параллель светила, то
∠QOK = δ
Наша задача – найти зависимость высоты светила над горизонтом в момент его верхней кульминации к югу от зенита от широты места наблюдения и склонения светила. Следовательно, нас интересует
∠SOK = h = β + δ = 90° – φ + δ.
высота светила над горизонтом в момент верхней кульминации к югу от зенита
h = 90° – φ + δ
Верхняя кульминация к северу от зенита
Опираясь на опыт, полученный в предыдущем выводе, понимаем, что
∠POK = 90° – δ
∠NOP = φ
∠NOK = h = ∠POK + ∠NOP = 90° – δ + φ
высота светила над горизонтом в момент верхней кульминации к северу от зенита
h = 90° – δ + φ
Нижняя кульминация к северу от надира
Как видно из рисунка:
∠NOP = ∠NOK’ + ∠K’OP = h + ∠K’OP = φ
∠K’OQ’= ∠NOK’ + ∠NOQ’ = h + ∠NOQ’ = δ
высота светила над горизонтом в момент нижней кульминации к северу от надира
h = φ + δ – 90°
Нижняя кульминация к югу от надира
Сейчас важно понимать, что склонение светила отрицательно и высота должна получиться отрицательной.
но поскольку склонение отрицательно, а высота должна получиться отрицательной, то ∠K’OP’ = –90° – δ
∠K’OS = ∠K’OP’ + ∠P’OS = –90° – δ + φ,
но поскольку высота должна быть отрицательной, то ∠K’OS = –90° – δ – φ.
высота светила над горизонтом в момент нижней кульминации к югу от надира
h = –φ – δ – 90°
Что такое кульминация звёзд
Как оказалось, не все знают, что такое кульминация звёзд. По определению, кульминация означает наиболее высокий момент чего-либо. Собственно говоря, в астрономии под этим подразумевают наивысший момент движения космического объекта.
Итак, кульминация звезды — это момент её прохождения сквозь небесный меридиан во время суточного движения светила.
Стоит напомнить, что небесный меридиан является кругом сферы неба, который проходить сквозь зенит, полюс мира, а также южный полюс мира и надир.
Полюс мира представляет собой, можно сказать, отправную точку. Она лежит на небесной сфере, и как раз вокруг неё происходит видимое суточное движение звёзд. Причем перемещаются они по кругу параллельно экватору.
На Земле, как и в космосе — всегда есть на что посмотреть. Например сериалы Нетфликс, которые не оставят вас равнодушными.
Какая бывает кульминация звезд
Любое светило в течение суток пересекает меридиан неба в двух точках. Другими словами, вот этот момент и называется кульминацией.
Период между описываемым пересечением звёздных тел составляет половину суток, то есть 12 часов.
Так как кульминация звёзд происходит два раза за сутки, то она бывает двух видов:
Как рассчитывается кульминация звёзд
Поскольку высота полюса мира над горизонтом равна географической широте местности, то определить значения момента пересечений звёздного тела и небесного меридиана не так уж сложно.
В действительности, верхняя и нижняя кульминация звезды рассчитывается по формуле:
Формулы определения кулиминаций
где h — высота, ф — географическая широта и δ — склонение.
Получается, что если известно склонение и высота звезды в момент кульминации, то можно рассчитать географическую широту местности, откуда проводятся наблюдения.
Что интересно, незаходящая звезда для определённой географической широты наблюдается и в верхней, и в нижней кульминации. А вот если светило находится далеко от небесного экватора в сторону юга, то его пересечение с меридианом может быть незаметно.
Звёзды в космосе
Для понимания, как и когда происходит кульминация звёзд можно обратиться к нашему главному светилу. Правда, самый простой пример, это Солнце. Оно, как и другие звёзды, два раза в сутки пересекает небесный меридиан. И все мы хорошо знаем это время. Во-первых, верхняя солнечная кульминация-это полдень. Во-вторых, спустя половину суток (12 часов), наступает полночь или нижняя кульминация.
Как видно, люди долгое время наблюдали за движением небесных тел. Они выделили определённые особенности и научились применять их в своей жизни. В целом, само наблюдение за загадочными и светящимися звёздными точками, небесной сферой и космосом безумно увлекательное и красивое зрелище.
Кульминация (астрономия)
Из Википедии — свободной энциклопедии
Кульминация (астрономия) — прохождение центра светила через небесный меридиан в процессе его суточного движения. Иначе — прохождение центром светила точки пересечения суточной параллели светила и небесного меридиана.
Также различают верхнюю кульминацию к северу и к югу от зенита. Если светило кульминирует к югу от зенита, то в момент кульминации его астрономический азимут равен 0°, а если светило кульминирует к северу от зенита, то его азимут в момент кульминации равен 180°.
z ↓ = ( φ + δ ) − 2 φ e P <\displaystyle z_<\downarrow >=(\varphi +\delta )-2\varphi _
Подобно тому, как северную географическую широту и северное склонение принято считать положительными величинами, а южную — отрицательными, можно присвоить знак и зенитному расстоянию. Удобно пользоваться правилом: если тень наблюдателя (действительная или воображаемая) от светила падает в северную — положительную — сторону, то и зенитное расстояние светила положительно, если в южную, — зенитное расстояние отрицательно. То же правило получается из рассмотрения астрономического азимута светила: при кульминации южнее зенита астрономический азимут светила равен 0°, и cos ( 0 ∘ ) = + 1 <\displaystyle \cos(0^<\circ >)=+1> ; при кульминации севернее зенита азимут равен 180°, cos ( 180 ∘ ) = − 1 <\displaystyle \cos(180^<\circ >)=-1> . Алгебраически знак зенитных расстояний получится при вычислениях, соблюдающих соглашения о знаках широт и склонений.
Наблюдая какое-либо светило в верхней и нижней кульминации, можно определить его склонение, а также широту места наблюдения:
δ = φ e P − z ↑ − z ↓ 2 <\displaystyle \delta =\varphi _
φ = φ e P + z ↑ + z ↓ 2 <\displaystyle \varphi =\varphi _
Наблюдая верхние кульминации звёзд по разные стороны от зенита на близких зенитных расстояниях, также можно определять широту. Для этого необходимо знать склонения обеих звёзд, зато точность такого измерения значительно возрастает. Этот метод известен как способ Талькотта. Если северная звезда находится в верхней кульминации, то формула принимает такой вид [2] :
φ = ( z S − z N ) + ( δ S + δ N ) 2 <\displaystyle \varphi =<\frac <(z_-z_+\delta _
Если же северная звезда находится в нижней кульминации, формула выглядит так:
φ = ( z S − z N ) + ( 180 ∘ + δ S − δ N ) 2 <\displaystyle \varphi =<\frac <(z_-z_-\delta _
Кульминация (астрономия)
Для положения, измеренного с помощью угла места h, указывается время прохождения этого положения. Угол возвышения отрицательный, когда кульминация находится ниже горизонта и не видна. Обычно это относится к нижней кульминации.
оглавление
Угол возвышения на кульминации
по следующим формулам (они точны только в том случае, если точка кульминации находится на меридиане ):
Кульминационная высота и видимость
Верхняя кульминация звезды находится в северном полушарии Земли.
нижняя кульминация, если она видна, всегда находится к северу от зенита (за северным полюсом).
Кульминация и меридиан
В случае неподвижного астрономического объекта, направление которого не меняется от Земли, кульминация и меридиональный проход идентичны. Точки кульминации лежат на (астрономическом) меридиане места наблюдения с часовым углом 0 в верхней кульминации и часовым углом 12 ч (= 180 °) в нижней кульминации. Азимут равен 0 ° или 180 °; Таким образом, собственность находится на севере или на юге.
Кульминация и звездное время
т s т е р п т s О п п е ≈ 0,997 27 1 <\ displaystyle <\ frac
§ 4. Определение географической широты
1. Что такое кульминация светила?
Кульминация — явление прохождения светилом небесного меридиана называется.
2. Какие точки называются точками восхода и захода светила?
Точка восхода светила — точка пересечения суточной параллели светила с восточной частью истинного горизонта.
Точка захода светила — точка пересечения с западной частью истинного горизонта.
3. Как изменяются при суточном движении светила его высота, прямое восхождение, склонение?
При суточном движении светила его высота непрерывно изменяется, сначала возрастает, от восхода до момента верхней кульминации, затем уменьшается. Прямое восхождение и склонение при суточном движении остаются неизменны.
4. Как приближенно определить географическую широту места, наблюдая за Полярной звездой?
Географическая широта места наблюдения приблизительно равна высоте Полярной звезды над горизонтом.
5. Найдите интервал склонений звёзд, которые на данной широте: а) никогда не восходят; б) никогда не заходят; в) могут восходить и заходить.
Светило восходит и заходит на данной широте, если
Светило будет незаходящим или невосходящим, если
6. Определите географическую широту места наблюдения, если звезда Вега проходит через точку зенита.
Ответ: φ = 38 ° 4 7 ′ φ=38°47′ φ = 38°4 7 ′ с.ш.
7. Высота Солнца в моменты верхней и нижней кульминаций соответственно равна 37° и 10°. Определите географическую широту места наблюдения, склонение Солнца и дату наблюдения.
Дано:
Найти:
Решение:
Используем формулу определения географической широты местности:
Тогда для верхней кульминации:
Почленно сложим оба уравнения и выразим склонение:
Тогда географическая широта:
Дату наблюдения можно определить по календарю по датам равноденствия и солнцестояния и используя вычисленное склонение. В нашем случае наблюдение Солнца происходило: в северном полушарии, где склонение равно +23,50 — 22 июня, и в южном полушарии — 22 декабря.