Определение географической широты по астрономическим наблюдениям

1. Высота полюса мира над горизонтом. Обратимся к рисунку 12. Мы видим, что высота полюса мира над горизонтом HР = Ð РСN, а географическая широта места j = ÐСОR. Эти два угла (ÐРСN и ÐСОR) равны друг другу как углы со взаимно перпендикулярными сторонами: ОС] ^ [СN], [ОR] ^ [СР]. Равенство этих углов дает простейший способ определения географической широты местности j: угловое расстояние полюса мира от горизонта, равняется географической широте местности. Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту полюса мира над горизонтом, поскольку

hp = j.

2. Суточный движение светил на разных широтах. Теперь нам известно, что с изменением географической широты места наблюдения меняется ориентация оси вращения небесной сферы относительно горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые перемещения небесных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.

На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругах, параллельных горизонту (рис. 14, а). Здесь звезды не заходят и не сходят, их высота над горизонтом неизменна.

На средних географических широтах звезды восходят и заходят, но есть и такие, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 14, б). Например, навколополярни созвездие (см. рис. 10) на географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от Северного полюса мира, ненадолго показываются над горизонтом, а созвездие, которые лежат у Южного полюса мира, не сходят.

Но чем дальше на юг продвигается наблюдатель, тем более южных созвездий он может видеть. На земном экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть созвездие всего звездного неба (рис. 14, в).

Для наблюдателя на экваторе все звезды восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта. Каждая звезда здесь проходит над горизонтом ровно половину своего пути. Северный полюс мира совпадает для наблюдателя с точкой севера, а Южный полюс мира — с точкой юга. Ось мира лежит в плоскости горизонта (см. рис. 14, в).

3. Высота светил в кульминации. Полюс мира при кажущемся вращении неба, отображает вращение Земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на этой широте (см. рис. 12). Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круга, параллельные небесному экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).

Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней: — минимальная. Промежуток времени между к л ь м и н а щям_ы ^ д суданлИЕ »Одсишшы-я 66 к.

В светила M1, которое на данной широте ф не заходит (см. рис. 15), видно (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят (M1, М2, М3), нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. В светила М4. которое находится далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы (светило, не сходить).

Момент верхней кульминации центра Солнца называется настоящим полуднем, а момент нижней кульминации — настоящей севером.

Найдем зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его Склонением 6 и широтой местности j. Для этого воспользуемся рисунком 16, на котором изображен отвесную линию ZZ ', — ось мира РР' и проекции небесного экватора