Небесный Свод

Mar 27, 2018 01:32

Часть 3.
Астролябии и как ими астроляпить пользоваться.

Начало ЗДЕСЬ.

Продолжим разбирать нашу Астролябию.
Как по ней определить координаты Светила, Звезды?



Рис.1

Измерив высоту Солнца или звезды с помощью алидады, поворачивают паук так, чтобы изображение точки эклиптики, в которой Солнце находится в данный момент года, либо изображение звезды попало на изображение альмукантарата, соответствующего этой высоте. При этом на лицевой стороне астролябии получается стереографическое изображение неба в момент наблюдения, после чего определяется азимут, координаты светила и точное время, а также гороскоп (букв. «указатель часа») - градус эклиптики, восходящий над горизонтом в момент наблюдения.

Согласно данной простой инструкции:
Определим звезду под номером 6 в правом верхнем углу, на которую указывает алибада, и ее координаты.



Рис.2

Это звезда СПИКА (6) из созвездия Девы.

Определим экваториальные координаты звезды.

Склонение  можно легко определить по шкале, нанесенной на Линейку.
Ориентировочно  -11° с небольшим (по картинке сложно точно определить).

Экваториальные координаты Звезды Спика на 2000 год:
прямое восхождение α = 13 ч. 25 м. (долгота);  склонение δ = - 11°10'(широта).
Видим, что склонение звезды, а соответственно широта ее на небосводе практически не изменилась.

А вот с определением долготы дело обстоит сложнее.
Прямое восхождение (долгота) равно 16,5 часов, визуально по шкале с римскими цифрами. Алибада-линейка указывает на середину между XVI и XVII на внешнем лимбе круга.
То есть α = 16 ч. 30 м. - прямое восхождение, которое на 3 часа больше, по сравнению с 13,5 ч. в 2000 году?? Разница очень большая (1 час = 15°)!!

Разберемся с данной нестыковкой.

Часовой отсчет идет от Севера (NORD) - «0» часов, далее по часовой стрелке.
На Эклиптическом круге паука (Рис.1) северное направление соответствует знаку Рака (♋).
Это указывает на июнь месяц, а переход из Близнецов в Рак на день Летнего солнцестояния (ЛС).

Посмотрим внимательно на Рис.2.
Видим, что звезда Спика находится рядом с Западом (на шкале QUEST).
Логически, звезда находится на Заходе - закате.

А вот и картинка неба 22.06.2000 в полночь 0.00 ч.



Скрин 2. Точка наблюдения Лондон - Гринвич.

Справа на закате на Западе видим звезду Спика (6). Она как раз находится немного за пределами Эклиптики, как и на Рис. 2. Эклиптика здесь указана белой дугой внизу.

По сути, Вид этой карты полностью соответствует Зодиакальному (эклиптическому) кругу на пауке Астролябии (Рис. 1 и 2), только с «эффектом перевернутого листа», в зеркальном отображении. Север с Югом поменян местами.

Есть и существенное Различие. Это градация часового Прямого Восхождения.

Вспомним, что такое Экваториальные координаты светила https://youtu.be/CdF8DNZWjno
Прямым восхождением (α) светила называется дуга небесного экватора от точки весеннего равноденствия до круга склонения светила, или угол между направлением на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения светила.
Прямые восхождения отсчитываются в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 ч. до 24 ч. (в часовой мере).

Это значит, что Точка отсчета прямого восхождения находится на Востоке (Солнце встает в день весеннего равноденствия) - «0» (24) часов. Далее координата движется по часовой стрелке.
Что мы собственно и наблюдаем на современной Карте астрокалькулятора.

Такой Вид (Скрин 2.) карта - небосвод имеет 21 марта в день ВР, в 6.00 до восхода Солнца; 22 июня в день ЛС, в полночь 0.00 ч. А также 22 сентября в 18.00 ч., ОР и 21 декабря в 12.00 ч., ЗС.

Произведем небольшой расчет.

Рассмотрим Скрин 2. Отсчет от «0» часов на Востоке, по часовой вверх +6 часов - Север, далее +6 часов - Запад, далее +1 час 25 минут. Итого 13 часов 25 минут.



Скрин 3. Эфемериды звезды Спика

По астрокалькулятору на 22.06. 2000 г. Спика имела Прямое восхождение  α = 13 ч. 25 м.
Азимут Спики равен 246°. Так и есть.

Рассмотрим Рис.1. Если взять Отсчет от «0» часов на Востоке, вниз +6 часов до Севера, далее +6 часов до Запада, далее +1 час 30 минут. Отсчет здесь мы производим против часовой стрелки, в зеркальном отражении.  Итого α = 13 часов 30 минут. Данное Прямое восхождение ближе к истине, если его определять современным научным методом.

Однако, ранее, по шкале внешнего лимба астролябии мы определили α = 16 ч. 30 м.?
Это связано исключительно с точкой отсчета. Отсчет велся от северного направления.
На астролябии реперный «0» жестко закреплен за Севером.

Проверить правильность расчетов можно, используя координату  Часовой угол t из первой экваториальной системы координат, вместо Прямого восхождения.

Часовым углом t светила называется дуга небесного экватора от верхней точки небесного экватора  (то есть точки пересечения небесного экватора с небесным меридианом) до круга склонения светила,   или  двугранный  угол между плоскостями небесного меридиана и круга склонения светила.   
Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть к западу от верхней точки небесного экватора, в пределах от 0° до 360° (в градусной мере) или от 0 ч. до 24 ч. (в часовой мере). Иногда часовые углы отсчитываются от 0° до +180° (от 0h до +12h) к западу и от 0° до −180° (от 0h до −12h) к востоку.

На Скрин 3, вверху, в эфемеридах записан округленно Часовой угол  t = 04 ч. 33 м. и зеленой линией отражен отсчет угла согласно вышеизложенному правилу.

Для астролябии на Рис.2 Часовой угол  t = 04 ч. 30 м., тоже отмечен зеленой линией. Отсчет угла произведен к западу по правилу, только по часовой стрелке - в зеркальном отражении.

Итак, мы вычислили экваториальные координаты звезды Спика на Астролябии. Они приближенно и округленно такие же, как в 2000 году:
Прямое восхождение α = 13 ч. 30 м. (или Часовой угол  t = 04 ч. 30 м.):
Склонение δ = - 11°10'.
Картинка Астролябии нарисована в современную эпоху.

По астролябии можно вычислить точное время в момент наблюдения.
Звёздное время , s - часовой угол точки весеннего равноденствия. Звёздное время используется астрономами, чтобы определить, куда надо направить телескоп, чтобы увидеть нужный объект.
Зная прямое восхождение звезды и, измерив ее часовой угол, можно определить звездное время. Между звездным временем, часовым углом и прямым восхождением светила имеется очевидная зависимость, которую через координаты звезды можно записать в виде: S =  t + a.
Из этой зависимости следует, что звездное время в любой момент равно сумме часового угла звезды и ее прямого восхождения.
Обычно в астрономических обсерваториях звездные часы проверяют по кульминирующей звезде. Поскольку в этот момент часовой угол звезды равен нулю, то звездное время будет соответствовать прямому восхождению данной звезды, т. е. S = a.
Не буду утомлять читателя более сложными расчетами Звездного времени, перевода его в Местное.
Для особо интересующихся можно посмотреть Астрономический калькулятор и ЗВЕЗДНОЕ ВРЕМЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПО АСТРОМЕТРИИ.

Склонение δ и прямое восхождение α светил при вращении небесной сферы не изменяются, но они могут меняться из-за движений светил, не связанных с суточным вращением.
Высота h, азимут A и часовой угол t светил постоянно изменяются вследствие вращения небесной сферы, так как отсчитываются от точек, не связанных с этим вращением.

Для закрепления понимания принципа работы подобных инструментов рассмотрим реальную простенькую Астролябию.



Рис. 3. Астролябия парижская
Полный круг Астролябии очерчивает границу Южного Тропика.

Надписи на данной Астролябии понятны. Стрелочками на «пауке» указаны важные звезды:
(Стрелки, указывающие на звезды на пауках могут быть различными, дугообразными с разными изысками - см. начало Части 3)

Spi - Спика (Дева)
Arc - Арктур (Волопас)
Den - Денеб (Лебедь)
Veg - Вега (Лира)
Alt - Альтаир (Орел)
Ald - Альдебаран (Телец)
Rig - Ригель (Орион)
Sir - Сириус (Большой Пес)

В какое время возможно наблюдение за данными звездами в Париже?

Воспользуемся Астрокалькулятором.

20 июня, ЛС, полночь 0.00 по Гринвичу или 1.00 по Парижу (взят 1800 год).



Скрин 4.

Альтаир - Денеб - Вега - Арктур (красная линия) видны на небосводе. Спика находится над горизонтом, чуть ниже эклиптики. Звезды Альдебаран, Ригель, Сириус (отмечены голубым) не попадают в обозрение неба на широте Парижа в данный момент времени.

Здесь мы видим Звездное небо для Наблюдателя с Земли.
Изображение развернуто на 90° для лучшего восприятия соответствия с наблюдаемым небосводом на диске Астролябии (Рис.3).

Мы вновь наблюдаем «эффект перевернутого листа», зеркальное отображение. Для наглядности - проведена красная линия звезд Арктур - Денеб - Вега - Альтаир.
Небосвод Астролябии исполнен в Проекции на Землю.

Однако, нас интересует Сириус, на него направлена алибада.

Определим экваториальные координаты звезды Сириус.



Рис. 4

«0» отсчет начинается внизу, с Севера, чему соответствует конец Марта (Mars) и 0 градусов Эклиптики, указанные на колесе «паука».
«Паук» на Астролябии указывает на день весеннего равноденствия 21 марта.

Сириус на Астролябии находится на Западе (противоположной Востоку, подписанного на диске EST), причем у самого Южного тропика. Наблюдать в Париже мы его не сможем, он будет за линией горизонта.

Склонение определяем по шкале, нанесенной на Линейку.
Ориентировочно  -16° (нет мелкой градации шкалы, сложно точно определить).

Вид звездного неба 21 марта, день ВР, 1.00 час ночи, Париж (взят 1800 год).



Скрин 5.

«0» отсчет будет на Востоке в 6.00 во время восхода Солнца. В полночь 0 (24) часов Прямого восхождения начинается сверху, с Севера.

Запад на 6 часов. Сириус ниже Западной точки.



Скрин 6.

На 1800 г.: Прямое восхождение α = 06 ч.36 м. (синим цветом)
Часовой угол  t = 5 ч. 24 м. (зеленым цветом).
Склонение δ = - 16°27' (Сириус ниже точки горизонта).
Азимут Сириуса равен 260°.

На Астралябии Прямое восхождение Сириуса указано на отметке 17, 5 часов (между 17 и 18 часами).

Если к Рис.3,4 применить «эффект перевернутого листа», получим картинку небосвода, полностью соответствующую на Скрин 5, а отсчет часов от Севера произвести с учетом зеркального отражения, получим искомые 06 ч.36 м. - Прямое восхождение.

Итак, мы стали немного понимать, как раньше использовалась Астролябия, как по ней можно было определить координаты небесных объектов, вычислить звездное и местное время наблюдения.

Выводы тоже сделали.
Главное, стоит отметить:
Прямое восхождение светил и Азимут на астролябиях и Картах до конца 18 века было другим, в связи с тем, что использовалась Проекция звездного неба на Землю.
Прямое восхождение и Азимут реально имели другое числовое значение (интересно было бы посмотреть эти наблюдаемые координаты звезд, например в Альфонсовых таблицах и соотнести их с современными вычислениями?!).
Реперную точку на астролябиях использовали «0» часов - направление на Север (неплохо было бы исследовать арабские и греческие астролябии).

Известны Универсальные астролябии.
В этой астролябии, изобретённой аз-Заркали, за центр проектирования взята одна из точек равноденствия. В этом случае небесный экватор и эклиптика изображаются на тимпане прямыми линиями. Тимпан этой астролябии, в отличие от тимпанов обычных астролябий, пригоден для любой широты. Функции паука обычной астролябии здесь выполняет линейка, вращающаяся вокруг центра тимпана и называемая «подвижным горизонтом».

Компоненты универсальной астролябии.



Рис.5
1 - трон, как на планесферной астролябии, позволяет пользователю удерживать его вертикально, указывая звезду с алидадой.
2 - окружность масштабируется в градусах.
3 - на табличке показаны меридианы и параллели.
4 - эклиптика масштабируется в долготе эклиптики и обозначается именами созвездий Зодиака.
5 - линейка вращается вокруг оси, масштабируется в эклиптической долготе.
6 - точка, также называемая брахиолусом, шарнирно соединена и вращается с линейкой. Его конец можно переместить в точку на пластине на пересечении меридиана и параллели.

Основное использование универсальной астролябии - преобразование астрономических координат, например, между экваториальными и эклиптическими координатами.

Сферическая астролябия.
Небесная сфера представлена в этой астролябии в виде сферы, и её паук также имеет сферическую форму.



Принцип работы и приминение Армиллярных сфер разберем в следующей части.

звездные карты, звезды, сириус, астрономия, астролябия, небо

Previous post Next post
Up