Небесная сфера и ее значения для практики
1. Небесная сфера. Все небесные светила кажутся одинаково далекими от нас, хотя истинные расстояния до звезд очень различны. Для глаза это различие в расстояниях совершенно незаметно. Поэтому удобно рассматривать звезды условно как бы находящимися на внутренней поверхности шара произвольного радиуса, в центре которого находится глаз наблюдателя. Небесной сферой называется воображаемая шаровая поверхность произвольного радиуса, на которую мы проектируем положение небесных светил.
Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, а также для различных расчетов, например для вычисления времени восхода и захода светил. Таким образом, понятие о небесной сфере приносит практическую пользу.
Рассуждая о восходе, заходе и других видимых небесных явлениях, мы считаемся лишь с направлением, по которому видны светила (например, близ горизонта, над головой и т. д.), поэтому безразлично, какой радиус выбрать для небесной сферы. Рисунок 11 показывает, что любая звезда, видимая наблюдателем по какому-либо направлению, будет видна по этому же направлению на сфере радиуса R1 или на сфере радиуса R2. Поэтому и говорят, что небесная сфера имеет произвольный радиус.
2. Угловые измерения. Считая условно все светила расположенными на небесной сфере (вернее, проектируя их на нее), мы можем измерять только углы между направлениями, по которым эти светила видны. Этим углам на небесной сфере соответствуют дуги больших кругов (большим кругом сферы называется всякий круг, центр которого совпадает с центром сферы). Например, мы говорим, что звезды А и В (Рисунок 11) отстоят на небесной сфере одна от другой на 23°, если угол между направлениями СА и СВ на эти звезды равен 23°. На небесной сфере этому углу соответствует дуга А1В1 равная 23°. Звезда А может быть от нас гораздо дальше, чем звезда D, но если обе они видны почти по одному и тому же направлению, мы говорим, что на небесной сфере звезда D значительно ближе к звезде А, чем к звезде В, хотя в пространстве линейное расстояние (допустим, в километрах) от D до А может быть гораздо больше, чем от D до В.
Подобно этому, Солнце и Луна имеют почти одинаковый видимый угловой диаметр (около полградуса), хотя линейный диаметр Луны почти в 400 раз меньше солнечного. Зато она во столько же раз ближе к нам, чем Солнце, и поэтому кажется одинакового с ним углового размера. Бессмысленно сравнивать видимый угловой диаметр Луны с копейкой или с тарелкой, если не отнести последние к какому-либо расстоянию. Точно так же бессмысленны выражения вроде: «Луна поднялась на полметра над горизонтом» или «От одной звезды до другой расстояние на небе 2 м».
Рисунок 11 - Проектирование светил на небесную сферу.
Итак, на небесной сфере можно производить только угловые измерения.
Если, вытянув руку, расставить большой и указательный пальцы, то расстояние между концами пальцев человек увидит под углом примерно 16°. Такой «угловой четвертью» можно, правда очень грубо, измерять угловые расстояния. Полезно знать, что угловое расстояние между звездами Альфа и Бета Большой Медведицы равно 5°.