Связь высоты полюса над горизонтом и вида Неба с географической широтой места

1. Высота полюса и географическая широта. Перемещаясь по Земле с севера на юг, мы убеждаемся, что Полярная звезда становится все ближе к горизонту. Можно доказать, что угловая высота полюса мира над горизонтом, или, короче, высота полюса мира, равна географической широте места наблюдения.

На рисунке 40 земной шар изображен в сечении плоскостью меридиана места наблюдения. Наблюдатель из точки М увидит полюс мира по направлению оси мира МР', параллельной оси Земли ТР. Касательная к земному шару плоскость горизонта изобразится на нашем чертеже прямой линией SMN, касательной в точке М к кругу, изображающему земной шар; AQ - экватор Земли, TZ - отвесная линия в точке М, и потому угол ATM представляет географическую широту ф точки М.

Рисунок 40 - Наклон оси мира к горизонту равен географической широте места наблюдения.

Угол P'MN между осью мира и плоскостью горизонта представляет высоту полюса мира. Острые углы P'MN и ATM (то есть географическая широта) равны, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами.

Мы видим, что практически можно определить географическую широту места, измерив высоту полюса мира. Для этого надо измерить высоту Полярной звезды в верхней или в нижней кульминациях и учесть поправку на расстояние Полярной звезды от полюса мира.

2. Вид звездного неба в зависимости от положения наблюдателя на Земле. Как мы только что видели, наклон оси мира к горизонту (высота полюса) равен географической широте места наблюдения. Это надо иметь в виду, вычерчивая небесную сферу для определенной местности; расположение точек и линий небесной сферы относительно горизонта будет зависеть от широты местности (Рисунок 41).

Рисунок 41 - Области пространства, видимые над горизонтом при положении наблюдателя: слева - в некоторой точке северного полушария Земли, справа - в некоторой точке южного полушария.

На основании сказанного легко установить следующее.

В средних широтах, например в СССР, ось мира и небесный экватор наклонны к горизонту, поэтому и суточные пути звезд также наклонны относительно горизонта (Рисунок 42). Звезды, отстоящие от полюса мира не дальше, чем на ф градусов (ф - географическая широта), то есть склонение которых больше, чем 90°- ф, являются незаходящими. Звезды, находящиеся от полюса мира дальше, чем на ф градусов, являются восходящими и заходящими. Звезды южного полушария, лежащие на небесной сфере южнее (ниже) малого круга, параллельного экватору и проходящего через точку S, никогда не восходят: на широте ф они невидимы.

Рисунок 42 - Суточные пути звезд относительно горизонта для наблюдателя, находящегося: а - в средних широтах, б - на экваторе, в - на полюсе Земли.

На экваторе Земли ось мира лежит в плоскости горизонта и совпадает с полуденной линией, а полюсы мира - с точками севера и юга (Рисунок 42). Небесный экватор становится перпендикулярным к горизонту й проходит через зенит Z. Суточные пути всех звезд перпендикулярны к горизонту, и каждая из них полсуток бывает над горизонтом и полсуток под горизонтом. Не восходящих звезд там нет, как нет и незаходящих. В частности, привычная для нас незаходящая Большая Медведица является там заходящим созвездием.

На полюсах Земли небесный экватор совпадает с горизонтом, а ось мира - с отвесной линией. Точки востока и запада, как точки пересечения экватора и горизонта, становятся неопределенными. Меридиан, проходящий через ось мира и отвесную линию, тоже становится неопределенным, а вместе с ним теряют смысл и такие понятия, как точки юга, севера, востока и запада.

На Северном полюсе Земли Полярная звезда сияет близ зенита, суточные пути звезд параллельны горизонту, ни одна звезда не заходит и ни одна не восходит; звезд южного полушария не видно.