1.Точки і лінії небесної сфери. Залежність висоти полюса світу від географічної широти місця спостереження

  На земній сфері існують дві особливі точки — географічні полюси, де вісь обертання Землі перетинає поверхню планети (N, S — відповідно Північний та Південний полюси).
  Площина земного екватора, яка ділить нашу планету на північну та південну півкулі, проходить через центр Землі перпендикулярно до її осі обертання.
Меридіани на Землі проходять через географічні полюси та точки спостереження. Початковий (нульовий) меридіан проходить поблизу місцезнаходження колишньої Гринвіцької обсерваторії.

  Якщо продовжити вісь обертання Землі в космос, то на небесній сфері ми отримаємо дві точки перетину, які називаються полюсами світу : Північний полюс Рі (у сучасну епоху біля     Полярної зорі) і Південний полюс Р2 (у сузір'ї Октант). Площина земного екватора перетинається з небесною сферою, і в перерізі ми отримаємо небесний екватор, який поділяє небо на дві рівні півкулі — північну та південну.
Але існує одна суттєва відмінність між полюсами та екватором на земній кулі та полюсами світу і небесним екватором. Географічні полюси реально існують як точки на поверхні Землі, де вісь обертання Землі перетинається з поверхнею планети, і до них можна долетіти чи доїхати так само, як і до екватора.
 Полюсів світу як реальних точок у космічному просторі немає, бо радіус небесної сфери є невизначеним, тому ми можемо позначити тільки напрямок, у якому вони спостерігаються.

    Уявна небесна сфера довільного радіусу допомагає визначити координати небесних світил.

   Полюс світу — точка перетику осі обертання Землі з небесною сферою.

   Небесний екватор — лінія перерізу площини земного екватора з небесною сферою.

   Небесний меридіан — лінія перерізу площини земного меридіана з небесною сферою.

2.Явища пов’язані з добовим обертанням Землі: схід та захід світил, кульмінації світил (моменти кульмінацій та висоти) 

    Схід і захід світил. Внаслідок добового обертання небесної сфери все

світила описують кола, площини яких паралельні площини небесного

екватора, тобто вони рухаються по добовим, або небесним паралелях.

В залежності від географічної широти місця спостереження j і від відмін d

світив добові паралелі останніх або перетинають математичний горизонт

двох точках, або цілком розташовуються над ним, або під ним . Точка

перетину світилом східній частині істинного горизонту називається точкою

сходу світила, точка перетину західній частині істинного горизонту - точкою

заходу світила.

Світило сходить і заходить на даній широті j , якщо абсолютне значення його

відмінювання. Якщо світило перебуває на небесному екваторі QQ', тобто його d = 0, то воно

сходить точно в точці сходу Е і заходить точно в точці заходу W.

Якщо схилення світила d > 0 (небесна паралель аа), то воно сходить на

північно-сході, а заходить на північно-заході.

Якщо схилення світила d < 0 (небесна паралель bb), то воно сходить на

південно-сході, а заходить на південно-заході.

Нарешті, якщо абсолютне значення схилення світила його добова паралель не перетне математичного горизонту і воно буде

або незаходящим (добова паралель ll розташовується цілком над горизонтом)

або невосходящим світилом (добова паралель kk розташовується цілком під

горизонтом).

Якщо спостерігач знаходиться на земному екваторі, то для нього згідно

умові  всі світила є висхідними і заходять. Дійсно, на

земному екваторі  північний полюс світу лежить на Р горизонті, в точці

півночі N, а південний полюс  - у точці півдня S. Небесний екватор QQ' перпендикулярний

до математичного горизонту і проходить через зеніт Z. Тому і площини

добових паралелей всіх світил також перпендикулярні до площині

математичного горизонту. Отже, всі світила сходять і заходять, видно

над горизонтом протягом 12 годин і стільки ж годин не видно.

Якщо спостерігач знаходиться на північному географічному полюсі Землі ,

то для нього згідно з умовою  світила, що мають d > 0, є

незаходящими, а світила з d < 0 - несходящими. Дійсно , на

північному географічному полюсі Землі північний полюс світу Р збігається з зенітом

Z, а небесний екватор QQ' - з математичним горизонтом. Тому площині

добових паралелей світил паралельні площині математичного горизонту, і

світила не сходять і не заходять. Світила північної півкулі небесної сфери (d

> 0) завжди видно над горизонтом, а світила південного півкулі небесної сфери (d

< 0) ніколи не видно.

Неважко зміркувати, що спостерігач, що знаходиться на південному полюсі Землі,

навпаки, завжди буде бачити світила південної півкулі небесної сфери (d < 0) і

ніколи не побачить світил північної півкулі небесної сфери (d > 0).

Якщо спостерігач знаходиться на широті j , відмінною від 0е і від 90ті, то частина

світив буде для нього бути висхідними і заходять, а частина - невосходящими

і незаходящими.

  Кульмінації світил. Добова паралель кожного світила перетинає небесний

меридіан у двох точках, що лежать на кінцях діаметра паралелі.

Явище перетину світилом небесного меридіана називається кульмінацією

світила.

Кульмінація називається верхньою, якщо світило перетинає верхню частину PZQSP'

небесного меридіана, що містить Z ( 7), і нижній, якщо світило перетинає

нижню частину небесного меридіана PNQ'Z ' P', що містить Z'.

Розрізняють верхню кульмінацію на південь від зеніту (на дузі ZQSP') і на північ від

зеніта (на дузі PZ).

У світил, не заходять на даній широті j , доступні для спостережень обидві

кульмінації - і верхня і нижня; у висхідних і заходять світил - тільки

верхня, нижня кульмінація відбувається під горизонтом; у невосходящих світил обидві

кульмінації недоступні спостереженнями, так як відбуваються під горизонтом.

 

3.Видимий рух Сонця. Екліптика

Земля одночасно бере участь у двох рухах: обертається навколо своєї осі і рухається по еліпсу навколо Сонця. Обертання Землі навколо осі викликає зміну дня і ночі. Її рух навколо Сонця викликає зміну пір року. Від спільного обертання Землі навколо її осі і руху навколо Сонця відбувається видимий рух Сонця небесною сферою.   Видимий річний рух Сонця по екліптиці відбувається в напрямі, протилежному до обертання небесної сфери, тобто з заходу на схід. Екліптика перетинається з небесним екватором в двох точках, які називають точками рівнодень. Точка, в якій Сонце переходить з південної півкулі в північну, а отже змінює найменування відмінювання з південного на північний, називається точкою весняного рівнодення і позначається значком сузір'я Овна ;

  Еклі́птика (від грец. έκλειψις — затьмарення) — уявна лінія (велике коло) небесної сфери, вздовж якої центр сонячного диску протягом року пересувається серед зірок. Оскільки річний рух Сонця відбиває реальне обертання Землі (а точніше системи Земля-Місяць) по орбіті, екліптика є слідом від перетину небесної сфери із площиною земної орбіти.

  Сонячний час — система відліку часу, в якій як основна одиниця прийнятий інтервал (сонячна доба) між двома послідовними верхніми (або нижніми) кульмінаціями Сонця.

  Істинний сонячний час вимірюється часовим кутом центра Сонця. Внаслідок нерівномірності видимого річного руху Сонця по екліптиці і нахилу екліптики до екватора істинний сонячний час вимірюється нерівномірно, внаслідок чого не зручний для практичного життя. Для усунення цього недоліку вводиться так зване середнє Сонце — фіктивна точка, що протягом року рухається рівномірно по екватору і здійснююча відносно точки весняного сонцестояння одне обернення за той же час, що і істинне Сонце, яке рухається нерівномірно по екліптиці.

  Тропічний рік – період обертання Землі навколо Сонця відносно точки весняного рівнодення;Зоряний рік – проміжок часу між двома послідовними проходженнями центром сонячного диску одного й того ж (щодо зірок) місця на небесній сфері (екліптиці).