Небесный купол: горизонт, зенит и вращение неба

Всё небо совершает оборот за 23 часа 56 минут, примерно на 15° за час.

Почему небо похоже на чашу

Ночью в открытом поле небо кажется огромной перевёрнутой чашей, которая со всех сторон опирается на землю. Звёзды словно прикреплены к её внутренней поверхности на одинаковом расстоянии от нас. На самом деле это не так: ближайшая яркая звезда, Альфа Центавра, находится примерно в 4.4 светового года, а многие видимые звёзды удалены на сотни световых лет. Глаз не умеет оценивать такие расстояния, поэтому для ориентирования на небе образ чаши очень удобен. Полную версию этой модели астрономы называют небесной сферой: это воображаемый шар с Землёй в центре и звёздами на внутренней поверхности.

В каждый момент над тобой находится лишь половина сферы. Другую половину скрывает земля, а линия встречи неба и земли называется горизонтом. Точка прямо над головой называется зенитом. Линия от точки севера через зенит к точке юга называется небесным меридианом и делит небо на восточную и западную половины. Горизонт, зенит и меридиан связаны с наблюдателем: перейдёшь в другой город, и твой зенит переместится вместе с тобой.

Два числа для любой точки неба

Чтобы объяснить другу, куда смотреть, нужны два угла. Высота отсчитывается от горизонта: 0° на горизонте и 90° в зените. Азимут задаёт направление вдоль горизонта и отсчитывается от севера к востоку: северу соответствует 0°, востоку 90°, югу 180°, западу 270°. Звезда с высотой 30° и азимутом 135° находится на юго-востоке, на трети пути от горизонта к зениту. Кулак на вытянутой руке у большинства людей закрывает примерно 10° неба. Это удобная мерка, когда под рукой нет приборов.

Почему звёзды движутся

Понаблюдай час, и покажется, что чаша вращается. На востоке звёзды поднимаются, на юге смещаются вправо, на западе опускаются и заходят. На самом небе ничто не вращается: Земля вращается с запада на восток, поэтому небо кажется движущимся в обратную сторону, с востока на запад. Относительно звёзд Земля совершает оборот за 23 часа 56 минут 4 секунды. Это звёздные сутки. Исследовательский центр NASA имени Гленна объясняет расчёт через 360° и дополнительные 0.9856°, которые Земле нужно проходить ежедневно из-за движения по орбите. Раздели 360° примерно на 24 часа: получится 15° в час, или полтора кулака.

Нажми «Пуск» в модели выше. Каждая секунда воспроизведения соответствует часу на небе. Звёзды восходят по наклонным траекториям на востоке, достигают наибольшей высоты при пересечении меридиана и заходят на западе. Карточка под моделью показывает звёздное время: по нему можно узнать, какая часть звёздной карты сейчас пересекает твой меридиан. Включи «Сетка», чтобы увидеть круги высоты 30° и 60°.

Полюсы мира и небесный экватор

Мысленно продли земную ось до неба. Она пересечёт небесную сферу в двух точках: северном и южном полюсах мира. Всё вращается вокруг них. Продли наружу земной экватор, и на небе получится большая окружность, небесный экватор, ровно посередине между полюсами. Положение звезды на сфере задают двумя углами, похожими на широту и долготу: склонение отсчитывается к северу или югу от небесного экватора, а прямое восхождение измеряется вдоль него к востоку в часах, от 0h до 24h. В отличие от высоты и азимута эти координаты принадлежат звезде и почти не меняются от года к году. Поэтому их используют в звёздных каталогах.