Астрономияда қолданылатын координат жүйелері

Шырақтың аспандағы орны, немесе сфера бетінің кез келген нүктесі, аспан сферасының негізгі жазықтықтары мен олармен байланысқан сызықтар мен нүктелер арқылы бірмәнді анықталады және сандық мәндері бойынша аспан координаталары деп аталатын екі шамамен – орталық бұрыштармен немесе үлкен шеңберлердің доғаларымен анықталады.

Әрқилы есептерді шешу үшін астрономияда әртүрлі аспандық координат жүйелері қолданылады, олар: горизонталды, І-ші экваторлық (сағаттық бұрышпен), ІІ-экваторлық, эклиптикалық және галактикалық координат жүйелері. Бұл координат жүйелері бір-бірінен негізгі жазықтықтарымен және санақ нүктелерімен ерекшеленеді.

Горизонталды координат жүйесі. Бұл жүйенің негізгі жазықтығы болып математикалық горизонт жазықтығы NWSE есептелінеді. Өлшеу зениттен және математикалық горизонттың бір нүктесінен басталады (1.4-сурет).

Координаталардың біреуіне зениттік ара қашықтық z=ZM немесе шырақтың горизонттан биіктігі h = mM жатады (1.3-сурет).

Шырақтың биіктігі h деп биіктік шеңберінің математикалық горизонт пен шыраққа дейінгі доғасы mM, немесе математикалық горизонт пен шыраққа қарай бағытталған кесінді арасындағы центрлік бұрыш mOM аталады. Ол бұрыш биіктік шеңберінің жазықтығында жатады.

Биіктік математикалық горизонттан зенитке қарай 0о-тан 90о-қа дейін (бұл кезде шырақ аспан сферасының көрінетін жағында орналасады), ал надирге қарай  0о-тан -90о-қа дейін өзгереді (бұл кезде шырақ көрінбейді).

Шырақтың (М) зениттік ара қашықтығы z деп зениттен шыраққа дейінгі биіктік шеңберінің (вертикаль шеңбердің) доғасы ZM немесе салмақ сызығы мен шыраққа қарай бағытталған кесінді арасындағы центрлік бұрыш ZOM аталады. Зениттік ара қашықтық зениттен надирге қарай 0о-тан 180о-қа дейін өзгереді. Аспан сферасының көрінетін жағында жатқан шырақтар үшін , ал көрінбейтін жағында жатқан шырақтар үшін  болады.

Кез келген шырақ үшін зениттік ара қашықтық пен биіктік арасында мынадай байланыс бар:

z + h = 90о. (1.5)

Бір альмукантарат бойында орналасқан шырақтар үшін зениттік ара қашықтық пен биіктік бірдей болады.

Сонымен биіктік пен зениттік ара қашықтық шырақтың биіктік шеңберінің бойындағы орнын көрсетеді.

Екінші координатаға азимут (А) жатады. Ол математикалық горизонттың оңтүстік нүктесінен басталып аспан сферасының айналу бағытымен, яғни батысқа қарай 0о-тан 360о-қа дейін өзгереді.

Горизонтал координат жүйесінің екі координатасы да уақыт өткен сайын өзгеріп отырады.

І-экваторлық координат жүйесі. Негізіне аспан экваторы алынады. Бірінші координатасы жіктелу  (делта) — аспан экваторынан жіктелу шеңберінің бойымен шыраққа дейінгі доғаның (mM) бұрыштық шамасы (1.5-сурет). Ол экватордан солтүстік полюсқа дейін 0о-тан +90о-қа дейін өзгереді, ал экватордан оңтүстік полюсқа дейін 0о-тан -90о-қа дейін өзгереді.

Екінші координатасы сағаттық бұрыш t=Qm. Ол экватордың оңтүстік нүктесінен басталып, экватордың бойымен шырақтың жіктелу шеңберіне дейінгі экватор доғасының бұрыштық мәніне тең. Ол аспан сферасының айналу бағытымен, яғни батысқа қарай 0о-тан 360о-қа дейін өзгереді немесе сағат бойынша 0-ден 24h-қа (сағатқа дейін) дейін сағаттық өлшеммен өлшенеді.

І-экваторлық координат системасының бірінші координатасы тұрақты болып, екінші координатасы үнемі өзгеріп отырады.

IІ-экваторлық координат жүйесі. Оның да негізіне аспан экваторы алынады. Бірінші координатасы жіктелу  (делта) – экваторлық координат жүйелеріне ортақ. Екінші координатасы шырақтың тік шарықтауы деп аталады ( ), ол көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінен басталып, экватордың бойымен шырақтың жіктелу шеңберіне дейінгі экватор доғасының бұрыштық мәніне тең (1.5-сурет). Ол аспан сферасының айналу бағытына қарама-қарсы бағытта айналып, 0-ден 24h-қа дейін сағаттық өлшеммен өлшенеді (h, m, s – сағат, минут, секунд).

IІ-экваторлық координат жүйесінің екі координатасы да тұрақты болып келеді. Сондықтан астрономиялық күнтізбелер мен анықтамаларда аспан шырақтарының координаталары екінші экваторлық координат жүйесінде беріледі.

Эклиптикалық  координат жүйесі. Күн дискісінің центрінің талтүстегі орнының (жоғарғы кульминациясындағы) жіктелуі ( ) жыл бойы -23°26′ пен +23°26′ аралығында өзгеріп отырады, жылына екі рет нөлге айналады. Ол нүктелер көктемгі және күзгі күн мен түннің теңелу нүктелері деп аталады да, экватор бойында ^ және d белгілерімен анықталады. Бұл нүктелер аспан сферасындағы Күннің көрінерлік жолы – эклиптика мен аспан экваторының қиылысу нүктелерін береді және көктемгі 22 наурыз бен күзгі 23 қыркүйекке сәйкес келеді. Көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінде Күн аспан экваторын қиып өтіп, солтүстік жарты шарға ауысады, керісінше, күзгі күн мен түннің теңелу нүктесінде Күн оңтүстік жарты шарға ауысып, онда көктем  басталады.

Жер глобусындағы тропиктік белдеулер экватордан 23°26′ қашықтықта өтеді, ал солтүстік және оңтүстік полярлық шеңберлер де полюстен осы бұрышқа тең қашықтықта орналасқан. Жердегі жыл мезгілдерінің ауысуы да экватор мен эклиптика жазықтықтарының арасындағы осы бұрышқа байланысты.

Эклиптикалық координат жүйесінің негізіне эклиптика (εε’) және көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесі (^) алынады (1.6-сурет). Эклиптика полюстері және шырақ арқылы өтетін πМπ’ үлкен жарты шеңбер шырақтың ендік шеңбері деп аталады. Шырақтың бір координатасы болып оның эклиптикалық ендігі β=mM – эклиптикадан шыраққа дейінгі шырақтың ендік шеңберінің доғасы алынады.

Шырақтың эклиптикалық ендігі эклиптикадан оның солтүстік полюсіне дейін 0о-тан +90о-қа дейін өзгереді, ал эклиптикадан оның оңтүстік полюсіне дейін 0о-тан -90о-қа дейін өзгереді.

Шырақтың ендік шеңберінің аспан сферасындағы орны эклиптикалық бойлықпен (λ) анықталады. Шырақтың эклиптикалық бойлығы деп көктемгі теңелу нүктесі мен шырақтың ендік шеңберіне дейінгі эклиптиканың доғасын (λ=^m) айтады. Эклиптикалық бойлық шығыстан батысқа қарай, яғни Күннің жылдық көрінерлік қозғалысы бағытымен 0°-тан 360°-қа дейін өзгереді.

Эклиптикалық координат жүйесі теориялық астрономияда шырақтардың Күнге қатысты орбиталарын анықтау үшін қолданылады.

Галактикалық  координат жүйесі.  Галактикалық  координат жүйесінде негізгі жазықтық болып Галактика жазықтығы алынады, ал негізгі ось болып оған нормаль алынады. Галактика осі аспан сферасын галактикалық полюстерде қиып өтеді.

Бірақ галактикалық жазықтықты дәл анықтау оңай шаруа емес. Біріншіден, бізге көрінетін Құс Жолы аспанның көп бөлігін алып жатыр және жарқырауы мен қалыңдығы бойынша біртекті емес. Екіншіден, Галактиканың жазықтығының ең негізгі құраушылары жатқан орта сызығы аспан экваторының центрі арқылы өтпейді, аспан сферасының кіші дөңгелегінде жатыр. Ол кіші дөңгелек оңтүстік галактикалық полюске жақын орналасқан. Себебі, Күн Галактика жазықтығынан солтүстік полюсіне қарай ~20 пк жақынырақ орналасқан. Сондықтан галактикалық экватор ретінде Құс Жолының орта сызығынан бірдей қашықтықта (одан 4°-5° қашықтықта) орналасқан және аспан экваторымен  W~62o,6  бұрыш жасайтын үлкен шеңберді алады.

Галактикалық координаттар экваторлық және эклиптикалық координат жүйелері сияқты енгізіледі (1.7-сурет). Галактика полюстері арқылы өтетін үлкен шеңберлер галактикалық ендіктер шеңберлері, ал галактикалық экваторға параллель болатын кіші шеңберлер – галактикалық бойлықтар шеңберлері деп аталады. Q нүктесінің галактикалық бойлығы b әрпімен белгіленеді және Q нүктесінің KK’ Галактика экваторынан бұрыштық ара қашықтығына тең (МQ доғасының ұзындығы). Ол Галактика полюсінің солтүстігіне қарай оң, ал оңтүстігіне қарай теріс болады. Галактикалық бойлық l – бастапқы С нүктесінен Q нүктесінің ендік шеңберіне дейінгі галактикалық экватордың CM доғасының ұзындығы.

Галактикалық бойлықтар тік шарықтаудың бағыты бойынша батыстан шығысқа қарай өлшенеді. Бас нүкте С Галактика Центрінің орнымен анықталады. Ол галактикалық экватордан шамамен 1o оңтүстікке қарай орналасқан аспан экваторының кіші шеңберінде жатқан Мерген-А радиокөзінің орнымен сәйкес келеді. Сондықтан С бас нүкте дүние осінің 1950 жылғы орнының бағытымен 123o бұрыш жасайтын галактикалық ендік шеңберінің бойымен есептелінеді. Мерген-А осы шеңберден 30″ қашықтықта жатыр. Солтүстік галактикалық полюс GN Вероника Шашы шоқжұлдызында (α = 12ч 49м,  δ = +27o,4), ал оңтүстік (GS) – Сәулетші шоқжұлдызында (α = 0ч 49м,  δ = -27o,4) орналасқан.

Аспан экваторының галактикалық экватормен қиылысу нүктесінің (шығу түйіні b) 1950 жылға сәйкес тік шарықтауы α0 = 282o,25 және галактикалық бойлығы l0 = 33o,0 (1.6-суреттегі Cb доғасы), ал аспан экваторы галактикалық экватормен Ω = 62o,6 бұрыш жасайды.

Экваторлық координаттардан галактикалық координаттарға өту мына формулалар арқылы жүзеге асады:

Бұл формулаларды кез келген уақыт үшін де қолдануға болады, тек  l0, a0 және W  (немесе l, αN және δN) мәндерін қарастырған уақытқа сәйкес қою керек. Мысалы, 2000.0 жылға сәйкес бастапқы мәндер мынаған тең: l0 = 33o.0, αN = 193o.0, δN = 27o.17.

Галактикалық координаттар Галактика жазықтығы мен Галактика центріне байланған, сондықтан олар прецессиялық өзгеріске ұшырамайды. Күн  Галактиканы  250 млн.  Жылда бір рет айналатын болғандықтан, әр 100 жылда галактикалық центр галактикалық экватор бойымен тек 0″,5 бұрышқа жылжиды.

Жұлдыздардың көпшілігі Күннен алыс жатқандықтан олардың салыстырмалы қозғалысы аз. Мысалы, жұлдыздың Күнге қатысты көлденең қозғалысы (өзіндік қозғалысы) 10 км/с болса, ол бір жылда Күнге қатысты 2,1 астрономиялық бірлікке (а.б.) орын ауыстырады екен. Егер ол жұлдыз 10 пк қашықтықта жатса, онда оның бір жылдағы бұрыштық орын ауыстыруы 0″,21 шамасында ғана болады. Бізге жақын жатқан Бернард жұлдызының ғана өзіндік қозғалысының жылдық ауытқуы μ = 10″,31. Өзіндік қозғалыстары жылына 3″,0-тан асатын 27 жұлдыз белгілі, олардың тек үшеуі ғана 10 пк-тен алыс жатыр.

Авторлық сілтеме:
ДОСАЕВА Т.Т., ШАКЕНОВ М.Б. Д64 Сфералық астрономия: оқу құралы /Т.Т. Досаева, М.Б. Шакенов –Талдықорған: ЖМУ. 2011. – 83 бет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *