Сфери́ческая астроно́мия или позиционная астрономия — раздел астрономии, изучающий способы определения положения объектов на небесной сфере, при наблюдении их с Земли в определённый момент времени и в определённом месте. Сферическая астрономия использует математические методы сферической геометрии и астрометрические измерения, и тесно связана с проблемой редукции наблюдений.

Это самый древний раздел астрономии. Первые связанные с ним знания относятся ещё к Древнему миру. Наблюдение небесных тел было и остаётся важным для многих религий и астрологии, а также для измерения времени и навигации. Сферическая астрономия отчасти решает задачу, обратную задаче астрометрии: она позволяет предсказать положение небесных тел.

Предмет и содержание сферической астрономии

В то время как астрометрия на практике реализует измерения положений и относительных движений астрономических объектов, сферическая астрономия как более теоретическая дисциплина, тесно связанная с математикой, занимается вопросами установления небесных систем координат и систем отсчёта времени, а также переходов между ними. Фактически основной задачей сферической астрономии является редукция наблюдений, то есть вычисление координат и скоростей небесных тел в определенной системе координат на заданный момент времени, исходя из их наблюдений.

Основное понятие сферической астрономии — небесная сфера, то есть воображаемая сфера произвольного радиуса с центром в наблюдателе, на которую проецируются видимые положения астрономических объектов и на которой вводятся небесные системы координат, самые употребляемые из которых: горизонтальная, две экваториальные, эклиптическая и галактическая. Переходы между ними осуществляются по формулам сферической тригонометрии.

При наблюдениях видимые координаты небесных тел на небесной сфере, помимо собственного движения тел в пространстве, подвержены влиянию нескольких факторов: прецессии, нутации, рефракции, аберрации и параллактического смещения. Последние три классические причины, а также отклонение света гравитационным полем, приводят к изменениям видимых координат с течением времени, устранение (редукция) которых приводит координаты тел к топоцентрической системе координат, связанной с наблюдателем в момент наблюдения. Следующим шагом является редукция к земной системе координат, связанной с Землёй как целым, а от неё, через учёт прецессии и нутации — к инерциальной системе координат, для чего необходимо знать параметры фигуры и вращения Земли. В этом сферическая астрономия смыкается с геодезией, картографией и гравиметрией. Помимо этого, выполняется редукция также и времени наблюдения к инерциальной системе, что требует знания параметров движения Земли в Солнечной системе и учёта поправок общей теории относительности.

Элементы

Основные элементы сферической астрономии — это системы координат и время. Для указания положения небесных тел используется экваториальная система координат, основанная на проекции экватора Земли на небесную сферу. Положение объекта определяется его прямым восхождением (α) и склонением (δ). На основе этих данных, широты и местного времени можно определить положение объекта в горизонтальной системе координат, а именно его высоту и азимут.

Координаты объектов звёздного неба, таких как звёзды и галактики, заносятся в каталоги, в которых приводится положение объекта в определённый год. Однако совместное влияние прецессии и нутации приводит к тому, что координаты со временем несколько изменяются. Влияние таких изменений движения Земли компенсируется периодическим изданием новых редакций каталогов.

Для определения позиций Солнца и планет используются астрономические эфемериды (таблица значений, позволяющих определить положение небесных тел в определённое время).

Применения сферической астрономии

Сферическая астрономия является базисом для астрономии в целом и имеет многочисленные применения. В фундаментальной астрономии в результате обработки редуцированных астрометрических наблюдений определяются параметры небесных систем координат и шкал времени, а также уточняются параметры редукции и составляются системы астрономических постоянных. В прикладной астрономии сферическая астрономия рутинно используется в процессе решения задач навигации, то есть определения координат наблюдателя, как на Земле, так и в космосе.

Древние строения, связанные с позиционной астрономией

• Аркаим
• Чичен-Ица
• Пирамиды
• Стоунхендж
• Храм Солнца

См. также

• Аспект (астрология)
• Астрометрия
• Небесная механика
• Астрономическая навигация
• Эпоха

Литература

• Robin M. Green, Spherical Astronomy, 1985, Cambridge University Press, ISBN 0-521-31779-7
• William M. Smart, edited by Robin M. Green, Textbook on Spherical Astronomy, 1977, Cambridge University Press, ISBN 0-521-29180-1.
• Жаров В. Е. Сферическая астрономия. — М., 2006. — 480 с. — (Монографии и учебники). — 500 экз. — ISBN 5-85099-168-9

Ссылки

• Сферическая астрономия. Архивировано из первоисточника 27 февраля 2013. Проверено 27 февраля 2013.