נקודות וקווים של הכדור השמימי - איך למצוא את האלמוקנטראט שבו עובר קו המשווה השמימי, שהוא קו האורך השמימי.

מהו הכדור השמימי

כדור שמימי - מושג מופשט, כדור דמיוני בעל רדיוס גדול לאין שיעור, שמרכזו הוא המתבונן. יחד עם זאת, מרכז הכדור השמימי נמצא, כביכול, בגובה העיניים של המתבונן (במילים אחרות, כל מה שרואים מעל ראשך מאופק לאופק הוא הכדור הזה בדיוק). עם זאת, כדי להקל על התפיסה, אנו יכולים לשקול את מרכז הכדור השמימי ואת מרכז כדור הארץ, אין בכך טעות. מיקומי הכוכבים, כוכבי הלכת, השמש והירח מוחלים על הכדור במיקום שבו הם נראים בשמים בנקודת זמן מסוימת מנקודה נתונה של מיקומו של הצופה.

במילים אחרות, למרות שאנו מתבוננים במיקום המאורות בכדור השמימי, אנו, בהיותנו במקומות שונים על פני כדור הארץ, נראה כל הזמן תמונה מעט שונה, תוך הכרת עקרונות ה"עבודה" של הכדור השמימי, תוך הסתכלות על שמי הלילה, נוכל להתמצא בקלות על הקרקע בטכניקה פשוטה. הכרת הנוף מעלה בנקודה A, נשווה אותו עם נוף השמים בנקודה B, ולפי הסטיות של ציוני דרך מוכרים, נוכל להבין בדיוק היכן אנו נמצאים כעת.

אנשים כבר מזמן הגיעו עם מספר כלים כדי להקל על המשימה שלנו. אם מנווטים את הגלובוס ה"ארצי" פשוט בעזרת קווי רוחב וקו אורך, אזי מסופקים מספר אלמנטים דומים - נקודות וקווים, גם לגלובוס "השמימי" - הכדור השמימי.

כדור שמימי ומיקומו של הצופה. אם המתבונן זז, אז כל הכדור הנראה לו ינוע.

אלמנטים של הכדור השמימי

לכדור השמימי יש מספר נקודות אופייניות, קווים ומעגלים, הבה נבחן את המרכיבים העיקריים של הכדור השמימי.

צופה אנכי

צופה אנכי- קו ישר העובר במרכז הכדור השמימי וחופף לכיוון האנך בנקודת המתבונן. זֵנִית- נקודת החיתוך של האנך של הצופה עם הכדור השמימי, הממוקם מעל ראשו של הצופה. נדיר- נקודת החיתוך של האנכי של המתבונן עם הכדור השמימי, מול הזניט.

אופק אמיתי- עיגול גדול על הכדור השמימי, שמישורו מאונך לאנך של הצופה. האופק האמיתי מחלק את הכדור השמימי לשני חלקים: חצי כדור על-אופקיהיכן ממוקם השיא, ו חצי כדור תת אופקי, שבו נמצא השפל.

ציר העולם (ציר כדור הארץ)- קו ישר שסביבו מתרחש הסיבוב היומי הגלוי של הכדור השמימי. ציר העולם מקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ, ועבור צופה הממוקם באחד מקטבי כדור הארץ, הוא חופף לציר הסיבוב של כדור הארץ. הסיבוב היומי לכאורה של הכדור השמימי הוא השתקפות של המציאות רוטציה יומיתכדור הארץ סביב צירו. הקטבים של העולם הם נקודות החיתוך של ציר העולם עם הכדור השמימי. הקוטב של העולם, הממוקם בקבוצת הכוכבים Ursa Minor, נקרא הקוטב הצפוניעולם, והקוטב הנגדי נקרא קוטב דרומי.

עיגול גדול על הכדור השמימי, מישורו מאונך לציר העולם. המישור של קו המשווה השמימי מחלק את הכדור השמימי ל חצי הכדור הצפוני, שבו נמצא הקוטב הצפוני של העולם, ו חצי הכדור הדרומיהיכן נמצא הקוטב הדרומי של העולם.

או מרידיאן המתבונן - מעגל גדול על הכדור השמימי, העובר דרך קטבי העולם, שיא ושפל. זה עולה בקנה אחד עם המישור של מרידיאן כדור הארץ של המתבונן ומחלק את הכדור השמימי ל מזרחיו חצי הכדור המערבי.

מצביע צפון ודרום- נקודות חיתוך של מרידיאן השמימי עם האופק האמיתי. הנקודה הקרובה ביותר לקוטב הצפוני של העולם נקראת הנקודה הצפונית של האופק האמיתי C, והנקודה הקרובה ביותר לקוטב הדרומי של העולם נקראת נקודת הדרום Yu. נקודות המזרח והמערב הן נקודות החיתוך של קו המשווה השמימי עם האופק האמיתי.

קו צהריים- קו ישר במישור האופק האמיתי, המחבר בין נקודות צפון ודרום. קו זה נקרא צהריים מכיוון שבצהריים, זמן שמש אמיתי מקומי, הצל מהקוטב האנכי עולה בקנה אחד עם הקו הזה, כלומר עם המרידיאן האמיתי של נקודה זו.

נקודות חיתוך של מרידיאן השמימי עם קו המשווה השמימי. הנקודה הקרובה ביותר לנקודה הדרומית של האופק נקראת נקודה מדרום לקו המשווה השמימי, והנקודה הקרובה ביותר לנקודה הצפונית של האופק היא נקודה מצפון לקו המשווה השמימי.

גופי תאורה אנכיים

גופי תאורה אנכיים, או עיגול גובה, - עיגול גדול על הכדור השמימי, העובר דרך השיא, השפל והמאור. האנכי הראשון הוא האנכי העובר בנקודות המזרח והמערב.

מעגל גזרה, או , - עיגול גדול על הכדור השמימי, העובר דרך קטבי העולם והאור.

עיגול קטן על הכדור השמימי, נמשך דרך האור המקביל למישור קו המשווה השמימי. התנועה היומית הגלויה של המאורות מתרחשת לאורך ההקבלות היומיות.

מאורות Almukantarat

מאורות Almukantarat- עיגול קטן על הכדור השמימי, נמשך דרך האור המקביל למישור האופק האמיתי.

כל האלמנטים של הכדור השמימי שצוינו לעיל משמשים באופן פעיל לפתרון בעיות מעשיות של התמצאות בחלל וקביעת מיקום הכוכבים. בהתאם למטרות ולתנאי המדידה, נעשה שימוש בשתי מערכות שונות. קואורדינטות שמימיות כדוריות.

במערכת אחת, האור מכוון ביחס לאופק האמיתי ונקרא מערכת זו, ובשנייה, ביחס לקו המשווה השמימי ונקרא.

בכל אחת מהמערכות הללו, מיקום האור על הכדור השמימי נקבע על ידי שני ערכים זוויתיים, בדיוק כפי שמיקום הנקודות על פני כדור הארץ נקבע באמצעות קווי רוחב ואורך.

תוכן המאמר

כדור שמימי.כאשר אנו צופים בשמים, נראה שכל העצמים האסטרונומיים נמצאים על משטח בצורת כיפה, שבמרכזו נמצא הצופה. כיפה דמיונית זו מהווה את החצי העליון של כדור דמיוני, הנקרא "כדור שמימי". הוא ממלא תפקיד בסיסי בהצבעת המיקום של עצמים אסטרונומיים.

ציר הסיבוב של כדור הארץ נוטה בכ-23.5 מעלות ביחס לאונך הנמשך למישור מסלול כדור הארץ (למישור האקליפטיקה). ההצטלבות של מישור זה עם הכדור השמימי נותן מעגל - האקליפטיקה, הנתיב הנראה לעין של השמש בשנה. הכיוון של ציר כדור הארץ בחלל כמעט ואינו משתנה. כך שבכל שנה בחודש יוני, כאשר הקצה הצפוני של הציר נוטה לכיוון השמש, הוא עולה גבוה בשמיים בחצי הכדור הצפוני, שם הימים נעשים ארוכים והלילות קצרים. לאחר שעבר לצד הנגדי של המסלול בדצמבר, כדור הארץ פונה לשמש עם חצי הכדור הדרומי, ובצפון שלנו הימים נעשים קצרים והלילות ארוכים. ס"מ. גַםעונות .

עם זאת, בהשפעת המשיכה של השמש והירח, הכיוון של ציר כדור הארץ עדיין משתנה בהדרגה. התנועה העיקרית של הציר, הנגרמת מהשפעת השמש והירח על הבליטה המשוונית של כדור הארץ, נקראת פרצסיה. כתוצאה מהפרצסיה, ציר כדור הארץ מסתובב באיטיות סביב הניצב למישור המסלול, ומתאר חרוט ברדיוס של 23.5 מעלות ב-26 אלף שנים. מסיבה זו, בעוד כמה מאות שנים הקוטב כבר לא יהיה ליד כוכב הצפון. בנוסף, ציר כדור הארץ יוצר תנודות קטנות, הנקראות נוטציה וקשורות לאליפטיות של מסלולי כדור הארץ והירח, כמו גם העובדה שמישור מסלול הירח נוטה מעט למישור מסלול כדור הארץ.

כפי שאנו כבר יודעים, מראה הכדור השמימי במהלך הלילה משתנה עקב סיבוב כדור הארץ סביב צירו. אבל גם אם תצפו בשמים באותו זמן במהלך השנה, המראה שלהם ישתנה עקב סיבוב כדור הארץ סביב השמש. זה לוקח בערך. 365 1/4 יום - בערך מעלה ליום. אגב, יום, או יותר נכון יום שמש, הוא הזמן שבו כדור הארץ מסתובב פעם אחת סביב צירו ביחס לשמש. זה מורכב מהזמן שלוקח לכדור הארץ להסתובב סביב הכוכבים ("יום צדדי"), בתוספת פרק זמן קטן - כארבע דקות - כדי לפצות על תנועת כדור הארץ במעלה אחת ביום. כך, תוך שנה כ. 365 1/4 ימי שמש וכ. 366 1/4 כוכב.

במבט מנקודה מסוימת על כדור הארץ, כוכבים הממוקמים ליד הקטבים נמצאים תמיד מעל האופק או לעולם אינם עולים מעליו. כל שאר הכוכבים עולים ושוקעים, ובכל יום עלייתו ושקיעתו של כל כוכב מתרחשת 4 דקות מוקדם יותר מאשר ביום הקודם. כמה כוכבים וקבוצות כוכבים עולים בשמיים בלילה במהלך החורף - אנו קוראים להם "חורף" ואחרים - "קיץ".

לפיכך, הנוף של הכדור השמימי נקבע לפי שלוש פעמים: השעה ביום הקשורה לסיבוב כדור הארץ; תקופה בשנה הקשורה למחזור סביב השמש; תקופה הקשורה לקדנציה (אם כי ההשפעה האחרונה כמעט ואינה מורגשת "בעין" אפילו לאחר 100 שנה).

מערכות קואורדינטות.

קיימים דרכים שונותכדי לציין את מיקומם של עצמים על הכדור השמימי. כל אחד מהם מתאים למשימות מסוג מסוים.

מערכת אלט-אזימוט.

כדי לציין את מיקומו של עצם בשמים ביחס לעצמים הארציים המקיפים את הצופה, נעשה שימוש במערכת קואורדינטות "אלט-אזימוט", או "אופקי". הוא מציין את המרחק הזוויתי של העצם מעל האופק, הנקרא "גובה", וכן ה"אזימוט" שלו - המרחק הזוויתי לאורך האופק מנקודה מותנית לנקודה ישירות מתחת לעצם. באסטרונומיה מודדים את האזימוט מנקודה מדרום למערב, ובגיאודזיה ובניווט מנקודה מצפון למזרח. לכן, לפני השימוש באזימוט, עליך לברר באיזו מערכת הוא מצוין. לנקודה בשמים ישירות מעל הראש יש גובה של 90° והיא נקראת "זניט", והנקודה שממול לה (מתחת לרגליים) נקראת "הנדיר". עבור משימות רבות, חשוב מעגל גדול של הכדור השמימי, הנקרא "מרידיאן השמימי"; הוא עובר דרך הקטבים השיא, הנדיר והשמימיים, וחוצה את האופק בנקודות צפון ודרום.

מערכת קו המשווה.

עקב סיבוב כדור הארץ, הכוכבים נעים ללא הרף ביחס לאופק ולנקודות הקרדינליות, והקואורדינטות שלהם במערכת האופקית משתנות. אבל עבור כמה משימות של אסטרונומיה, מערכת הקואורדינטות חייבת להיות בלתי תלויה במיקום הצופה ובשעה ביום. מערכת כזו נקראת "משוונית"; הקואורדינטות שלו דומות לקווי רוחב וקווי אורך גיאוגרפיים. בו, מישור קו המשווה של כדור הארץ, המורחב עד להצטלבות עם הכדור השמימי, קובע את המעגל הראשי - "קו המשווה השמימי". ה"נטייה" של כוכב דומה לקו הרוחב ונמדדת לפי המרחק הזוויתי שלו מצפון או מדרום לקו המשווה השמימי. אם הכוכב נראה בדיוק בשיא, אז קו הרוחב של מקום התצפית שווה לנטיית הכוכב. קו אורך גיאוגרפי מתאים ל"העלייה הנכונה" של הכוכב. הוא נמדד ממזרח לנקודת ההצטלבות של אקליפטיקה עם קו המשווה השמימי, שהשמש חולפת עליו במרץ, ביום תחילת האביב בחצי הכדור הצפוני והסתיו בדרום. נקודה זו, החשובה לאסטרונומיה, נקראת "הנקודה הראשונה של טלה", או "נקודת שוויון האביב", והיא מסומנת בסימן. ערכי העלייה הימנית ניתנים בדרך כלל בשעות ודקות, בהתחשב ב-24 שעות כ-360°.

המערכת המשוונית משמשת בעת תצפית באמצעות טלסקופים. הטלסקופ מותקן כך שהוא יכול להסתובב ממזרח למערב סביב הציר המכוון אל הקוטב השמימי, ובכך לפצות על סיבוב כדור הארץ.

מערכות אחרות.

למטרות מסוימות, נעשה שימוש גם במערכות קואורדינטות אחרות בכדור השמימי. לדוגמה, כאשר לומדים את תנועת הגופים ב מערכת השמש, השתמשו במערכת קואורדינטות שהמישור הראשי שלה הוא מישור מסלול כדור הארץ. מבנה הגלקסיה נחקר במערכת קואורדינטות, שהמישור העיקרי שלה הוא המישור המשווני של הגלקסיה, המיוצג בשמיים על ידי מעגל העובר לאורך שביל החלב.

השוואה בין מערכות קואורדינטות.

הפרטים החשובים ביותר של המערכת האופקית והמשוונית מוצגים באיורים. בטבלה מערכות אלו מושוות למערכת הקואורדינטות הגיאוגרפית.

טבלה: השוואת מערכות קואורדינטות

השוואה בין מערכות קואורדינאט
מאפיין	מערכת אלט-אזימוט	מערכת קו המשווה	מערכת גיאוגרפית
מעגל בסיסי	אופק	קו המשווה שמימי	אֶקְוָטוֹר
פולנים	זניט ושפל	הקוטב הצפוני והדרומי של העולם	הקוטב הצפוני והדרומי
מרחק זוויתי מהמעגל הראשי	גוֹבַה	דחיה	קו רוחב
מרחק זוויתי לאורך מעגל הבסיס	אַזִימוּט	עלייה נכונה	קו אורך
נקודת עיגון על המעגל הראשי	הצבע דרומה באופק (בגיאודזיה - נקודת הצפון)	נקודת שוויון אביבית	צומת עם מרידיאן גריניץ'

מעבר ממערכת אחת לאחרת.

לעתים קרובות יש צורך לחשב את הקואורדינטות המשווניות שלו מקואורדינטות האלט-אזימוט של כוכב, ולהיפך. לשם כך, יש צורך לדעת את רגע התצפית ואת מיקומו של הצופה בכדור הארץ. מבחינה מתמטית, הבעיה נפתרת באמצעות משולש כדורי עם קודקודים בשיא, הקוטב השמימי הצפוני והכוכב X; זה נקרא "המשולש האסטרונומי".

הזווית עם קודקוד בקוטב הצפוני של העולם בין מרידיאן הצופה לכיוון לכל נקודה של הכדור השמימי נקראת "זווית השעה" של נקודה זו; הוא נמדד ממערב לקו האורך. זווית השעה של שוויון האביב, המתבטאת בשעות, דקות ושניות, נקראת "זמן צדדי" (Si. T. - זמן צדדי) בנקודת התצפית. ומכיוון שעלייתו הימנית של כוכב היא גם הזווית הקוטבית בין הכיוון אליו לבין שוויון האביב, אז הזמן הצדדי שווה לעליה הימנית של כל הנקודות השוכנות על קו האורך של הצופה.

לפיכך, זווית השעה של כל נקודה בכדור השמימי שווה להפרש בין זמן צדדי לעלייה הימנית שלו:

תן לקו הרוחב של המתבונן להיות י. בהינתן הקואורדינטות המשווניות של כוכב או ד, ואז הקואורדינטות האופקיות שלו או ניתן לחשב באמצעות הנוסחאות הבאות:

אפשר גם לפתור את הבעיה ההפוכה: לפי הערכים הנמדדים או ח, לדעת את השעה, לחשב או ד. דחיה דמחושב ישירות מהנוסחה האחרונה, ואז מהנוסחה הלפני אחרונה מחושב ח, ומהראשון, אם ידוע זמן צדדי, אז א.

ייצוג הכדור השמימי.

במשך מאות שנים, מדענים חיפשו הדרכים הטובות ביותרייצוגים של הכדור השמימי ללימוד או הדגמה שלו. הוצעו שני סוגי מודלים: דו מימד ותלת מימד.

ניתן לתאר את הכדור השמימי במישור באותו אופן שבו מתואר כדור הארץ במפות. בשני המקרים יש לבחור מערכת הקרנה גיאומטרית. הניסיון הראשון לייצג קטעים של הכדור השמימי על מטוס היה גילופי סלע של תצורות כוכבים במערות של אנשים קדומים. כיום, ישנן טבלאות כוכבים שונות המתפרסמות בצורה של אטלס כוכבים מצוירים ביד או מצולמים המכסים את כל השמים.

אסטרונומים סיניים ויוונים עתיקים ייצגו את הכדור השמימי בדגם המכונה "הכדור הארמילי". הוא מורכב מעיגולי מתכת או טבעות המחוברות זו לזו כדי להראות את המעגלים החשובים ביותר של הכדור השמימי. כעת משתמשים לעתים קרובות בכדורי כוכבים, שעליהם מסומנים מיקומי הכוכבים והמעגלים העיקריים של הכדור השמימי. לכדורים ארמיליריים ולכדורים יש חיסרון משותף: מיקום הכוכבים וסימוני המעגלים מסומנים בצדם החיצוני והקמור, שאנו רואים מבחוץ, בעוד שאנו מביטים בשמים "מבפנים", וה כוכבים נראים לנו ממוקמים בצד הקעור של הכדור השמימי. זה מוביל לפעמים לבלבול בכיווני התנועה של כוכבים ודמויות כוכבים.

הפלנטריום נותן את הייצוג המציאותי ביותר של הכדור השמימי. ההקרנה האופטית של כוכבים על מסך חצי כדור מבפנים מאפשרת לשחזר בצורה מדויקת מאוד את מראה השמים וכל מיני תנועות של המאורות שעליהם.

2.1.1. מישורים, קווים ונקודות בסיסיות של הכדור השמימי

הכדור השמימי הוא כדור דמיוני ברדיוס שרירותי המרוכז בנקודת תצפית נבחרת, שעל פניו נמצאים המאורות כפי שהם נראים בשמים בנקודת זמן מסוימת מנקודה נתונה במרחב. על מנת לדמיין נכון תופעה אסטרונומית, יש להתייחס לרדיוס הכדור השמימי כגדול בהרבה מרדיוס כדור הארץ (R sf \u003e R כדור הארץ), כלומר להניח שהצופה נמצא במרכז. של הכדור השמימי, ואותה נקודה של הכדור השמימי (כוכב אחד ואותו) נראית ממקומות שונים על פני כדור הארץ בכיוונים מקבילים.

הרקיע או השמיים מובנים בדרך כלל כמשטח הפנימי של הכדור השמימי, עליו מוקרנים גרמי שמים (מאורות). עבור צופה בכדור הארץ במהלך היום, השמש נראית בשמים, לפעמים הירח, ולעתים רחוקות יותר נוגה. בלילה ללא עננים נראים כוכבים, הירח, כוכבי לכת, לפעמים שביטים וגופים אחרים. ישנם כ-6000 כוכבים הנראים לעין בלתי מזוינת. מיקומם היחסי של הכוכבים כמעט ואינו משתנה עקב המרחקים הגדולים אליהם. גרמי השמים השייכים למערכת השמש משנים את מיקומם ביחס לכוכבים וזה לזה, הנקבע על ידי התזוזה היומית והשנתית הזוויתית והלינארית המורגשת שלהם.

קמרון השמים מסתובב כמכלול כשכל המאורות ממוקמים עליו סביב ציר דמיוני. הסיבוב הזה הוא יומי. אם תבחין בסיבוב היומי של כוכבים בחצי הכדור הצפוני של כדור הארץ ופונה לקוטב הצפוני, אזי סיבוב השמים יתרחש נגד כיוון השעון.

מרכז O של הכדור השמימי הוא נקודת תצפית. הקו הישר ZOZ "החופף לכיוון האנך בנקודת התצפית נקרא אנך או קו אנכי. קו האינסך חותך עם פני הכדור השמימי בשתי נקודות: בשיאן Z, מעל ראשו של המתבונן. , ובנקודה המנוגדת בקוטר Z" - נדיר. המעגל הגדול של הכדור השמימי (SWNE), שהמישור שלו מאונך לקו האינסך, נקרא האופק המתמטי או האמיתי. האופק המתמטי הוא מישור המשיק לפני השטח של כדור הארץ בנקודת התצפית. המעגל הקטן של הכדור השמימי (aMa"), העובר דרך המאור M, ומישורו מקביל למישור האופק המתמטי, נקרא אלמוקנטראט של האור. חצי המעגל הגדול של הכדור השמימי ZMZ" נקרא מעגל הגובה, המעגל האנכי, או פשוט האנכי של גוף התאורה.

קוטר PP", שסביבו מסתובב הכדור השמימי, נקרא ציר העולם. ציר העולם נחתך עם פני הכדור השמימי בשתי נקודות: בקוטב הצפוני של העולם P, שממנו סיבוב של הכדור השמימי מתרחש עם כיוון השעון, אם מסתכלים על הכדור מבחוץ, ועל הקוטב השמימי הדרומי R". ציר העולם נוטה למישור האופק המתמטי בזווית השווה לקו הרוחב הגיאוגרפי של נקודת התצפית φ. המעגל הגדול של הכדור השמימי QWQ "E, שהמישור שלו מאונך לציר העולם, נקרא קו המשווה השמימי. המעגל הקטן של הכדור השמימי (bMb"), שהמישור שלו מקביל למישור השמימי. קו המשווה, נקרא המקבילה השמימית או היומית של הכוכב M. חצי המעגל הגדול של הכדור השמימי PMP * נקרא מעגל שעתי או מעגל הנטייה של האור.

קו המשווה השמימי מצטלב עם האופק המתמטי בשתי נקודות: בנקודה המזרחית E ובנקודה המערבית W. מעגלי הגבהים העוברים בנקודות מזרח ומערב נקראים האנכים הראשונים - מזרח ומערב.

המעגל הגדול של הכדור השמימי PZQSP "Z" Q "N, שמישורו עובר בצנרת ובציר העולם, נקרא קו האורך השמימי. מישור קו האורך השמימי ומישור האופק המתמטי מצטלבים בקו ישר NOS, הנקרא קו הצהריים קו האורך השמימי נחתך עם האופק המתמטי בנקודה הצפונית N ובנקודה הדרומית S. קו המשווה השמימי נחתך גם בשתי נקודות: בנקודה העליונה. נקודה של קו המשווה Q, הקרובה יותר לשיא, ובנקודה התחתונה של קו המשווה Q ", הקרובה יותר לשפל.

2.1.2. גופי תאורה, סיווגם, תנועות גלויות.
כוכבים, שמש וירח, כוכבי לכת

על מנת לנווט בשמים, כוכבים בהירים מקובצים לקבוצות כוכבים. יש 88 קבוצות כוכבים בשמיים, מתוכן 56 גלויות לצופה הממוקם בקווי הרוחב האמצעיים של חצי הכדור הצפוני של כדור הארץ. לכל קבוצות הכוכבים יש שמות משלהם הקשורים לשמות של בעלי חיים (אורסה מז'ור, אריה, דרקון), שמות של גיבורים מיתולוגיה יוונית(קסיופיאה, אנדרומדה, פרסאוס) או שמות של עצמים שקווי המתאר שלהם דומים (כתר צפוני, משולש, מאזניים). כוכבים בודדים בקבוצות הכוכבים מסומנים באותיות האלפבית היווני, והבהירים שבהם (כ-200) קיבלו שמות "שלהם". לדוגמה, א כלב גדול- "סיריוס", α אוריון - "Betelgeuse", β Perseus - "Algol", α Ursa Minor - "כוכב קוטב", שלידו נמצאת נקודת הקוטב הצפוני של העולם. שבילי השמש והירח על רקע הכוכבים כמעט חופפים ומגיעים לאורך שנים עשר קבוצות הכוכבים, הנקראות גלגל המזלות, שכן רובן נקראות חיות (מיוונית "זון" - חיה). אלה כוללים את קבוצות הכוכבים של טלה, מזל שור, מזל תאומים, סרטן, אריה, בתולה, מאזניים, עקרב, קשת, מזל גדי, מזל דלי ודגים.

מסלול תנועתו של מאדים בכדור השמימי ב-2003

השמש והירח זורחים ושוקעים גם במהלך היום, אך בניגוד לכוכבים, בנקודות שונות באופק במהלך השנה. מתצפיות קצרות ניתן לראות שהירח נע על רקע כוכבים, נע ממערב למזרח במהירות של כ-13 מעלות ביום, מה שהופך את מעגל שלםעל פני השמים תוך 27.32 ימים. השמש גם נוסעת בדרך זו, אך במהלך השנה, נעה במהירות של 59 אינץ' ליום.

גם בימי קדם נראו 5 מאורות, בדומה לכוכבים, אך "משוטטים" בין קבוצות הכוכבים. הם כונו כוכבי לכת - "מאורות נודדים". מאוחר יותר התגלו 2 כוכבי לכת נוספים ומספר רב של גרמי שמים קטנים יותר (כוכבי לכת ננסיים, אסטרואידים).

כוכבי לכת רובשל הזמן הם נעים לאורך קבוצות המזלות ממערב למזרח (תנועה ישירה), אבל חלק מהזמן - ממזרח למערב (תנועה הפוכה).

הדפדפן שלך אינו תומך בתג הווידאו. תנועת הכוכבים בשמיים

אנשים בימי קדם האמינו שכל הכוכבים ממוקמים על הכדור השמימי, שכולו מסתובב סביב כדור הארץ. כבר לפני יותר מ-2,000 שנה החלו אסטרונומים להשתמש בשיטות שאפשרו לציין את מיקומו של כל כוכב בכדור השמימי ביחס לעצמי חלל אחרים או ציוני דרך קרקעיים. המושג של כדור שמימי נוח לשימוש גם עכשיו, למרות שאנו יודעים שכדור זה לא באמת קיים.

כדור שמימי -משטח כדורי דמיוני ברדיוס שרירותי, שבמרכזו עין המתבונן, ועליו אנו משליכים את מיקומם של גרמי השמים.

מושג הכדור השמימי משמש למדידות זוויתיות בשמים, לנוחות ההיגיון לגבי התופעות השמימיות הפשוטות הנראות לעין, לחישובים שונים, למשל, חישוב זמן הזריחה והשקיעה של המאורות.

בואו נבנה כדור שמימי ונצייר קרן ממרכזה לכיוון הכוכב אבל.

היכן שקרן זו חותכת את פני הכדור, מקמו נקודה א 1המתאר את הכוכב הזה. כוכב בְּיוצג על ידי נקודה ב-1.על ידי חזרה על פעולה דומה עבור כל הכוכבים הנצפים, נקבל תמונה של שמים זרועי כוכבים על פני הכדור - כדור כוכב. ברור שאם המתבונן נמצא במרכז הכדור הדמיוני הזה, אז מבחינתו הכיוון לכוכבים עצמם ולתמונות שלהם על הכדור יתאים.

• מהו מרכז הכדור השמימי? (עין המתבונן)
• מהו הרדיוס של הכדור השמימי? (שרירותי)
• מה ההבדל בין הכדורים השמימיים של שני שכנים על השולחן? (מיקום מרכזי).

לפתרון בעיות מעשיות רבות, המרחקים לגופים שמימיים אינם משחקים תפקיד, רק מיקומם הנראה בשמים חשוב. מדידות זוויתיות אינן תלויות ברדיוס הכדור. לכן, למרות שהכדור השמימי אינו קיים בטבע, אסטרונומים משתמשים במושג הכדור השמימי כדי לחקור את מיקומם הנראה לעין של הכוכבים והתופעות שניתן לצפות בשמיים במהלך היום או חודשים רבים. כוכבים, השמש, הירח, כוכבי לכת וכו' מוקרנים על כדור כזה, תוך הפשטה מהמרחקים הממשיים למאורות ולוקחים בחשבון רק את המרחקים הזוויתיים ביניהם. המרחקים בין כוכבים בכדור השמימי יכולים להתבטא רק במידה זוויתית. מרחקים זוויתיים אלה נמדדים לפי ערך הזווית המרכזית בין הקרניים המכוונות לכוכב אחד לשני, או לפי הקשתות המתאימות להן על פני הכדור.

להערכה משוערת של המרחקים הזוויתיים בשמיים, כדאי לזכור את הנתונים הבאים: המרחק הזוויתי בין שני הכוכבים הקיצוניים של דלי ה-Ursa Major (α ו-β) הוא בערך 5°, ומ- α Ursa Major ל α Ursa Minor (כוכב קוטב) - פי 5 יותר - בערך 25°.

את ההערכות החזותיות הפשוטות ביותר של מרחקים זוויתיים ניתן לבצע גם באמצעות אצבעות יד מושטת.

רק שני מאורות - השמש והירח - אנו רואים כדיסקות. הקוטרים הזוויתיים של הדיסקים הללו כמעט זהים - בערך 30 אינץ' או 0.5 מעלות. הממדים הזוויתיים של כוכבי הלכת והכוכבים קטנים בהרבה, ולכן אנו רואים אותם פשוט כנקודות זוהרות. בעין בלתי מזוינת, עצם אינו נראה כמו נקודה אם הממדים הזוויתיים שלה עולים על 2 -3 אינץ'. זה אומר, במיוחד, שהעין שלנו מבדילה כל נקודה זוהרת (כוכב) בנפרד במקרה שהמרחק הזוויתי ביניהן גדול מערך זה. במילים אחרות, אנו רואים עצם לא כנקודה רק אם המרחק אליו חורג מגודלו בלא יותר מפי 1700.

קו אינסטלציה ז, ז' , העובר דרך עין המתבונן (נקודה C), הממוקמת במרכז הכדור השמימי, חותך את הכדור השמימי בנקודות Z - שיא,ז' - שפל.

זֵנִית- זוהי הנקודה הגבוהה ביותר מעל ראשו של המתבונן.

נדיר -נקודה של הכדור השמימי מול השיא.

המישור המאונך לקו האינסך נקראמישור אופקי (או מישור אופק).

אופק מתמטינקרא קו החיתוך של הכדור השמימי עם מישור אופקי העובר במרכז הכדור השמימי.

בעין בלתי מזוינת ניתן לראות כ-6,000 כוכבים בשמים כולו, אך אנו רואים רק מחציתם, כי כדור הארץ סוגר מאיתנו את החצי השני של השמים זרועי הכוכבים. האם כוכבים נעים על פני השמים? מסתבר שכולם זזים בו זמנית. קל לאמת זאת על ידי התבוננות בשמים זרועי הכוכבים (התמקדות בעצמים מסוימים).

עקב סיבובו משתנה מראה השמים זרועי הכוכבים. כמה כוכבים בדיוק מגיחים מהאופק (עולים) בחלקו המזרחי, אחרים נמצאים גבוה מעל ראשך בזמן זה, ואחרים כבר מסתתרים מאחורי האופק בצד המערבי (סביבה). יחד עם זאת, נראה לנו שהשמיים זרועי הכוכבים מסתובבים כמכלול. עכשיו כולם יודעים זאת היטב סיבוב הרקיע הוא תופעה לכאורה הנגרמת על ידי סיבוב כדור הארץ.

תמונה של מה שקורה עם הסיבוב היומי של כדור הארץ שמים עטורי כוכבים, מאפשר לך לצלם את המצלמה.

בתמונה שהתקבלה, כל כוכב הותיר את חותמו בצורה של קשת עיגול. אבל יש גם כוכב כזה, שתנועתו לאורך כל הלילה כמעט ואינה מורגשת. לכוכב הזה קראו פולאריס. הוא מתאר מעגל ברדיוס קטן במהלך היום ונראה תמיד כמעט באותו גובה מעל האופק בצד הצפוני של השמיים. המרכז המשותף של כל העקבות הקונצנטריות של הכוכבים נמצא בשמים ליד כוכב הצפון. נקודה זו, שאליה מכוון ציר הסיבוב של כדור הארץ, נקראת הקוטב הצפוני של העולם. לקשת המתוארת על ידי כוכב הצפון יש את הרדיוס הקטן ביותר. אבל קשת זו, וכל האחרות - ללא קשר לרדיוס ולעקמומיות שלהן - מהווים את אותו חלק של המעגל. אם אפשר היה לצלם את שבילי הכוכבים בשמים במשך יום שלם, אז התצלום היה מתגלה כמעגלים מלאים - 360 מעלות. אחרי הכל, יום הוא התקופה של מהפכה שלמה של כדור הארץ סביב צירו. בעוד שעה, כדור הארץ יפנה 1/24 מהמעגל, כלומר 15 מעלות. כתוצאה מכך, אורך הקשת שהכוכב יתאר בזמן זה יהיה 15 מעלות, ובעוד חצי שעה - 7.5 מעלות.

במהלך היום, הכוכבים מתארים את המעגלים הגדולים יותר, ככל שהם רחוקים יותר מכוכב הצפון.

ציר הסיבוב היומי של הכדור השמימי נקראציר העולם (RR").

נקודות החיתוך של הכדור השמימי עם ציר העולם נקראותהקטבים של העולם(נְקוּדָה ר - נקודת הקוטב השמימי הצפוני ר" - הקוטב הדרומי של העולם).

כוכב הקוטב ממוקם ליד הקוטב השמימי הצפוני. כאשר אנו מסתכלים על כוכב הצפון, ליתר דיוק, בנקודה קבועה לידו - הקוטב הצפוני של העולם, כיוון המבט שלנו חופף לציר העולם. הקוטב הדרומי של העולם ממוקם בחצי הכדור הדרומי של הכדור השמימי.

מטוס EAWQ, מאונך לציר העולם PP" ועובר דרך מרכז הכדור השמימי נקראמישור קו המשווה השמימי, וקו החיתוך שלו עם הכדור השמימי -קו המשווה השמימי.

קו המשווה שמימי - קו מעגל המתקבל מחיתוך הכדור השמימי עם מישור העובר דרך מרכז הכדור השמימי בניצב לציר העולם.

קו המשווה השמימי מחלק את הכדור השמימי לשתי חצאי כדור: צפוני ודרומי.

ציר העולם, הקטבים של העולם וקו המשווה השמימי דומים לציר, הקטבים וקו המשווה של כדור הארץ, שכן השמות הרשומים קשורים לסיבוב לכאורה של הכדור השמימי, וזה תוצאה של סיבוב בפועל של כדור הארץ.

המטוס שעובר דרך השיאז , מרכז מכדור שמימי וקוטב רשלום, הם קוראיםמישור של מרידיאן השמימי, וקו החיתוך שלו עם הכדור השמימי נוצרקו מרידיאן שמימי.

מרידיאן שמיים - מעגל גדול של הכדור השמימי העובר דרך שיא Z, הקוטב השמימי P, הקוטב השמימי הדרומי R", נדיר Z"

בכל מקום על פני כדור הארץ, מישור המרידיאן השמימי עולה בקנה אחד עם מישור המרידיאן הגיאוגרפי של אותו מקום.

קו צהריים נ.ס - זהו קו החיתוך של מישורי המרידיאן והאופק. N - נקודה צפונית, S - נקודה דרומית

זה נקרא כך בגלל שבצהריים הצללים של עצמים אנכיים נופלים בכיוון הזה.

• מהי תקופת הסיבוב של הכדור השמימי? (שווה לתקופת הסיבוב של כדור הארץ - 1 יום).
• באיזה כיוון מתרחש הסיבוב הנראה (לכאורה) של הכדור השמימי? (מנוגד לכיוון סיבוב כדור הארץ).
• מה ניתן לומר על המיקום היחסי של ציר הסיבוב של הכדור השמימי וציר כדור הארץ? (ציר הכדור השמימי וציר כדור הארץ יתחברו).
• האם כל הנקודות של הכדור השמימי מעורבות בסיבוב לכאורה של הכדור השמימי? (נקודות השוכבות על הציר נמצאות במנוחה).

כדור הארץ נע במסלול סביב השמש. ציר הסיבוב של כדור הארץ נוטה למישור המסלול בזווית של 66.5 מעלות.עקב פעולת כוחות הכבידה מצד הירח והשמש, ציר הסיבוב של כדור הארץ מוסט, בעוד נטיית הציר למישור מסלול כדור הארץ נשארת קבועה. ציר כדור הארץ, כביכול, מחליק לאורך פני החרוט. (אותו הדבר קורה עם ציר ה-y של חלק עליון רגיל בסוף הסיבוב).

תופעה זו התגלתה כבר בשנת 125 לפני הספירה. ה. האסטרונום היווני היפרכוס ושמו קדנציה.

סיבוב אחד של ציר כדור הארץ לוקח 25,776 שנים - תקופה זו נקראת השנה האפלטונית. עכשיו ליד P - הקוטב הצפוני של העולם הוא כוכב הצפון - α Ursa Minor. כוכב הקוטב הוא זה שנמצא כיום ליד הקוטב הצפוני של העולם. בזמננו, משנת 1100 לערך, כוכב כזה הוא האלפא אורסה מינור - קינוסורה. בעבר, תואר הקוטב הוקצה לסירוגין ל-π, η ו-τ הרקולס, כוכבי טובאן וכוכב. לרומאים לא היה כוכב הצפון כלל, וקוקאב וקינוסורו (α Ursa Minor) נקראו שומרים.

בתחילת החשבון שלנו - הקוטב של העולם היה ליד α Draco - לפני 2000 שנה. בשנת 2100, הקוטב השמימי יהיה רק ​​28 אינץ' מכוכב הצפון - כעת 44". בשנת 3200, קבוצת הכוכבים קפאוס תהפוך לקוטב. בשנת 14000, Vega (α Lyrae) יהיה קוטבי.

איך למצוא את כוכב הצפון בשמיים?

כדי למצוא את כוכב הצפון, עליך לצייר קו ישר דרך כוכבי הדובל הגדול (שני הכוכבים הראשונים של ה"דלי") ולספור 5 מרחקים בין הכוכבים הללו לאורכו. במקום זה, ליד הקו הישר, נראה כוכב, כמעט זהה בבהירותו לכוכבי ה"טבל" - זהו כוכב הקוטב.

בקבוצת הכוכבים, המכונה לעתים קרובות הדיבל הקטן, כוכב הצפון הוא הבהיר ביותר. אבל בדיוק כמו רוב הכוכבים של דלי הדובה הגדולה, הפולאריס הוא כוכב בסדר גודל שני.

משולש קיץ (קיץ-סתיו) = כוכב וגה (α ליירה, 25.3 שנות אור), כוכב דנב (α Cygnus, 3230 שנות אור), כוכב אלטאיר (α נשר, 16.8 שנות אור)

קואורדינטות שמימיות

כדי למצוא גוף תאורה בשמים צריך לציין באיזה צד של האופק וכמה גבוה מעליו. למטרה זו, הוא משמש מערכת קואורדינטות אופקית – אַזִימוּטו גוֹבַה.עבור צופה הממוקם בכל מקום על פני כדור הארץ, לא קשה לקבוע את הכיוונים האנכיים והאופקיים.

הראשון שבהם נקבע באמצעות קו אנך והוא מתואר בשרטוט על ידי קו אנך ZZ",עובר דרך מרכז הכדור (נקודה O).

נקודת Z ישירות מעל ראשו של הצופה נקראת זֵנִית.

מישור העובר דרך מרכז הכדור בניצב לקו האינסך יוצר עיגול כשהוא חותך עם הכדור - נָכוֹן, אוֹ מתמטי, אופק.

גוֹבַה האור נספר לאורך מעגל העובר דרך הזניט והאור , ומתבטא באורך הקשת של מעגל זה מהאופק אל האור. קשת זו והזווית המתאימה לה מסומנים בדרך כלל באות ח.

גובה המנורה, הממוקם בשיא, הוא 90 מעלות, באופק - 0 מעלות.

מיקום המנורה ביחס לצידי האופק מסומן בקואורדינטה השנייה שלו - אַזִימוּט, מסומן במכתב אבל.אזימוט נמדד מהנקודה הדרומית בכיוון השעון, כך שהאזימוט של הנקודה הדרומית הוא 0°, הנקודה המערבית היא 90°, וכן הלאה.

הקואורדינטות האופקיות של המאורות משתנות ברציפות לאורך זמן ותלויות במיקומו של הצופה בכדור הארץ, מכיוון שביחס לחלל העולם מסתובב איתו מישור האופק בנקודה נתונה בכדור הארץ.

הקואורדינטות האופקיות של המאורות נמדדות כדי לקבוע את הזמן או הקואורדינטות הגיאוגרפיות של נקודות שונות על פני כדור הארץ. בפועל, למשל, בגיאודזיה, גובה ואזימוט נמדדים בעזרת מכשירים אופטיים גוניומטריים מיוחדים - תיאודוליטים.

כדי ליצור מפת כוכבים המתארת ​​קבוצות כוכבים במישור, עליך לדעת את הקואורדינטות של הכוכבים. כדי לעשות זאת, עליך לבחור מערכת קואורדינטות שתסתובב עם השמים זרועי הכוכבים. כדי לציין את מיקומם של המאורות בשמים, נעשה שימוש במערכת קואורדינטות הדומה לזו המשמשת בגיאוגרפיה, - מערכת קואורדינטות משוונית.

מערכת הקואורדינטות המשוונית דומה למערכת הקואורדינטות הגיאוגרפית על פני הגלובוס.כפי שאתה יודע, ניתן לציין את המיקום של כל נקודה על הגלובוס עםבאמצעות קואורדינטות גיאוגרפיות - קו רוחב ואורך.

קו רוחב גיאוגרפי - הוא המרחק הזוויתי של הנקודה מקו המשווה של כדור הארץ.קו הרוחב הגיאוגרפי (φ) נמדד לאורך המרידיאנים מקו המשווה ועד לקטבים של כדור הארץ.

קו אורך- הזווית בין מישור המרידיאן של הנקודה הנתונה למישור המרידיאן הראשוני.קו אורך גיאוגרפי (λ) נמדד לאורך קו המשווה מהמרידיאן ההתחלתי (גריניץ').

כך, למשל, למוסקבה יש את הקואורדינטות הבאות: 37°30" קו אורך מזרח ו-55°45" קו רוחב צפון.

בואו להציג מערכת קואורדינטות משוונית, איזה מציין את מיקומם של המאורות על הכדור השמימי ביחס זה לזה.

הבה נצייר קו דרך מרכז הכדור השמימי במקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ, - ציר העולם. הוא יחצה את הכדור השמימי בשתי נקודות הפוכות בקוטר, הנקראות הקטבים של העולם - רו ר.הקוטב הצפוני של העולם נקרא זה שלידו נמצא כוכב הצפון. מישור העובר דרך מרכז הכדור במקביל למישור קו המשווה של כדור הארץ, בחתך עם הכדור, יוצר מעגל הנקרא קו המשווה השמימי. קו המשווה השמימי (כמו זה של כדור הארץ) מחלק את הכדור השמימי לשתי חצאי כדור: צפוני ודרומי. המרחק הזוויתי של כוכב מקו המשווה השמימי נקרא גזרה.הנטייה נמדדת במעגל הנמשך דרך המנורה והקטבים של העולם, היא דומה לקו הרוחב הגיאוגרפי.

דחיה- מרחק זוויתי של המאורות מקו המשווה השמימי. גזרה מסומנת באות δ. בחצי הכדור הצפוני, נטיות נחשבות חיוביות, בדרום - שליליות.

הקואורדינטה השנייה, המציינת את מיקומו של הכוכב בשמים, דומה לקו האורך הגיאוגרפי. קואורדינטה זו נקראת עלייה נכונה . עלייה ימנית נמדדת לאורך קו המשווה השמימי מנקודת השוויון האביבית γ, שבה מתרחשת השמש מדי שנה ב-21 במרץ (ביום השוויון האביבי). הוא נספר מנקודת השוויון האביבי γ נגד כיוון השעון, כלומר לכיוון הסיבוב היומי של השמים. לכן, המאורות עולים (ומתמקמים) בסדר עולה של התעלותם הנכונה.

עלייה נכונה - הזווית בין המישור של חצי עיגול הנמשך מהקוטב השמימי דרך גוף האור(מעגל הנטייה), והמישור של חצי עיגול שנמשך מהקוטב השמימי דרך נקודת השוויון האביבית השוכנת על קו המשווה(מעגל הדחיות הראשוני). התעלות ימינה מסומנת באות α

גזרה ועליית ימין(δ, α) נקראות קואורדינטות משווניות.

נטייה והתעלות ימינה באים לידי ביטוי בצורה נוחה לא במעלות, אלא ביחידות זמן. בהתחשב בכך שכדור הארץ עושה מהפכה אחת ב-24 שעות, אנו מקבלים:

360° - 24 שעות, 1° - 4 דקות;

15° - 1 שעה, 15" -1 דקות, 15" - 1 ש'.

לכן, עלייה ימנית השווה, למשל, ל-12 שעות היא 180°, ו-7 שעות ו-40 דקות מקבילות ל-115°.

אם אין צורך בדייקנות מיוחדת, אזי הקואורדינטות השמימיות עבור הכוכבים יכולות להיחשב ללא שינוי. עם הסיבוב היומי של השמים זרועי הכוכבים, גם שוויון האביב מסתובב. לכן, מיקומם של הכוכבים ביחס לקו המשווה ולשוויון האביב אינם תלויים לא בשעה ביום ולא במיקומו של הצופה בכדור הארץ.

מערכת הקואורדינטות המשוונית מתוארת על מפה נעה של השמים זרועי הכוכבים.

כל הגופים השמימיים נמצאים במרחקים גדולים במיוחד ושונים מאוד מאיתנו. אבל לנו נראה שהם מרוחקים באותה מידה וכאילו ממוקמים על כדור מסוים. כאשר פותרים בעיות מעשיות באסטרונומיה תעופה, חשוב לדעת לא את המרחק לכוכבים, אלא את מיקומם על הכדור השמימי בזמן התצפית.

הכדור השמימי הוא כדור דמיוני בעל רדיוס גדול לאין שיעור, שמרכזו הוא הצופה. כאשר בוחנים את הכדור השמימי, מרכזו משולב עם העין של המתבונן. ממדי כדור הארץ מוזנחים, ולכן מרכז הכדור השמימי משולב לעיתים קרובות גם עם מרכז כדור הארץ. המאורות מופעלים על הכדור במצב כזה שבו הם נראים בשמים בנקודת זמן מסוימת מנקודה נתונה של מיקומו של הצופה.

לכדור השמימי מספר נקודות, קווים ומעגלים אופייניים. על איור. 1.1, מעגל ברדיוס שרירותי מתאר כדור שמימי, שבמרכזו, המצוין בנקודה O, נמצא הצופה. שקול את המרכיבים העיקריים של הכדור השמימי.

האנכי של המתבונן הוא קו ישר העובר במרכז הכדור השמימי וחופף לכיוון קו האנך בנקודת הצופה. זניט Z - נקודת החיתוך של האנך של הצופה עם הכדור השמימי, הממוקם מעל ראשו של הצופה. Nadir Z" - נקודת החיתוך של האנך של הצופה עם הכדור השמימי, מול הזניט.

האופק האמיתי N E SW W הוא עיגול גדול על הכדור השמימי, שמישורו מאונך לאנך של הצופה. האופק האמיתי מחלק את הכדור השמימי לשני חלקים: חצי כדור-האופק, שבו נמצא הזניט, וחצי-המיספרה תת-אופק, שבו נמצא השפל.

ציר העולם PP" הוא קו ישר שסביבו מתרחש הסיבוב היומי הגלוי של הכדור השמימי.

אורז. 1.1. נקודות, קווים ומעגלים בסיסיים על הכדור השמימי

ציר העולם מקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ, ועבור צופה הממוקם באחד מקטבי כדור הארץ, הוא חופף לציר הסיבוב של כדור הארץ. הסיבוב היומי לכאורה של הכדור השמימי הוא השתקפות של הסיבוב היומי בפועל של כדור הארץ סביב צירו.

הקטבים של העולם הם נקודות החיתוך של ציר העולם עם הכדור השמימי. הקוטב השמימי, הממוקם בקבוצת הכוכבים Ursa Minor, נקרא הקוטב השמימי הצפוני R, והקוטב הנגדי נקרא דרום R.

קו המשווה השמימי הוא מעגל גדול על הכדור השמימי, שמישורו מאונך לציר העולם. מישור קו המשווה השמימי מחלק את הכדור השמימי לחצי הכדור הצפוני, שבו נמצא הקוטב הצפוני של העולם, ולחצי הכדור הדרומי, שבו נמצא הקוטב הדרומי של העולם.

המרידיאן השמימי, או מרידיאן המתבונן, הוא מעגל גדול על הכדור השמימי, העובר דרך קטבי העולם, שיא ושפל. הוא חופף למישור מרידיאן כדור הארץ של המתבונן ומחלק את הכדור השמימי לחצי הכדור המזרחי והמערבי.

הנקודות הצפוניות והדרומיות הן נקודות החיתוך של קו האורך השמימי עם האופק האמיתי. הנקודה הקרובה ביותר לקוטב הצפוני של העולם נקראת הנקודה הצפונית של האופק האמיתי C, והנקודה הקרובה ביותר לקוטב הדרומי של העולם נקראת נקודת הדרום Yu. נקודות המזרח והמערב הן נקודות החיתוך של קו המשווה השמימי עם האופק האמיתי.

קו צהריים - קו ישר במישור האופק האמיתי, המחבר בין נקודות צפון ודרום. קו זה נקרא צהריים מכיוון שבצהריים, זמן שמש אמיתי מקומי, הצל מהקוטב האנכי עולה בקנה אחד עם הקו הזה, כלומר עם המרידיאן האמיתי של נקודה זו.

הנקודות הדרומיות והצפוניות של קו המשווה השמימי הן נקודות החיתוך של קו המשווה השמימי עם קו המשווה השמימי. הנקודה הקרובה ביותר לנקודה הדרומית של האופק נקראת הנקודה הדרומית של קו המשווה השמימי, והנקודה הקרובה ביותר לנקודה הצפונית של האופק נקראת נקודת הצפון.

האנכי של האור, או מעגל הגובה, הוא עיגול גדול על הכדור השמימי, העובר דרך השיא, השפל והמאור. האנכי הראשון הוא האנכי העובר בנקודות המזרח והמערב.

מעגל הנטייה, או מעגל השעה של המאורה, PMP הוא עיגול גדול על הכדור השמימי, העובר דרך הקטבים של המיואה והמאורה.

ההקבלה היומית של המאורה היא עיגול קטן על הכדור השמימי, הנמשך דרך המקבילה המאורה למישור קו המשווה השמימי. התנועה היומית הגלויה של המאורות מתרחשת לאורך ההקבלות היומיות.

Almukantarat של AMAG המאורה - עיגול קטן על הכדור השמימי, נמשך דרך האור המקביל למישור האופק האמיתי.

האלמנטים הנחשבים של הכדור השמימי נמצאים בשימוש נרחב באסטרונומיה תעופה.