Himmelskugle

Den himmelske sfære er forestillingen om sfærisk astronomi, da den straks præsenterer sig for øjnene af en isoleret observatør. Han kunne ikke bestemme afstande, der adskiller ham fra stjernerne, og forestiller sig, at de er placeret på overfladen af ​​en synlig sfære : nattehimlen .

Det er en sfære imaginær, af radius vilkårlige og hvis centrum er oprindelsen af celestiale koordinatsystemet af henvisning overvejes. Himmelske objekters positioner samt, hvor det er relevant, deres tilsyneladende baner på himlen identificeres ved deres projektion fra midten på den indre (konkave) overflade af sfæren.

jorden kaldes den synlige del af himmelsfæren, dvs. halvkuglen med udsigt over den isolerede observatør, almindeligvis himmelhvelvningen .

Dette begreb med sfærisk astronomi , arvet med geocentrisme siden antikken , gør det muligt at forestille sig alle stjernerne limet til en kugle, som vi ser dem fra jorden. Det er således muligt at lokalisere dem let på himlen ved at tildele dem koordinater uafhængigt af deres reelle afstande fra Jorden. Nord- og sydpolen i den geocentriske himmelsfære (se nedenfor) udvider Jordens; den jordbaserede ækvator og den himmelske ækvator er der på samme plan.

Selvom denne formelle modellering af universet er fundamentalt forkert, er afstandsforholdet mellem himmellegemer så store, at de tillader denne observatørcentrerede sfæriske modellering at være det benchmark kartografiske værktøj for menneskeheden. Mest afgørende for positionel astronomi .

Afhængigt af observatørens position kan vi for eksempel skelne mellem:

Konceptgenese

Det er let at se, at de første mænd, der ikke var i stand til at mistænke, hvordan isolerede kroppe kunne opretholdes i rummet, antog, at stjernerne var fastgjort til et solidt og gennemsigtigt hvælving og dermed materialiserede deres visuelle indtryk, en simpel effekt af perspektiv.

Med indførelsen af Pythagoras geometri bliver observatøren centrum for en enorm sfære, den himmelske sfære , der udfører sin døgnbevægelse omkring en ideel akse.

Med jordens og Månens kugleform var al kosmologi i det antikke Grækenland således baseret på en model af kugler og cirkler mere eller mindre koncentrisk med den jordbaserede sfære, som vi især ser i Platon i Timaeus og med Aristoteles i hans afhandling Du ciel . Den fjerneste sfære var de faste kugler , som svarede mere eller mindre til den nuværende himmelske kugle.

Til undervisningen i den figurative repræsentation af konstellationerne skulle Eudoxus of Cnidus (408 - 355 av. J. - C.) allerede regelmæssigt bruge stjernekuglen eller den faste kugle . Eudoxus, en ren teoretiker, foreslog kun at tilbyde en beregningsgenstand, men hans sfærer blev tilskrevet en materiel eksistens, og denne fortolkning mødtes med kredit indtil Copernicus. I Almagest , Ptolemæus citerer den faste kugle af Hipparchos (c 190 -. C. 120 f.Kr. ).

Vi ved også i dag, at det antikke Grækenlands astronomi hurtigt var opmærksom på det overskud af idealisme, som denne teoretiske model bringer til virkelighed. Tanken om, at alle faste stjerner ikke er på den samme sfæriske overflade, daterer sig senest til stoierne , det vil sige til tidspunktet for opfindelsen af pythagoræernes himmelsfære . Den euklidiske geometri tillod også at forudsige fraværet af parallax- detekterbar stjerne ud over bestemte afstande.

Introduktionen til fænomenerne hos astronomen Geminos fra Rhodos gør det også muligt at bevidne, at astronomien i det antikke Grækenland allerede mente, at dens videnskabelige modelleringsværktøjer var proportioneret med brugsbehovene mindst lige så meget som med de tilgængelige observationsmidler: " Hele astronomien er faktisk baseret på den antagelse, at solen, månen og de 5 planeter bevæger sig med konstant hastighed [...] Øverst er der kuglen kendt som kuglen for de faste, hvorpå den er figurativ repræsentation af alle konstellationer. Lad os være forsigtige med ikke at antage, at alle stjernerne er placeret på samme overflade: nogle er højere, andre lavere; men fordi udsigten kun dækker en given afstand, forbliver forskellen i højde umærkelig. "

Betragtet som et redskab til geometrisk projektion af det større univers, er himmelkuglen en model til kortlægning af himlen, der næppe har haft behov for at udvikle sig siden antikken. Den himmelske sfære og i forlængelse heraf sfærisk astronomi, som består i udviklingen af ​​en himmelske position projiceret på en mere eller mindre lokal imaginær sfære, forbliver pr. Definition det grundlæggende værktøj i moderne astronomisk observation, hvor den fortsat fuldt ud indeholder denne rolle.

Efter grækerne og til XIX th  århundrede, har størrelsen af himmelkuglen ændret sig lidt. Bestemmelsen af ​​den virkelige afstand for en stjerne fra Jorden forblev fuldstændig utilgængelig for observationsmidlerne.

Ved indgangen til det XX th  århundrede, afstandene for tyve stjerner lige begyndt at blive kendt. Dette var den tid, hvor det vidunderlige spring i midlerne til astronomisk efterforskning begyndte. På mindre end et århundrede har astronomer flyttet alle de stjerner, der stadig er fastgjort til overfladen af ​​himmelsfæren, til deres plads i det universelle volumen. Størrelsen af ​​dette bind steg så dramatisk, at det gamle billede af den lille himmelkugle pludselig kunne virke fuldstændig forældet og naivt. Det er det dog ikke. Fra rundstrålende observation fra Jorden er det indlysende, at det observerbare univers fortsætter med at tilbyde et sfærisk billede, hvis radius afhænger direkte af stedet og observationsmidlerne. Det er derfor dette nye visuelle indtryk af universet, der materialiseres ved en simpel effekt af perspektivet, som har arvet alle svaghederne i den antikke himmelske sfære og fritaget det næsten udelukkende for denne historiske vægt. For astronomer, der er fortrolige med udseendet af himmelsfæren som en kartografisk overflade, er det bekvemt at bevare sit sprog, og der kan ikke længere være nogen ulempe ved at erstatte tilsyneladende bevægelse med ægte bevægelse, illusion for virkeligheden og omvendt. Den himmelske sfære fortsætter derfor med at give dem i astrometri den samme lille lokale og imaginære boble, som gør det muligt så godt at foretage en oversigt over alle himmellegemer uden nogensinde at miste noget.

Hvad angår de nye horisonter i universet , lad os bemærke, at de deler ganske bemærkelsesværdige punkter til fælles med den gamle himmelske sfære:

Nyttig i moderne astronomi

Den himmelske kugle fungerer som et himmelkort for alle astronomiske observationer. Det er benchmark positioneringsværktøjet par excellence.

Det er det samme for astronomisk navigation .

Repræsentationssystem

Når jorden roterer på sin akse, ser det ud til, at punkterne på himmelsfæren drejer sig om himmelpolerne om 24 timer: dette er tilsyneladende døgnbevægelse . For eksempel ser Solen altid ud til at stige i øst og ned i vest, ligesom stjerner, planeter og månen gør . På grund af forskellen mellem soltid og sidereal tid vil en given stjerne dog hver nat stige 4 minutter tidligere, end den steg natten før, fordi en siderisk dag, det vil sige 24 timers sidetid, svarer til ca. min gennemsnitlige soltid.

I systemet med repræsentation af den himmelske sfære betragtes jorden som ubevægelig, og det er den himmelske sfære, der drejer sig om vores planet. Rotationsaksen passerer gennem de geografiske poler , og dens krydsninger med himmelkuglen bestemmer himmelpolerne . α Ursae Minoris , bedre kendt som polarstjernen , er så tæt på den himmelske nordpol, at den ser ud til at være ubevægelig på himlen. Himmelkuglens rotationsakse kaldes verdensaksen. Den store cirkel, der er skæringspunktet mellem ækvatorialplanet og den himmelske kugle kaldes den himmelske ækvator . Denne ækvator deler den himmelske sfære i to nordlige og sydlige himmelske halvkugler. Generelt kan vi projicere ethvert punkt på Jorden på himmelkuglen; fremspringet er skæringspunktet mellem lodret, der passerer gennem dette punkt med himmelsfæren. Lodret på et punkt på Jorden, bortset fra polerne, trækker en parallel på denne kugle, når den roterer.

Alle stjerner kan også repræsenteres på himmelsfæren, inklusive solen , og vi kalder ekliptik for den store cirkel, som er projektionen af ​​solens bane på himmelsfæren: det er skæringspunktet mellem ekliptikens plan og himmelsk kugle. Hældningen på jordaksen i forhold til ekliptikken får ekliptikken til også at vippe i forhold til den himmelske ækvator. Skæringspunktet mellem disse to store cirkler er jævndøgnens linje , der krydser himmelsfæren på to modsatte punkter, som er forårets og efterårets ligestillingspunkter. Forårets ækvintoktiske punkt (det nordlige) kaldes også fornæringspunktet eller gammapunktet. Når solen krydser ækvatorialplanet på denne måde, derfor er ligevægten på dagen lig med nattens varighed ved jævndøgn. En stor cirkel, der passerer gennem verdens poler, og hvis plan derfor er vinkelret på planet for den himmelske ækvator, kaldes en himmelsk meridian . Udgangspunktet er oprindelsen til lige opstigninger på den himmelske ækvator og himmelske længder på ekliptikken. Den deklinationen af et punkt på himlen er den del af bue af meridianen mellem ækvator og dette punkt. Højre opstigning og deklination er de lokale ækvatoriale koordinater . Den polære afstand er komplementet til deklinationen. Deres sum er derfor altid 90 °. Disse koordinater er ækvivalenterne for bredde og længde på Jorden. Himmelske paralleller er små cirkler, hvor alle punkter har samme deklination, fordi deres plan er parallelt med ækvatorens plan.

Koordinatsystemer

Der er flere himmelske koordinatsystemer, der bruges til at lokalisere et punkt på himlen. De er baseret på store cirkler i den himmelske sfære.

Noter og referencer

Bemærkninger

  1. Vores 24 timers tidsreference (gennemsnitlig soltid) svarer til lidt mere end en rotation af jorden på sig selv i forhold til stjernerne på grund af forskydningen i dens bane omkring solen

Referencer

  1. Leksikografiske og etymologiske definitioner af "sfære" (hvilket betyder II-A) i den edb-baserede franske sprogkasse , på webstedet for National Center for Textual and Lexical Resources
  2. Luc Picart, direktør for Bordeaux Observatory, General Astronomy , Armand Colin ,1924, 196  s. , s.  1-2
  3. Bureau des longitudes (udgivet under ledelse af Jean-Louis Simon, Michelle Chapront-Touzé, Bruno Morando og William Thuillot), Introduktion til astronomiske efemerider: Forklarende supplement til Connaissance des temps , EDP ​​Sciences , s.  80( læs online )
  4. F. Boquet og J. Mascart, observationer, teori og praksis fra Meridian. : Bind I, instrumenter og observationsmetoder , Paris Observatory, Octave Doin et Fils, Paris,1909, 303  s. , s.  1-3
  5. Geminos ( oversættelse  fra antikgræsk af Germaine Aujac), Introduktion til fænomener , Rhodos, Les Belles Lettres, Paris, koll.  "Samling af universiteterne i Frankrig",1975( 1 st  ed. V. 55 BC.), 215  s. , s.  5-6
  6. Paul Couderc , i sol felt , Paris, Encyclopédie Gauthier-Villars,1932, 236  s. , s.  5
  7. Claudius Ptolemaeus , Almageste , Heiberg, s.  VII, 1, P.11.
  8. (de) Hermann Diels , Doxographi Graeci , Berlin,1958, 3 e  ed. , s.  344.
  9. (De) Franz Boll, Fixsterne , vol.  FIRED,1909, s.  2412-2413.

Se også

Relaterede artikler

eksterne links