انجمن نجوم بوعلی سینای گلپایگان

چهار نوع دستگاه مختصات داریم.اینجا به ذکر توضیحاتی درباره آن ها می پردازیم.این دستگاه ها عبارت اند از:دستگاه افقی(سو و ارتفاع)-دستگاه استوایی(بعد و میل)-دستگاه دایره البروجی(طول و عرض)-دستگاه کهکشانی.

قبل از شروع درباره اصطلاحاتی که در هر دستگاه به کار برده شده توضیحی لازم دیدم.

هر دستگاه مختصات دو مولفه دارد.اینها دقیقا مانند طول و عرض جغرافیایی اندازه گیری می شوند. روی زمین مبدا عرض ها دایره استوای زمین است.طول های جغرافیایی هرکدام به نصف النهار خود مربوط است.این نصف النهار ها از دو قطب می گذرند و بر استوا عمودند.مبدا سنجش طول نصف النهار صفر نامیده می شد که در مورد زمین همان نصف النهار گرینویچ است.در هر دستگاه دیگری هم که به آن می پردازیم یک استوا و یک نصف النهار صفر تعریف می کنیم.قطب نقطه ای است که فاصله آن تا تمام نقاط استوا 90 درجه باشد.خط واصل دو قطب از مرکز کره می گذرد.

دستگاه های مختصات همگی بر کره آسمان تصویر شده اند.کره آسمان کره ای است به مرکز زمین (یا ناظر) و به شعاع بی نهایت.

 دستگاه افقی(Local):

این دستگاه را با نام های سمت و ارتفاعی ، Altitude-Azimuthو مختصات محلی می شناسند. اساس آن کره آسمانی است که دایره استوای آن افق محلی ناظر و قطب های آن بالای سر ناظر (سرسو ،سمت الراس ،Zenith) و زیر پای ناظر (پاسو ،سمت القدم ،Nadir) است.

ارتفاع (Altitude):به فاصله زاویه ای جرم تا افق،ارتفاع می گویند که با رسم عمودی از جرم بر افق محاسبه می شود.به این ترتیب ارتفاع سرسو همیشه برابر 90 درجه است.همچنین فاصله زاویه ای هر جرم تا سرسو ،زاویه سمت الراسی جرم نام دارد.

مثل مدار های عرض جغرافیایی،روی کره آسمان هم مدار های ارتفاع را داریم.این مدار ها در دو طرف افق قرار دارند.مدار های بالای افق ارتفاع مثبت و پایین آن ارتفاع منفی را نشان می دهند.

سمت (Azimuth):خطی که از جرم گذشته و بر افق عمود است در نقطه ای که پای ارتفاع نام دارد با افق برخورد می کند.فاصله این نقطه تا جهت شمال را سمت جرم می نامند.این فاصله به این صورت تعیین می شود که از جهت شمال به صورت ساعتگرد افق را به 360 درجه تقسیم می کنیم. به این ترتیب هر نقطه روی افق یک سمت پیدا می کند.این سمت همان فاصله تا شمال است.در این صورت جهت شرق سمت 90 درجه،جنوب 180 درجه،غرب 270 درجه و شمال 0 درجه خواهد داشت.

سمت مثل اندازه گیری طول جغرافیایی است.یعنی اگر نصف النهار های سمتی را رسم کنیم،از روی فاصله آنها سمت اجرام تعیین می شود.برای این کار به یک نصف النهار صفر درجه نیاز داریم.این نصف النهار سمت شمال و جنوب محل را به هم وصل می کند و نصف النهار ناظر (Local Meridian) نام دارد.

مدار ها و نصف النهار ها مجموعه مشبکی را ایجاد می کنند که با آن مختصات سمت و ارتفاعی اندازه گیری می شوند.این مجموعه در آسمان همیشه ثابت است.یعنی با چرخش زمین جابجا نمی شود. بلکه اجرام زمینه تغییر مکان می دهند.به همین دلیل مختصات اجرام هر لحظه تغییر می کنند.یعنی این مجموعه به زمان وابسته است.مثلا شما نمی توانید از یک مختصات که در ساعت 9 شب اندازه گیری کرده اید در ساعت 10 هم استفاده کنید.همچنین این مختصات از روزی به روز دیگر تغییر می کنند و اگر در ساعت مشخصی هم از آن استفاده کنید نمی توانید در روز های مختلف سال آن را به کار ببرید.

بعلاوه این مجموعه به مکان نیز وابسته است و در مکان های مختلف نمی توان از آن بهره برد.مثلا اگر شما مختصات جرمی را در شهر خود اندازه گیری کنید و به دوست خود که در شهری دور است بدهید،او نمی تواند با آن مختصات جرم مورد نظر را بیابد.به همین دلیل از این مختصات فقط می توان در یک مکان و یک زمان استفاده کرد.

حداکثر و حداقل ارتفاع جرم:

در شکل زیر دایره عظیمه NPSQ نصف النهار محل است.AB مدار میل جرم مورد نظر ما است (یکی از مولفه های مختصات استوایی) که نصف النهار محل را در دو نقطه A و B قطع می کند.به نقطه A عبور بالایی و به B عبور پایینی جرم می گویند.جرم در عبور بالایی بیشترین و در عبور پایینی کمترین ارتفاع را دارد.اذان ظهر زمانی است که خورشید به نقطه عبور بالایی خود برسد.

زاویه ساعتی(Hour Angle):در این دستگاه یک مولفه دیگر نیز قابل توجه است و آن زاویه ساعتی اجرام است.زاویه ساعتی به زاویه بین نصف النهار آسمان و نصف النهار واصل قطب شمال سماوی به جرم می گویند.در حقیقت زاویه ساعتی مولفه زمانی این دستگاه است.زاویه ساعتی جسم در عبور بالایی صفر و در عبور پایینی 12 ساعت است.در هر موقعیت دیگر زاویه ساعتی با واحد ساعت-دقیقه-ثانیه نشان داده می شود.

همچنین زاویه ساعتی دستگاه مختصات افقی و استوایی را به یکدیگر مربوط می کند.

در آخر دیدن این فایل خالی از لطف نیست.

دستگاه استوایی (Eqoatorial):

همان طور که دیدیم دستگاه افقی به زمان و مکان وابسته است و نمی توان از آن در زمان و مکان های مختلف استفاده کرد.ما به دستگاهی نیاز داریم که بتوان از آن در هر موقعیت و شرایطی استفاده کرد.

عموما به این دستگاه،بعد و میلی می گویند.دایره استوای آن استوای سماوی است.فرض می کنیم در مرکز زمین قرار گرفته ایم.در این صورت اگر در راستای استوای زمین بچرخیم دایره ای روی آسمان رسم می شود که آن را استوای سماوی می نامیم.اگر به بالای سرمان یا همان راستای قطب شمال نگاه کنیم نقطه ای روی آسمان را می بینیم که قطب شمال سماوی است و متناظر آن قطب جنوب سماوی.مثل مدار های عرض جغرافیایی مدار های میل موازی استوای سماوی رسم می شوند.و نصف النهار های بعد معادل نصف النهار های طول جعرافیایی هستند.

در دید دیگر کره ای بسیار بزرگ را فرض می کنیم که ستارگان بر آن چسبیده اند.قطب های کره آسمان متناظر قطب های زمین اند.به همین صورت دایره عظیمه مبدا آن متناظر استوای زمین است و استوای سماوی (Celestial Equator) نام دارد.

میل (Declination) اجرام بر حسب درجه است.مانند عرض جغرافیایی از استوای آسمانی به بالا میل مثبت و به پایین میل منفی داریم.

بعد (Right Ascension) اجرام بر حسب ساعت سنجیده می شود.به این صورت که از از نصف النهار صفر هر 15 درجه یک ساعت در نظر گرفته می شود.تعداد ساعت ها 24 عدد می شود.(چون دور تا دور استوای سماوی 360 درجه است)

نصف النهار صفر آسمان نصف النهاری است که از نقطه اعتدال بهاری عبور می کند.این نقطه مکانی است که خورشید در لحظه تحویل سال روی آن قرار دارد.در حقیقت یکی از دو نقطه ای است که استوای آسمانی با دایره البروج در آن ها با هم  برخورد می کنند.(به قسمت دستگاه دایره البروجی مراجعه کنید.)

در حال حاضر قطب شمال سماوی (NCP:North Celestial Pole) تقریبا در محل ستاره قطبی (Polaris) واقع است.یعنی با پیدا کردن ستاره قطبی قطب شمال آسمانی و در نتیجه سمت شمال پیدا می شود.

روابط دو دستگاه افقی و استوایی:

همان طور که می دانیم قطب شمال آسمانی همواره شمال زمین را نشان می دهد.بنابراین در دستگاه سمت و ارتفاعی همیشه سمت قطب شمال صفر است.این مقدار در تمام نقاط روی زمین یکسان است.اما ارتفاع آن با تغییر مکان ناظر عوض می شود.اگر ناظری روی خط استوا باشد ستاره قطبی را دقیقا روی افق و در ارتفاع صفر درجه می بیند.همچنین ناظری که در قطب شمال زمین است این ستاره (قطب شمال آسمان) را همیشه در بالای سر خود و در سرسو می بیند.

در قطب جنوب هم که چیزی به نام ستاره قطبی وجود ندارد و دیده نمی شود.به جای آن ستاره ای دیگر را نشان می کنند. در این جا فقط به عرض های شمالی می پردازیم.البته این مطالب درباره عرض های جنوبی نیز صادق است.

اما در عرض های بین صفر و 90 درجه شمالی ارتفاع قطب شمال آسمان تغییر می کند.نکته مهم این که ارتفاع این نقطه همیشه برابر عرض جغرافیایی محل است.پس در یک مکان معین هرگز موقعیت ستاره قطبی یا همان قطب شمال آسمانی عوض نمی شود.این جزء مهمترین مسائل در شناخت آسمان به شمار می آید.دوباره تکرار می کنم.ارتفاع قطب شمال آسمان همواره برابر عرض جغرافیایی ناظر است.در ادامه هنگام محاسبات نجومی به اهمیت این پی خواهید برد.

زمان نجومی محلی (Local Sidereal time):تعریف خیلی راحتی دارد ولی کاربردش خیلی راحت نیست.به زاویه ساعتی نقطه اعتدال بهاری زمان نجومی محلی می گویند.به صورت ساعت:دقیقه:ثانیه بیان می شود و هر 23 ساعت و 56 دقیقه یک بار صفر می شود.(تناوب دوران زمین)

برای هر جسمی در آسمان در هر لحظه مجموع بعد و زاویه ساعتی آن جسم برابر LST است.به این شکل می توان با داشتن LST و بعد و میل جسم،مختصات افقی جسم را محاسبه کرد.(کار ریاضی دارد و در نجوم کروی بررسی می شود.)

دستگاه دایرة البروجی (Ecliptic  ):

دایره استوا در این دستگاه دایرة البروج است.و آن مسیر حرکت ظاهری سالانه خورشید در آسمان می باشد.این دایره از صورت های فلکی معروف منطقة البروجی عبور می کند.قطب این دایره که قطب دایرة البروج (North Eliptic Polr) نام دارد و در صورت فلکی اژدها واقع است.

باز هم مانند عرض جغرافیایی،در این دستگاه مختصات عرض سماوی (Latitude) تعریف می شود.و به همین صورت طول سماوی (Longitude) نیز با نصف النهار های قائم بر دایرة البروج معرفی می شود.نصف النهار صفر در این حالت از نقطه اعتدال بهاری می گذرد.

نقطه اعتدال بهاری:این نقطه که به نقطه گاما معروف است جایی است که خورشید هنگام تحویل سال از آن می گذرد.اما تعریف اصلی آن نقطه تقاطع استوای سماوی و دایرة البروج است.هنگام عبور خورشید از این نقطه میل آن از منفی به مثبت تغییر علامت می دهد.این نقطه اکنون در صورت فلکی حوت واقع است.در حالی که چند هزار سال قبل در صورت فلکی حمل بوده است.حرکت آن به حرکت تقدیمی زمین مربوط است که خود بحث های مفصلی دارد.

می دانیم دایرة البروج نسبت به استوای سماوی زاویه دارد.مقدار آن 23 درجه و 27 دقیقه می باشد و در طول زمان ثابت است.این عدد در نجوم کروی کاربرد زیادی دارد.مثلا از تعریف می شود فهمید که میل خورشید در انقلاب تابستانی (اول تیر ماه) 23 درجه و 27 دقیقه است.همچنین در تبدیل دو مختصات به هم به این عدد نیاز داریم.

دستگاه کهکشانی (Galactic):

استوای این دستگاه مختصات صفحه کهکشان راه شیری است.قطب های آن در نقاط تقریبا پرتی از آسمان واقع شده اند.(یکی صورت فلکی گیسو و دیگری صورت فلکی حجار) مولفه های این دستگاه طول و عرض کهکشانی است.نصف النهار صفر برای طول کهکشانی از مرکز کهکشان می گذرد که از مشاهدات مرئی و رادیویی در صورت فلکی قوس تشخیص داده شده.از این مختصات بیشتر در محاسبات دینامیک کهکشان استفاده می شود و در نجوم کروی زیاد به آن پرداخته نمی شود.