Вращение небесного свода - явление кажущееся и представляет собой следствие действительного вращения Земли вокруг оси в направлении, противоположном суточному вращению неба, т.е. с запада на восток. Поэтому в какой бы точке на поверхности Земли наблюдатель ни находился, он всегда видит вращение небесной сферы происходящим вокруг оси мира - прямой, параллельной оси вращения Земли. Направление же отвесной линии меняется при перемещении наблюдателя по земной поверхности и составляет различные углы с осью вращения. Взаимное расположение кругов и точек небесной сферы, связанных с осью мира и с отвесной линией, зависит, следовательно, от направления последней, т.е. от положения наблюдателя на поверхности Земли.

Эта зависимость формулируется в виде следующей теоремы: высота полюса мира hP над горизонтом всегда равна астрономической широте ср места наблюдения . Доказательство теоремы следует непосредственно из чертежа (рис. 6), где ETH;PON = hP и ETH;OTq = j - углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Как следствие этой теоремы, астрономической широте места наблюдения j равны также (рис. 7):

1) склонение зенита d Z = j;

2) полярное расстояние точки севера рN  = j ;

3) зенитное расстояние верхней точки экватора zQ  = j.

На основании соотношения (1.1) зенитное расстояние полюса мира zP = 90± - hP =

90± - j.

Следовательно, величине (90± - j) равны также:

1) полярное расстояние зенита pZ = 90± - j;

2) склонение точки севера hQ = 90± - j;

3) высота верхней точки экватора hQ = 90± - j.

sect; 13. Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы

а) Восход и заход светил. Вследствие суточного вращения небесной сферы все светила описывают круги, плоскости которых параллельны плоскости небесного экватора, т.е. они движутся по суточным, или небесным параллелям.

В зависимости от географической широты j места наблюдения и от склонений d светил суточные параллели последних либо пересекают математический горизонт в

двух точках, либо целиком располагаются над ним, либо под ним (рис. 8). Точка пересечения светилом восточной части истинного горизонта называется точкой восхода светила, точка пересечения западной части истинного горизонта - точкой захода светила.

Светило восходит и заходит на данной широте j , если абcолютное значение его склонения

|d  | < (90± - | j  |).(1.4)

Если светило находится на небесном экваторе QQ', т.е. его d = 0, то оно восходит точно в точке востока Е и заходит точно в точке запада W.

Если склонение светила d > 0 (небесная параллель аа), то оно восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе.

Если склонение светила d < 0 (небесная параллель bb), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе.

Наконец, если абсолютное значение склонения светила

|d  | sup3; (90± - | j  |),(1.5)

то его суточная параллель не пересечет математического горизонта и оно будет либо незаходящим (суточная параллель ll располагается целиком над горизонтом) либо невосходящим светилом (суточная параллель kk располагается целиком под горизонтом).

Если наблюдатель находится на земном экваторе (j = 0±), то для него согласно условию (1.4) все светила являются восходящими и заходящими. Действительно, на

земном экваторе (рис. 9) северный полюс мира Р лежит на горизонте, в точке

севера N, а южный полюс Р #8217; - в точке юга S. Небесный экватор QQ' перпендикулярен к математическому горизонту и проходит через зенит Z. Поэтому и плоскости суточных параллелей всех светил также перпендикулярны к плоскости математического горизонта. Следовательно, все светила восходят и заходят, видны над горизонтом в течение 12 часов и столько же часов не видны.

Если наблюдатель находится на северном географическом полюсе Земли (j = +90±), то для него согласно условию (1.5) светила, имеющие d > 0, являются

незаходящими, а светила с d < 0 - невосходящими. Действительно (рис. 10), на северном географическом полюсе Земли северный полюс мира Р совпадает с зенитом

Z, а небесный экватор QQ' - с математическим горизонтом. Поэтому плоскости суточных параллелей светил параллельны плоскости математического горизонта, и светила не восходят и не заходят. Светила северного полушария небесной сферы (d > 0) всегда видны над горизонтом, а светила южного полушария небесной сферы (d < 0) никогда не видны.

Нетрудно сообразить, что наблюдатель, находящийся на южном полюсе Земли, наоборот, всегда будет видеть светила южного полушария небесной сферы (d  < 0) и никогда не увидит светил северного полушария небесной сферы (d  > 0).

Если наблюдатель находится на широте j , отличной от 0± и от 90±, то часть светил будет для него являться восходящими и заходящими, а часть - невосходящими и незаходящими.

б) Кульминации светил. Суточная параллель каждого светила пересекает небесный меридиан в двух точках, лежащих на концах диаметра параллели.

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила.

Кульминация называется верхней, если светило пересекает верхнюю часть PZQSP' небесного меридиана, содержащую Z (рис. 7), и нижней, если светило пересекает

нижнюю часть небесного меридиана PNQ'Z'P', содержащую Z'.

Различают верхнюю кульминацию к югу от зенита (на дуге ZQSP') и к северу от зенита (на дуге PZ).

У светил, не заходящих на данной широте j , доступны для наблюдений обе кульминации - и верхняя и нижняя; у восходящих и заходящих светил - только верхняя, нижняя кульминация происходит под горизонтом; у невосходящих светил обе кульминации недоступны наблюдениям, так как происходят под горизонтом.