Debess ķermeņu pozīcijas kalkulators: augstums un azimuts

Šis kalkulators aprēķina, kur debesīs no noteiktas vietas un noteiktā brīdī atrodas debess ķermenis. Tas parāda divus skaitļus: augstumu, leņķi virs horizonta, un azimutu, kompasa virzienu, mērītu no ziemeļiem.

Augstums un azimuts

Augstumu mēra grādos no horizonta. Uz horizonta tas ir 0°, un tieši virs galvas, punktā, ko sauc par zenītu, tas ir 90°. Negatīvs augstums nozīmē, ka ķermenis atrodas zem horizonta un to nevar redzēt.

Azimutu mēra grādos pulksteņrādītāja virzienā no ziemeļiem. Ziemeļi ir 0°, austrumi ir 90°, dienvidi ir 180°, rietumi ir 270°. Kopā šie divi leņķi norāda vienu punktu debesīs, tāpat kā ielas adrese norāda vienu ēku.

Šo pāri sauc par horizontālo koordinātu sistēmu. Tā ir atkarīga no novērotāja atrašanās vietas un no laika, jo Zeme griežas.

Kā notiek aprēķins

1. Datumu un laiku pārvērš par Jūlija dienu, nepārtrauktu dienu skaitījumu, ko izmanto astronomijā.
2. Aprēķina ķermeņa taisno uzkāpi un deklināciju. Tās ir nemainīgas koordinātas debesīs, līdzīgas garumam un platumam, projicētām uz debess sfēru.
3. Aprēķina Griničas zvaigžņu laiku un apvieno to ar novērotāja ģeogrāfisko garumu, iegūstot vietējo zvaigžņu laiku.
4. Stundas leņķis ir vietējais zvaigžņu laiks mīnus taisnā uzkāpe. Tas parāda, cik tālu ķermenis atrodas no novērotāja meridiāna.
5. Augstumu un azimutu aprēķina no stundas leņķa, deklinācijas un novērotāja platuma:

sin(altitude) = sin(latitude) × sin(declination) + cos(latitude) × cos(declination) × cos(hour angle)

No kurienes nāk pozīcijas

Dažādiem ķermeņiem vajadzīgi dažādi modeļi.

• Saulei izmanto vienkāršoto Saules teoriju no Meeus 25. nodaļas, precīzu līdz aptuveni 0.01°.
• Mēnesim izmanto lielākos periodiskos locekļus no Mēness teorijas Meeus 47. nodaļā, precīzus līdz aptuveni 0.05°.
• Planētām izmanto Keplera elementus, ko publicējis JPL lielo planētu aptuveno pozīciju aprēķinam. Tie derīgi no 1800 līdz 2050 un precīzi līdz dažām loka minūtēm.
• Zvaigznēm izmanto kataloga pozīcijas epohai J2000.0, precesētas uz aprēķina datumu.

Refrakcija

Gaiss lauž gaismu, tāpēc zemu debesīs esošs ķermenis izskatās augstāks, nekā tas ir ģeometriski. Pie horizonta efekts ir aptuveni 0.5°, un tas ātri samazinās līdz ar augstumu, sasniedzot aptuveni 0.03° pie 45°. Kalkulators rāda gan ģeometrisko augstumu, gan augstumu pēc refrakcijas pieskaitīšanas.

Piemērs

Griničas Karaliskajā observatorijā, kas atrodas 51.4778° ziemeļu platuma un 0.0015° rietumu garuma, 2024. gada 21. jūnijā pulksten 12:00 UTC Saule atrodas aptuveni 62° virs horizonta, gandrīz tieši dienvidos. Tas ir tuvu augstākajam punktam, ko Saule no šī platuma jebkad sasniedz, jo jūnija saulgriežos Saules deklinācija ir visvairāk uz ziemeļiem, aptuveni +23.44°.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāda ir atšķirība starp augstumu un deklināciju?

Deklinācija ir piesaistīta debesīm un nav atkarīga no novērotāja. Augstums ir atkarīgs no novērotāja atrašanās vietas un diennakts laika, jo Zemes rotācija pārvieto debesis novērotāja priekšā.

Kāpēc laiks jānorāda UTC formātā?

UTC novērš neskaidrības, ko rada laika joslas un vasaras laiks. Pirms ievadīšanas pārrēķiniet vietējo pulksteņa laiku uz UTC.

Kāpēc zvaigzne var visu diennakti atrasties zem horizonta?

Zvaigzne, kuras deklinācija ir tālu no novērotāja puslodes, tur nekad nelec. Kanopuss, kura deklinācija ir −52.7°, nekad neparādās no 60° ziemeļu platuma.

Cik precīzs ir šis aprēķins?

Saules un zvaigžņu pozīcijas ir precīzas līdz nelielai grāda daļai, Mēness pozīcija aptuveni līdz 0.05°, bet planētu pozīcijas laikposmā no 1800 līdz 2050 precīzas līdz dažām loka minūtēm. Tas ir daudz precīzāk, nekā acs spēj novērtēt, un pietiekami, lai vērstu teleskopu ar plašu redzes lauku.

Kāpēc Polārzvaigzne atrodas augstumā, kas ir tuvu manam platumam?

Polārzvaigzne atrodas ļoti tuvu debess ziemeļu polam, un pola augstums ir vienāds ar novērotāja platumu. Gadsimtiem ilgi jūrnieki pēc šīs sakarības noteica savu platumu.