Северный и южный небесные полюса — это две точки на небе, где ось вращения Земли , бесконечно продолженная, пересекает небесную сферу . Северный и южный небесные полюса постоянно находятся прямо над головой наблюдателей на Северном и Южном полюсах Земли соответственно. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, два небесных полюса остаются неподвижными на небе, а все остальные небесные точки кажутся вращающимися вокруг них, совершая один оборот за день (строго говоря, за сидерические сутки ).
Небесные полюса также являются полюсами небесной экваториальной системы координат , то есть они имеют склонение +90 градусов и −90 градусов (для северного и южного небесных полюсов соответственно). Несмотря на их, по-видимому, фиксированные положения, небесные полюса в долгосрочной перспективе на самом деле не остаются постоянно фиксированными на фоне звезд. Из-за явления, известного как прецессия равноденствий , полюса описывают круги на небесной сфере с периодом около 25 700 лет. Ось Земли также подвержена другим сложным движениям, которые заставляют небесные полюса слегка смещаться в течение циклов различной длины (см. нутацию , движение полюсов и наклон оси ). Наконец, в течение очень длительных периодов времени положение самих звезд меняется из-за собственных движений звезд . Чтобы учесть такое движение, определения небесных полюсов идут с эпохой, чтобы указать дату оси вращения; Действующим стандартом является J2000.0.
Аналогичная концепция применима и к другим планетам: небесные полюса планеты — это точки на небе, где проекция оси вращения планеты пересекает небесную сферу. Эти точки различаются, поскольку оси разных планет ориентированы по-разному (видимые положения звезд также немного меняются из-за эффектов параллакса ). [1]
Северный небесный полюс в настоящее время находится в пределах одного градуса от яркой звезды Полярная звезда (названной от латинского stella polaris , что означает « полярная звезда »). Это делает Полярную звезду, в просторечии известную как «Полярная звезда», полезной для навигации в Северном полушарии : она не только всегда находится над северной точкой горизонта, но и ее угол высоты всегда (почти) равен географической широте наблюдателя (хотя ее, конечно, можно увидеть только из мест в Северном полушарии).
Полярная звезда находится вблизи северного небесного полюса только в течение небольшой части 25 700-летнего цикла прецессии. Она останется хорошим приближением в течение примерно 1 000 лет, к этому времени полюс приблизится к Альраи ( Гамма Цефея ). Примерно через 5 500 лет полюс приблизится к положению звезды Альдерамин (Альфа Цефея), а через 12 000 лет Вега (Альфа Лиры) станет «Полярной звездой», хотя она будет находиться примерно в шести градусах от истинного северного небесного полюса.
Чтобы найти Полярную звезду, из точки в Северном полушарии повернитесь лицом на север и найдите астеризмы Большой Медведицы (Плуг) и Малой Медведицы . Глядя на «чашеобразную» часть Большой Медведицы, представьте, что две звезды на внешнем крае чаши образуют линию, направленную вверх из чаши. Эта линия указывает прямо на звезду на кончике ручки Малой Медведицы. Эта звезда — Полярная звезда, Северная звезда. [2]
Южный небесный полюс виден только из Южного полушария . Он находится в тусклом созвездии Октанта . Сигма Октанта определяется как южная полярная звезда, более чем на один градус от полюса, но с величиной 5,5 она едва видна в ясную ночь.
Южный небесный полюс можно определить по Южному Кресту (Crux) и его двум «указательным» звездам α Центавра и β Центавра . Проведите воображаемую линию от γ Crucis до α Crucis — двух звезд на крайних концах длинной оси креста — и проследите эту линию по небу. Либо пройдите расстояние в четыре с половиной раза больше длинной оси в направлении узкого конца точек креста, либо соедините две звезды-указатели линией, разделите эту линию пополам, затем под прямым углом проведите еще одну воображаемую линию по небу, пока она не встретится с линией от Южного Креста. Эта точка находится в 5 или 6 градусах от южного небесного полюса. Очень мало ярких звезд, имеющих значение, находятся между Crux и самим полюсом, хотя созвездие Musca довольно легко распознается сразу под Crux.
Второй метод использует Канопус (вторая по яркости звезда на небе) и Ахернар . Сделайте большой равносторонний треугольник , используя эти звезды для двух углов. Но где должен быть третий угол? Он может быть по обе стороны от линии, соединяющей Ахернар и Канопус, и неправильная сторона не будет вести к полюсу. Чтобы найти правильную сторону, представьте, что Арчернар и Канопус являются точками на окружности круга. Третий угол равностороннего треугольника также будет на этом круге. Угол должен быть расположен по часовой стрелке от Ахернара и против часовой стрелки от Канопуса. Третий воображаемый угол будет южным небесным полюсом. Если сделать наоборот, точка приземлится в середине Эридана , который не находится на полюсе. Если Канопус еще не взошёл, вторая величина Альфа Павлина также может быть использована для формирования треугольника с Ахернаром и полюсом. В этом случае идите против часовой стрелки от Ахернара вместо часовой стрелки, образуйте треугольник с Канопусом, и третья точка, полюс, раскроется. Неправильный путь приведет к Водолею, который находится очень далеко от небесного полюса.
Третий метод лучше всего подходит для безлунных и ясных ночей, так как он использует два слабых «облака» в Южном небе . Они обозначены в книгах по астрономии как Большое и Малое Магеллановы Облака (БМО и ММО). Эти «облака» на самом деле являются карликовыми галактиками около Млечного Пути . Сделайте равносторонний треугольник, третья точка которого является южным небесным полюсом. Как и прежде, ММО, БМО и полюс будут точками равностороннего треугольника на воображаемом круге. Полюс должен быть расположен по часовой стрелке от ММО и против часовой стрелки от БМО. Двигаясь в неправильном направлении, вы вместо этого попадете в созвездие Часов .
Линия от Сириуса , самой яркой звезды на небе, через Канопус, вторую по яркости, продолжающаяся на том же расстоянии, приземляется в паре градусов от полюса. Другими словами, Канопус находится на полпути между Сириусом и полюсом.
