Astronomska karta

Astronomska karta, bilo koji kartografski prikaz zvijezda, galaksija ili površina planeta i Mjeseca. Suvremene mape ove vrste temelje se na koordinatnom sustavu analognom zemljopisnoj širini i dužini. U većini slučajeva suvremene karte sastavljaju se iz fotografskih promatranja napravljenih ili sa zemaljskom opremom ili s instrumentima koji se nalaze na brodu.

Priroda i značaj

Svjetlije zvijezde i zvjezdane skupine lako je prepoznati od strane promatrača. Mnogo brojnija blijeda nebeska tijela mogu se locirati i prepoznati samo uz pomoć astronomskih karata, kataloga, a u nekim slučajevima i almanaha.

Prve astronomske karte, globusi i crteži, često ukrašeni fantastičnim figurama, prikazivali su zviježđa, prepoznatljiva skupina svijetlih zvijezda poznata po maštovito odabranim imenima koja su stoljećima bila zadovoljstvo čovjeku i pouzdana pomoć u plovidbi. Nekoliko kraljevskih egipatskih grobnica iz 2. milenijuma prije naše ere sadrže slike konstelacijskih figura, ali one se ne mogu smatrati točnim kartama. Klasični grčki astronomi koristili su karte i globuse; nažalost, nijedan primjer ne opstaje. Ostaju brojni mali metalni nebeski globusi od islamskih stvaralaca 11. stoljeća nadalje. Prvi tiskani planisferi (prikazi nebeske sfere na ravnoj površini) proizvedeni su 1515. godine, a otisnuta nebeska globusa pojavila su se otprilike u isto vrijeme.

Teleskopska astronomija započela je 1609. godine, a krajem 17. stoljeća teleskop se primjenjivao u mapiranju zvijezda. U drugom dijelu 19. stoljeća fotografija je dala snažan zamah preciznom pravljenju grafikona, a kulminirala je 1950-ih u publikaciji Nacionalno istraživanje geografskog društva - Palomar Observatory Sky, prikaz dijela neba vidljivog iz opservatorija Palomar u Kaliforniji, Mnoge moderne karte koje koriste amaterski i profesionalni promatrači neba prikazuju zvijezde, tamne maglice zatamnjujuće prašine i svijetle maglice (mase gipke, užarene tvari). Specijalizirane karte prikazuju izvore radio zračenja, izvore infracrvenog zračenja i kvazizvjezdane objekte koji imaju vrlo velika crvena pomaka (spektralne linije pomaknute su prema većim valnim duljinama) i vrlo male slike. Astronomi 20. stoljeća podijelili su cijelo nebo na 88 područja ili sazviježđa; ovaj međunarodni sustav kodificira imenovanje zvijezda i zvjezdanih uzoraka koji su započeli u prapovijesti. Izvorno su samo najsjajnije zvijezde i najvidljiviji uzorci dobili imena, vjerojatno na temelju stvarnog izgleda konfiguracija. Od 16. stoljeća, navigatori i astronomi postupno su ispunjavali sva područja koja su drevna ne prepoznala.

Nebeska sfera

Svakom promatraču, drevnom ili modernom, noćno nebo pojavljuje se kao hemisfera koja počiva na horizontu. Stoga su najjednostavniji opisi zvijezdanih obrazaca i pokreta nebeskih tijela prikazani na površini sfere.

Svakodnevna rotacija Zemlje na istoku prema istoku stvara očitu dnevnu rotaciju zvjezdane sfere prema zapadu. Tako se čini da se zvijezde vrte oko sjevernog ili južnog nebeskog pola, projekcija u prostor Zemljinih vlastitih pola. Jednako je udaljen od dva pola nebeski ekvator; ovaj veliki krug je projekcija u svemir Ekvatora.

Ovdje je ilustrirana nebeska sfera promatrana s neke srednje sjeverne širine. Dio neba koji se nalazi uz nebeski pol uvijek je vidljiv (zasjenjeno područje na dijagramu), a jednako područje oko suprotnog pola uvijek je nevidljivo ispod horizonta; ostatak nebeske sfere čini se da se svakodnevno uzdiže i postavlja. Za bilo koju drugu zemljopisnu širinu, određeni dio neba koji je vidljiv ili nevidljiv bit će različit, a dijagram se mora izraditi nanovo. Promatrač smješten na Zemljinom sjevernom polu mogao je promatrati samo zvijezde sjeverne nebeske hemisfere. Međutim, promatrač na Ekvatoru mogao bi vidjeti čitavu nebesku sferu dok ga svakodnevno kretanje Zemlje nosi okolo.

Pored očiglednog dnevnog kretanja oko Zemlje, Sunce, Mjesec i planeti Sunčevog sustava imaju svoje pokrete s obzirom na zvjezdanu sferu. Budući da sunčeva svjetlost zastira pozadinske zvijezde iz pogleda, prošlo je mnogo stoljeća prije nego što su promatrači otkrili precizan put Sunca kroz sazviježđa koja se danas nazivaju znakovima zodijaka. Veliki krug zodijaka koji Sunce prati u svom godišnjem krugu je ekliptika (tzv. Zato što se pomrčine mogu dogoditi kada Mjesec pređe preko nje).

• 

• 

Gledano iz svemira, Zemlja se polako okreće oko Sunca u fiksnoj ravnini, ekliptičkoj ravnini. Linija okomita na ovu ravninu definira ekliptični pol i nema nikakve razlike je li ta linija projicirana u svemir sa Zemlje ili sa Sunca. Važan je samo pravac, jer je nebo toliko daleko da ekliptični pol mora pasti na jedinstvenu točku na nebeskoj sferi.

Glavni se planeti Sunčevog sustava okreću oko Sunca u gotovo istoj ravnini kao i Zemljina orbita, pa će se njihovi pokreti projicirati na nebesku sferu gotovo, ali rijetko točno, na ekliptiku. Mjesečeva orbita je nagnuta za oko pet stupnjeva od ove ravnine, pa stoga njen položaj na nebu odstupa od ekliptike više od ostalih planeta.

Budući da zasljepljujuća sunčana svjetlost blokira neke zvijezde, pojedine konstelacije koje se mogu vidjeti ovise o položaju Zemlje u njenoj orbiti - tj. O prividnom mjestu Sunca. Zvijezde vidljive u ponoć pomaknut će se za zapad za oko jedan stupanj svake uzastopne ponoći dok Sunce napreduje u svom očitom kretanju prema istoku. Zvijezde vidljive u ponoć u rujnu će 180 dana kasnije u ožujku biti skriveno zasljepljujuće podne podne.

Zašto se ekliptični i nebeski ekvator sastaju pod kutom od 23,44 °, neobjašnjiva je misterija koja potječe iz prošlosti Zemlje. Kut postupno varira u malim količinama kao rezultat gravitacijskih poremećaja na Zemlji uzrokovanih Mjesecom i planetom. Ekliptična ravnina je relativno stabilna, ali se ekvatorijalna ravnina kontinuirano pomiče jer Zemljina osi rotacije mijenja smjer u prostoru. Uzastopni položaji nebeskih polova otkrivaju velike krugove na nebu s razdobljem od oko 26 000 godina. Ovaj fenomen, poznat kao precesija ekvinocija, uzrokuje da niz različitih zvijezda zauzvrat postane pola zvijezda. Polaris, sadašnja pol zvijezda, doći će najbliže sjevernom nebeskom polu oko godine 2100 ce. U vrijeme kada su se piramide izgradile, Thuban je u zviježđu Draco služio kao pol zvijezda, a za oko 12.000 godina prva zvijezda Vega bit će u blizini sjevernog nebeskog pola. Precesija također čini koordinatne sustave na preciznim kartama zvijezda primjenjivim samo za određenu epohu.

Nebeski koordinatni sustavi

Sustav horizonta

Jednostavni altazimutni sustav, koji ovisi o određenom mjestu, određuje položaje prema nadmorskoj visini (kutna visina od ravnine horizonta) i azimutu (kut u smjeru kazaljke na satu oko horizonta, koji obično počinje sa sjevera). Linije jednake nadmorske visine oko neba nazivaju se almukantarima. Sustav horizonta ključan je u navigaciji, kao i u zemaljskim izmjerama. Za mapiranje zvijezda, međutim, koordinate fiksirane u odnosu na samu nebesku sferu (poput ekliptičkog ili ekvatorijalnog sustava) daleko su prikladnije.

Ekliptični sustav

Nebeska zemljopisna širina i zemljopisna širina definirani su s obzirom na ekliptičke i ekliptičke polove. Nebeska zemljopisna duljina mjeri se prema istoku od uzlaznog sjecišta ekliptike sa ekvatorom, položaja poznatog kao "prva točka Ovna", i mjesta Sunca u vrijeme proljetne ravnodnevnice, oko 21. ožujka. Prva točka Ovna simbolizira se ovnovim rogovima (♈).

Za razliku od nebeskog ekvatora, ekliptika je fiksirana među zvijezdama; međutim, ekliptična zemljopisna duljina određene zvijezde povećava se za 1.396 ° po stoljeću zahvaljujući precesijskom pomicanju ekvatora - slično precesijskom kretanju dječjeg vrha - koje pomiče prvu točku Ovna. Prvih 30 ° duž ekliptike nominalno je označeno kao znak Ovan, iako je taj dio ekliptike sada prešao naprijed u zviježđe Ribe. Eklaptične koordinate dominirale su u zapadnoj astronomiji do renesanse. (Za razliku od toga, kineski astronomi uvijek su koristili ekvatorijalni sustav.) Pojavom nacionalnih nautičkih almanaka, ekvatorijalni sustav, koji je više prikladan za promatranje i plovidbu, stekao je uspon.

Ekvatorijalni sustav

Na temelju nebeskog ekvatora i polova, ekvatorijalne koordinate, pravo uspon i deklinacija izravno su analogne zemaljskoj dužini i zemljopisnoj širini. Pravi uspon, mjeren prema istoku od prve točke Ovna (vidi izravno gore), obično se dijeli na 24 sata, a ne na 360 °, naglašavajući tako ponašanje sfere u obliku kazaljke na satu. Za određenu godinu moraju se navesti precizni ekvatorijalni položaji, jer precesioni pokret kontinuirano mijenja izmjerene koordinate.