درس دوم -کره آسمان

[پیمان اکبرنیا]

نویسنده : پیمان اکبرنیا

اگر در یک شب پر ستاره به آسمان نگاه کنید، ستارگانی را مشاهده می کنید که‌ به نظر می آید به سقف آسمان چسبیده‌ اند. آن‌چه ما از آسمان می بینیم، سطح یک کره است. احساس می کنیم که ستارگان روی سطح یک کره هستند. البته آن چه ما از این کره می بینیم در واقع یک نیم کره است، زیرا افق محلی نیمی از این کره را می‌ پوشاند و ما در یک زمان خاص، تنها نیمی از کره آسمان را بالای سر خود مشاهده می کنیم.


3183

تعداد ستارگانی که در یک شب صاف و در آسمانی تاریک به دور از شهرها با چشم غیر مسلح دیده می شوند، به 3000 عدد می ‌رسد. وقتی از ستارگان صحبت می کنیم، منظور ما نقاطی نورانی در کره آسمان است که با گذشت زمان به نظر می رسد جای آن ‌ها نسبت به هم عوض نمی شود. بر خلاف ستارگان، ماه، خورشید و سیارات که در طول زمان در میان ستارگان آسمان حرکت می کنند و موقعیتشان تغییر می کند.


همین ثابت بودن جای ستارگان نسبت به هم، باعث می شود که در آسمان، شکل هایی خاص از ستارگان را صورت فلکی بنامیم که در مباحث رصدی با آن‌ها آشنا خواهید شد. البته همه ستارگان به همراه ماه و خورشید، هر روز طلوع و غروب می کنند و همین امر باعث می شود که در طول یک شب رصدی که آسمان را رصد می کنیم، برخی صورت های فلکی غروب کرده و صورت های فلکی جدیدی طلوع کنند.



3185



آنچه در آسمان می بینیم، با ساختار واقعی جهان خیلی تفاوت دارد. ما نیز مثل اخترشناسان عهد باستان، فقط تصویر دو بعدی جهان را روی یک کره می بینیم، ولی با دانش امروزی خود، پدیده‌ ها را بهتر توضیح می دهیم. مثلا هنگام کسوف، ظاهراً می بینیم که ماه روی خورشید را می ‌پوشاند و آسمان تاریک می‌ شود، ولی در واقع چنین اتفاقی روی نمی ‌دهد. زیرا یکی از آن ها، در بعد سوم فضا- یعنی عمق منظره ای که از آسمان دیده می شود، خیلی دورتر از دیگری قرار دارد. ما در آسمان عمق را حس نمی ‌کنیم، پس آن چه می بینیم، تصویر دو بعدی خورشید و ماه است. به همین ترتیب، دو ستاره که در آسمان نزدیک هم به نظر می‌ رسند، تقریباً هیچ وقت در فضا به هم نزدیک نیستند، مگر آن که واقعاً ستاره ‌های دوتایی یا ستاره‌ های عضو یک خوشه ستاره ‌ای باشند.



3298


اما چرا نمی ‌توانیم عمق آسمان را تشخیص دهیم و آن را دو بعدی و به شکل سطح یک کره می‌ بینیم؟


دلیل آن این است که چشم ما در تشخیص فاصله اجسام دور دچار مشکل می ‌شود؛ مثلاً فرض کنید که، در حال مشاهده چراغ های هواپیمایی در دوردست و بر فراز آسمان هستید، آیا در این حالت قادر خواهید بود فاصله هواپیما را به خوبی تخمین بزنید؟ خیر.

چشم انسان قابلیت تخمین فاصله های دور را ندارد و از طرفی می دانیم که ستارگان نیز در فاصله بسیار دوری از ما قرار دارند. هنگامی که مغز انسان در تشخیص فاصله ستاره ها دچار مشکل می‌شود، فرض می ‌کند که همه ستارگان در یک فاصله از ما قرار دارند! وقتی که فاصله ستارگان از ما مساوی فرض شود، آن‌ها را روی سطح یک کره خواهیم دید.


این کره فرضی، که رصد کننده در مرکز آن است، کره آسمان یا کره سماوی نامیده می‌شود. دایره افق، کره سماوی را به دو نیم‌کره تقسیم می‌کند. با آن که می ‌دانیم کره سماوی واقعاً وجود ندارد و ستاره ها و کهکشان ها در فضای بیکران پراکنده اند، اما باز هم این مفهوم ابتدایی را به کار می‌بریم تا به کمک آن منظره آسمان پرستاره را بشناسیم.


3299




اندازه‌گیری زاویه‌ها در کره سماوی





یکی از روش های صحیح و آسان برای یافتن موقعیت اجرام سماوی نسبت به یکدیگر استفاده از زوایا و نظایر آن ها است.



وقتی که فاصله دو جسم را روی کره آسمان بیان می‌کنیم، در واقع از فاصله زاویه‌ای آن‌ها صحبت می‌کنیم نه فاصله واقعی آن‌ها. اما فاصله زاویه‌ ای چیست؟ فرض کنید که دو ستاره را در آسمان رصد می ‌کنیم، اگر از هر کدام از این ستاره ‌ها خطی به خودمان رسم کنیم، آنگاه زاویه‌ ای تشکیل می‌ شود که راس آن خود ما هستیم. این زاویه را می ‌توان با روش‌ های مختلفی اندازه ‌گیری کرد و اندازه آن از 0 تا 180 درجه متغییر است.




برای مثال هنگامی که ‌می خواهیم نقطه شمال سماوی یا همان ستاره‌ قطبی را پیدا کنیم، از دو ستاره از صورت فلکی دب‌ اکبر یا همان ملاقه بزرگ آسمان استفاده می ‌کنیم. ستاره ‌های آلفا و بتای صورت فلکی دب اکبر که با نام ‌های دبه و مراق شناخته می ‌شوند و دو ستاره سر این ملاقه بزرگ آسمانی هستند. فاصله این دو ستاره از هم در آسمان، 5 درجه است. اگر این ستاره‌ ها را به هم وصل کرده و در جهت داخل ملاقه حدود 25 درجه یا به عبارتی، 5 برابر فاصله این دو ستاره امتداد دهیم، به ستاره‌ی قطبی خواهیم رسید.

برای اندازه گیری زاویه ‌ها در آسمان روش ‌های مختلفی وجود دارد. یک روش تقریبی استفاده از دست برای اندازه‌ گیری زوایا است؛ برای مثال، می‌ توانیم از مشت گره کرده خود در فاصله طول یک بازو استفاده کنیم. در این وضعیت قطر ظاهری مشت تقریباً 10 درجه است ( کسی که مشتش کوچک ‌تر است طول بازویش هم کوتاه ‌تر است و در نتیجه اندازه این زاویه برای همه افراد تقریباً 10 درجه است). به همین ترتیب می‌ توانیم آسمان را وجب کنیم و اندازه 1 وجب ما در حالتی که دست کاملا کشیده باشد، حدود 20 تا 25 درجه است. البته دقت داریم که این روش اندازه‌ گیری، تقریبی است و برای کارهای دقیق ‌تر، باید از ابزارهای مخصوص اندازه‌ گیری زوایا در آسمان استفاده کنیم.







3300






دستگاه های مختصات


تا به حال متوجه شدیم که آسمان بالای سر خود را به صورت یک کره می‌بینیم و به نظر می‌رسد که ستاره‌ها در این کره فرضی حرکت می‌کنند. همچنین متوجه شدیم که در کره آسمان، فاصله اجرام را با زاویه اندازه‌گیری می‌کنیم.



حال فرض کنید که در آسمان جسمی را دیده‌اید (مانند یک دنباله‌دار یا کهکشان) و می‌خواهید از طریق تلفن یا پیام جای آن را به دوست خود اطلاع دهید تا بتواند به رصد آن بپردازد. چه می‌کنید؟ یک راه، آدرس دادن از طریق اشکال ستاره‌ای خاصی در آسمان به نام صورت‌های فلکی است(برای آشنایی با صورت‌های فلکی به درس پنجم مراجعه کنید). اما آدرس دادن از طریق صور فلکی چندان دقیق و راحت نیست و تقریبی است. به روش دقیق‌تری برای آدرس‌دهی در آسمان نیاز داریم که برای کارهای علمی نیز قابل استفاده باشد.

قبل از پرداختن به آسمان و آدرس‌دهی در آن ، ببینیم به طور کلی از لحاظ ریاضی چطور جای نقاط را در صفحه یا فضا مشخص می‌کنیم؟ شاید با دستگاه‌های مختصات در صفحه آشنا باشید. برای نشان دادن جای نقاط در صفحه معمولا از دستگاه مختصات دکارتی یا همان X-Y معروف استفاده می‌کنیم. پس از انتخاب نقطه‌ای دلخواه در صفحه به عنوان مبدا و دو محور عمود بر هم به نام محورهای X و Y، می‌توان هر نقطه در صفحه را با دو مختصه طول(x) و عرض(y) نشان داد. مقادیر x و y بین مثبت بی‌نهایت تا منفی بی‌نهایت در یک صفحه نامتناهی ، متغییر است.


[/URL]http://up.avastarco.com/images/3cou5qfaxdt3tbf6ua7q.jpg (http://up.avastarco.com/images/3cou5qfaxdt3tbf6ua7q.jpg)


در روی سطح کره زمین و همچنین در کره آسمان نیز برای نشان دادن جای نقاط از مختصات استفاده می‌کنیم. اما شاید این ایهام برای شما پیش بیاید که سطح کره با یک صفحه مسطح فرق دارد و نمی‌توان به شیوه قبل دستگاه مختصاتی روی آن تعریف کرد که تصور درستی است. سطح کره ، یک سطح خمیده است و باید مختصات را به گونه‌ای متفاوت از صفحه صاف تعریف کنیم. برای این منظور طول‌ها را روی سطح کره با زوایا نشان می‌دهیم و به گونه‌ای جدید دستگاه‌های مختصات را تعریف می‌کنیم.



قبل از تعریف دستگاه‌های مختصات باید تعریف دو دایره مهم روی سطح کره را ارائه دهیم.


1- دایره عظیمه: دایره عظیمه به دایره‌ای گفته می‌شود که کره را به 2 قسمت مساوی تقسیم کند. مرکز این دایره بر مرکز کره منطبق است. به عبارت دیگر اگر صفحه‌ای صاف ، کره را به گونه‌ای قطع کند که از مرکز کره عبور کند، روی سطح کره ، یک دایره عظیمه ایجاد می‌کند.


2- دایره صغیره: هر دایره‌ای که روی کره عظیمه نباشد ، صغیره است. به عبارتی دایره‌ای که کره را به دو قسمت با حجم‌های نامساوی تقسیم کند یا دایره‌ای که مرکز آن بر مرکز کره منطبق نباشد.




[URL="http://up.avastarco.com/images/a9sb7ig836g5lqyaqzr.jpg"]http://up.avastarco.com/images/a9sb7ig836g5lqyaqzr.jpg (http://up.avastarco.com/images/a9sb7ig836g5lqyaqzr.jpg)



در ادامه با این دو مفهوم زیاد سر و کار خواهیم داشت. لازم به ذکر است که هر دایره عظیمه 2 قطب دارد که در واقع نقاطی هستند روی سطح کره و در دورترین فاصله ممکن از این دایره عظیمه. به عبارت دیگر اگر خطی بر صفحه دایره عظیمه عمود کنیم که از مرکز کره بگذرد، این خط سطح کره را در دو نقطه قطع می‌کند که قطب‌های دایره عظیمه هستند.


حال که با این مفاهیم اولیه آشنا شدیم، در ادامه به سراغ معرفی دستگاه‌های مختصات ، ابتدا در زمین و سپس در آسمان می‌پردازیم.


بر روی کره زمین از دستگاه مختصاتی استفاده می‌کنیم که کم و بیش برای همه آشناست و در آن، نقاط روی کره زمین بر اساس طول و عرض جغرافیایی مشخص می‌شوند. اما در آسمان دستگاه‌های مختصات مختلفی وجود دارد که بر حسب نیاز، از آنها به جای خود استفاده خواهیم کرد. این دستگاه‌ها عبارتند از:


1- دستگاه افقی (سمتی – ارتفاعی)



2- دستگاه استوایی (بعد - میلی)



3- دستگاه دایره‌البروجی (طول و عرض دایره‌البروجی)



4- دستگاه کهکشانی (طول و عرض کهکشانی)




در پستهای آینده به معرفی این دستگاه‌ها و کاربرد آنها خواهیم پرداخت.

[پیمان اکبرنیا]

پس از آشنایی با مبانی و انواع دستگاه‌های مختصات، به سراغ معرفی آنها می‌رویم. ابتدا از کره زمین شروع کرده و دستگاه مختصات تعریف شده روی زمین را بررسی می‌کنیم. هر نقطه روی کره‌ی زمین با دو مختصه جغرافیایی مشخص می‌شود: عرض و طول جغرافیایی. باید ببینیم که این مختصات چگونه تعریف می‌شوند.

کره زمین محوری دارد که در هر شبانه روز، یک دور حول آن می‌گردد. این محور سطح کره زمین را در دو نقطه که آن‌ها را قطب شمال و جنوب جغرافیایی می‌نامیم قطع می‌کند. اگر صفحه‌ای عمود بر این محور در نظر بگیریم که کره زمین را به دو نیمه سماوی تقسیم کند، از تقاطع این صفحه با سطح کره دایره عظیمه‌ای ایجاد می‌شود که آن را استوای زمین می‌خوانیم. به عبارت دیگر استوای زمین دایره‌ای عظیمه‌ای است که سطح زمین را به دو نمیکره شمالی و جنوبی تقسیم می‌کند. در تصویر زیر صفحه استوا و قطبین زمین را مشاهده می کنید:


[/URL]http://up.avastarco.com/images/0q4tus0haluqq9maexjb.gif (http://up.avastarco.com/images/0q4tus0haluqq9maexjb.gif)




استوای زمین دایره مهمی است که بر مبنای آن عرض جغرافیایی نقاط مختلف تعیین می‌شود اما پیش از تعریف عرض جغرافیایی، لازم است با دوایر عظیمه مهم دیگری نیز آشنا شویم. نقاط قطب شمال و جنوب کره زمین را در نظر بگیرید، اگر از این نقاط یک ‌نیم‌دایره عظیمه دلخواه رسم کنیم، به این نیم‌دایره‌ها نصف النهارهای زمینی می‌گوییم. نصف النهارهای زمینی از قطب شمال شروع شده و به قطب جنوب زمین می‌رسند.



حال به سراغ تعریف اولین مختصه جغرافیایی هر نقطه می‌رویم: عرض جغرافیایی(Latitude). از هر نقطه از کره زمین، یک نصف النهار می‌گذرد. عرض جغرافیایی عبارت است از فاصله زاویه‌ای آن نقطه تا استوای زمین، روی نصف النهار گذرنده از آن شهر. برای مثال، عرض جغرافیایی شهر تهران حدود 35.5 درجه است یعنی فاصله‌ زاویه‌ای شهر تهران تا استوا 35.5 درجه است.



عرض جغرافیایی بر حسب شمالی یا جنوبی بودن شهرها می‌تواند مثبت یا منفی یا به عبارتی شمالی و جنوبی باشد. برای نیمکره شمالی کره زمین عرض جغرافیایی از 0 تا 90+ درجه و برای نیمکره جنوبی عرض جغرافیایی از 0 تا 90- درجه تغییر می‌کند. در تصویر زیر، نمای برش خورده از کره زمین و عرض‌های جغرافیایی مختلف در آن را می‌بینید:



http://up.avastarco.com/images/kbmwz4l9yujjlp8scr1i.jpg (http://up.avastarco.com/images/kbmwz4l9yujjlp8scr1i.jpg)




مختصه بعدی، طول جغرافیایی(Longitude) است. برای تعیین طول جغرافیایی هر نقطه باید ابتدا یک مبدا برای طول جغرافیایی مشخص کنیم. نصف‌النهاری که در کره زمین به عنوان مبدا طول جغرافیایی در نظر گرفته می‌شود، نصف‌النهار گرینویچ یا مبدا است. طول جغرافیایی عبارت است از زاویه بین صفحه نصف‌النهار هر نقطه با نصف‌النهار مبدا که در دو جهت شرقی و غربی اندازه‌گیری می‌شود. به عبارت دیگر نصف النهار مبدا زمین را به دو نیمکره شرقی و غربی تقسیم می‌کند. اگر از نصف النهار گرینویچ به سمت شرق حرکت کنیم طول جغرافیایی از 0 تا 180 درجه شرقی افزایش می‌یابد. در جهت غرب نیز به همین ترتیب طول جغرافیایی از 0 تا 180درجه غربی افزایش می‌یابد. در تصویر زیر نصف النهارها و طولهای جغرافیایی مختلف را مشاهده می کنید:



http://up.avastarco.com/images/8qgfmno94qtuqg47xg.jpg (http://up.avastarco.com/images/8qgfmno94qtuqg47xg.jpg)




برای مثال طول جغرافیایی تهران تقریبا 51.5 درجه شرقی است. یعنی زاویه بین صفحه نصف‌النهاری تهران و گرینویچ، 51.5 درجه در جهت شرق کره زمین است. حال می‌توانیم بگوییم که با دو مختصه طول و عرض جغرافیایی، می‌توان مکان هر نقطه را روی سطح زمین مشخص کرد. البته اینجا اثر ارتفاع نقاط از سطح دریا را لحاظ نکرده و در واقع سطح زمین را صاف فرض می‌کنیم. در تصویر زیر یک نقطه را به همراه طول و عرض جغرافیایی آن می بینیم:



[URL="http://up.avastarco.com/images/a2appsooolgrh2opsn2q.jpg"]http://up.avastarco.com/images/a2appsooolgrh2opsn2q.jpg (http://up.avastarco.com/images/a2appsooolgrh2opsn2q.jpg)




برای مشخص کردن جای ستاره‌ها در کره آسمان نیز از مختصات‌هایی شبیه به مختصات زمینی استفاده می‌کنیم که در پست‌های آینده به آن‌ها می‌پردازیم.

[پیمان اکبرنیا]

خب دوستان می‌رسیم به تعریف و بررسی اولین دستگاه مختصات آسمانی: دستگاه مختصات افقی (یا سمتی- ارتفاعی). در این دستگاه مختصات، محل ناظر در کره زمین نقش مهمی ایفا می‌کند و به عبارتی اعداد و قراردادهای مورد استفاده در این دستگاه، به محل ناظر در کره زمین بستگی دارد. اگر کره‌ی آسمان را طوری در نظر بگیریم که مرکز آن ناظر باشد و دور تا دور وی را دایره عظیمه‌ای به نام افق فرا گرفته باشد، می‌توانیم از دستگاه مختصات افقی استفاده کنیم.



فرض کنید در نقطه‌ای دور افتاده در یک کویر مسطح زیر آسمانی پر ستاره ایستاده‌اید. اگر زمین اطراف خود را نگاه کنید و این نگاه را تا دوردست‌ها ادامه دهید، حس می‌کنید در جایی، آسمان و زمین به هم می‌رسند. به این منحنی افق می‌گویند.



تعریف علمی افق: به طور علمی می‌توان این گونه تعریف کرد که افق، صفحه‌ای است که در محل قرار گیری ناظر، بر سطح کره زمین مماس است. اگر این صفحه را امتداد دهیم تا کره سماوی را در یک دایره عظیمه قطع کند، به آن دایره عظیمه در آسمان افق می‌گوییم. هرچه در قسمت بالایی این دایره باشد، در آسمان قابل مشاهده است (در نیمکره‌ای قرار دارد که آن را می‌بینیم) و هرچه پایین افق باشد قابل مشاهده نیست(نیمکره‌ای از آسمان که نمی‌بینیم).



هنگامی که جسمی طلوع می‌کند، از قسمت غیر قابل مشاهده به قسمت قابل مشاهده حرکت کرده است یا به عبارتی از افق بالا آمده است. و وقتی جسمی غروب کند از قسمت قابل مشاهده به قسمت غیر قابل مشاهده می‌رود و از دید ناظر ناپدید می‌شود.



تعریف سرسو (سمت الراس) : نقطه‌ای روی کره‌ی سماوی که به طور قائم بالای سر ناظر است را سرسو یا Zenith گوییم با Z نشان می‌دهیم. به عبارت دیگر فرض کنید چوبی را به طور قائم در زمین فرو کرده‌اید، امتداد این چوب در کره آسمان به نقطه سرسو می‌رسد.



[/URL]http://up.avastarco.com/images/zt0znfe9xb673byr22xj.jpg (http://up.avastarco.com/images/zt0znfe9xb673byr22xj.jpg)




پا سو (سمت القدم) : به نقطه‌ای روی کره‌ی سماری که به طور قائم زیر پای ناظر است را پاسو یا Nadir گوییم. این نقطه هیچگاه دیده نمی‌شود و فرضی است. اگر زیر پایمان را سوراخ کرده و تا آن سوی کره زمین امتداد دهیم و به کره آسمان برسیم، پا سو را خواهیم دید.



تعریف دایره‌ی عمودی : به نیم دایره‌های عظیمه‌ای گفته می‌شود که از سرسو تا پاسو کشیده شده‌اند و بر دایره‌ی عظیمه افق عمود هستند. این نیم دایره‌ها شبیه به نصف النهارهای زمینی هستند با این تفاوت که از سرسو به پا سو کشیده شده و در کره آسمان هستند(به جای کره زمین).



پای عمود : به محل برخورد دایره‌ی عمودی با افق گفته می‌شود.



حال که با تعاریف اولیه آشنا شدیم، برویم به سراغ مختصه‌های مورد استفاده در دستگاه سمتی ارتفاعی. در این دستگاه از مختصات سمت و ارتفاع برای نشان دادن اجرام آسمانی استفاده می‌کنیم.



تعریف ارتفاع : زاویه‌ی بین جسم تا پای عمود روی دایره‌ی عمودی جسم را ارتفاع می‌گویند. ارتفاع یک ستاره را با h یا Alt نمایش می‌دهند. شاید به صورت راحت‌تر بتوان گفت زاویه بین جسم تا افق ارتفاع است. یعنی وقتی جسمی روی افق باشد ارتفاع آن صفر درجه است و هر چه بیشتر از افق فاصله بگیرد ارتفاع آن افزایش می‌یابد تا به سمت الراس برسد. ارتفاع نقطه سمت الراس 90 درجه است. اگر جسمی زیر افق باشد می‌توان ارتفاع آن را مقداری منفی در نظر گرفت.



تعریف سمت: به فاصله‌ی زاویه‌ای پای عمود جسم تا شمال جغرافیایی سمت می‌گویند. سمت را با A یا AZ نمایش می‌دهند. سمت از شمال به سمت شرق تا پای عمود جسم سنجیده می‌شود. برای مثال سمت نقطه شمال 0، سمت نقطه شرق 90، سمت نقطه جنوب 180 و سمت نقطه غرب 270 درجه است.



[URL="http://up.avastarco.com/images/1rs0suepb2lelev3ca0w.jpg"]http://up.avastarco.com/images/1rs0suepb2lelev3ca0w.jpg (http://up.avastarco.com/images/1rs0suepb2lelev3ca0w.jpg)




مثلا اگر سمت جسمی 120 درجه و ارتفاع آن 30 درجه باشد برای یافتن آن به این صورت عمل می‌کنیم:

از سمت شمال جغرافیایی حرکت کرده و روی افق به اندازه 120 درجه به سمت شرق می‌رویم، سپس از افق 30 درجه به سمت سرسو بالا رفته و جسم را پیدا می‌کنیم. به همین راحتی! مثلا در شکل بالا احتمالا زاویه سمت حدود 120 درجه و ارتفاع نیز حدود 45 درجه است.




اگر سوالی بود در تاپیک پرسش و پاسخ نجومی (http://forum.avastarco.com/forum/showthread.php?23-%D9%BE%D8%B1%D8%B3%D8%B4-%D9%88-%D9%BE%D8%A7%D8%B3%D8%AE-%D9%86%D8%AC%D9%88%D9%85%DB%8C) مطرح کنید :)

[پیمان اکبرنیا]

پس از بررسی دستگاه‌‌ مختصات افقی به سراغ دستگاه مختصات استوایی می‌رویم. پیش از معرفی دستگاه مختصات استوایی باید بدانیم لزوم استفاده از آن چیست؟ اصلا چرا در آسمان از دستگاه‌های مختصات مختلف استفاده می‌شود؟ چرا همانند زمین تنها از یک دستگاه مختصات مرجع استفاده نمی‌کنیم؟



پاسخ به این سوال را باید در کاربردهای متفاوت دستگاه‌های مختصات مختلف دانست. فرض کنید در حال رصد آسمان هستید و دنباله‌داری را در نقطه‌ای از آسمان رصد می‌کنید و می‌خواهید مکان آن در آسمان را به دوست خود که در نزدیکی شما زندگی می‌کند گزارش کنید تا او هم بتواند دنباله‌دار را رصد کند. می‌توانید به او بگویید در همان لحظه به آسمان نگاه کند و دنباله‌دار را در سمت 135 درجه و ارتفاع 30 درجه ببیند. اما اگر دوست شما در نزدیکی شما نبود چه؟ اگر می‌خواستید مکان دنباله‌دار را به فردی در کشوری دیگر گزارش دهید چه می‌کردید؟ افق افراد در مکان‌ها و زمان‌های مختلف یکسان نیست و به همین دلیل نمی‌توان از دستگاه افقی به عنوان دستگاهی مشترک و جهانی استفاده کرد. نیاز به دستگاهی جهانی داریم.



یکی از دستگاه‌های پرکاربرد در نجوم دستگاه مختصات استوایی است. این دستگاه بسیار شبیه به دستگاه مختصات زمینی (طول و عرض جغرافیایی) است با این تفاوت که در آسمان تعریف می‌شود. اما چگونه؟ فرض کنید کره زمین را باد کنیم تا به کره آسمان برسد، در این صورت دستگاهی مختصاتی شبیه به دستگاه زمینی روی کره آسمان خواهیم داشت. بهتر از از تعریف‌های پایه و اساسی شروع کنیم:



قطب شمال سماوی: که آن را با نمادهای NCPیا P نشان می‌دهند اینگونه تعریف می‌شود: اگر محور دوران زمین به دور خود (محور قطبی) را از سمت شمال امتداد دهیم تا کره‌ی آسمان را در یک نقطه قطع کند به محل تقاطع، قطب شمال سماوی می‌گوییم. در نزدیکی قطب شمال سماوی، ستاره‌ای نسبتا پرنور وجود دارد که به آن ستاره قطبی می‌گوییم و راستای شمال را نشان می‌دهد.



قطب جنوب سماوی: که آن را با نمادهای Qیا SCP نشان‌ می‌دهند اینگونه تعریف می‌شود: به طور مشابه با تعریف قطب شمال سماوی اگر محور دوران زمین را از سمت جنوب امتداد دهیم تا کره‌ی آسمان را قطع کند به محل تقاطع آن دو، قطب جنوب سماوی می‌گوییم.



قطب‌های شمال و جنوب سماوی همانند قطب‌های شمال و جنوب کره زمین هستند.



استوای سماوی: فرض کنید استوای زمین را در صفحه‌اش امتداد دهیم تا به کره آسمان برسیم، به تصویر استوای زمین بر روی کره‌ی آسمان، استوای سماوی گفته می‌شود که همانند استوای زمین یک دایره عظیمه است. قطب‌های این دایره‌ی عظیمه همان قطب شمال سماوی و قطب جنوب سماوی است.


[/URL]http://up.avastarco.com/images/mg36jpt0yik9znf6pmwu.gif (http://up.avastarco.com/images/mg36jpt0yik9znf6pmwu.gif)

استوای زمین، استوای آسمان و قطبهای شمال و جنوب زمینی و سماوی در این شکل نشان داده شده‌اند





نصف النهار سماوی: به کمان‌هایی گفته می‌شود که نیمی از دایره عظیمه هستند و از قطب شمال سماوی به قطب جنوب سماوی کشیده شده است. (همانند نصف النهارهای زمینی)


http://up.avastarco.com/images/azyfeljklrmbpot6rj6.gif (http://up.avastarco.com/images/azyfeljklrmbpot6rj6.gif)

نصف النهارهای سماوی از یک قطب سماوی شروع شده و به قطب دیگر می‌روند.




حال که با تعاریف اولیه در این دستگاه آشنا شدیم، می‌توانیم با مختصه‌های این دستگاه آشنا شویم. در این دستگاه نیز مانند سایر دستگاه‌های کروی به دو مختصه نیاز داریم که شبیه به مختصه‌های زمینی هستند، با نام‌های میل و بعد.



1- میل: زاویه میل یا Declination که آن را با نماد یونانی دلتا (δ) نمایش می‌دهند به این صورت تعریف می‌شود. میل عبارت است از فاصله زاویه‌ای هر جرم تا استوای سماوی. برای به دست آوردن میل یک ستاره در آسمان چنین عمل می‌کنیم، ابتدا نصف النهار سماوی گذرنده از ستاره را در نظر می‌گیریم. روی این نصف النهار، میل ستاره برابر است با اندازه کمان بین ستاره تا استوای سماوی. بنابر این میل ستاره‌هایی که روی استوای سماوی قرار دارند برابر با صفر است و میل قطب شمال سماوی برابر با 90+ درجه و میل قطب جنوب سماوی برابر با 90- درجه است. میل هر ستاره‌ای در آسمان می‌تواند عددی بین 90+ تا 90- درجه باشد.


http://up.avastarco.com/images/7v3hbnn02r5c6xvuo14.gif (http://up.avastarco.com/images/7v3hbnn02r5c6xvuo14.gif)

در این تصویر به عنوان نمونه دوایر با بعد صفر (استوا) و مثبت و منفی 45 درجه نمایش داده شده است.




2- بُعد: زاویه بعد یا Right Ascension را معمولا با نماد یونانی آلفا(α) نشان می‌دهند. برای تعریف زاویه بعد به یک نصف‌النهار مبدا نیاز داریم (همانند مبدا طول جغرافیایی در زمین که نصف‌النهار گرینویچ است). نصف‌النهار مبدا در آسمان به کمک یک نقطه‌ی معروف تعریف می‌شود. به این نقطه، نقطه‌ اول حَمَل می‌گویند. نقطه‌‌ی اول حمل نقطه‌ای است که خورشید در اولین روز هر سال خورشیدی (اول فروردین) در آنجا قرار دارد. در این هنگام میل خورشید صفر است و خورشید روی استوای سماوی قرار دارد. نصف‌النهار گذرنده از این نقطه را نصف‌النهار مبدا سماوی می‌نامند.


حال بعد را به راحتی تعریف می‌کنیم. بعد عبارت است از زاویه بین نصف‌النهار جسم سماوی و نصف النهار مبدا سماوی که در جهت شرق اندازه‌گیری می‌شود. بعد هر جسم سماوی می‌تواند عددی بین 0 تا 360 درجه باشد. بعد خورشید در روز اول فروردین صفر، در روز اول تیر تقریبا 90 درجه، در روز اول مهر تقریبا 180 درجه و در روز اول دی تقریبا 270 درجه است.


[URL="http://up.avastarco.com/images/aunbsjtxh0zqahtbgm4q.gif"]http://up.avastarco.com/images/aunbsjtxh0zqahtbgm4q.gif (http://up.avastarco.com/images/aunbsjtxh0zqahtbgm4q.gif)





در این تصویر بعد و میل یک جسم دلخواه آسمانی با فلشهای آبی نمایش داده شده است.


اکنون می‌توان مکان هر نقطه را در آسمان به کمک دو مختصه میل و بعد مشخص کرد. خوبی این دستگاه مختصات این است که با چرخش زمین در مرکز آسمان، جای اجرامی مثل ستاره‌ها در این دستگاه تغییر نمی‌کند چون این دستگاه به کره آسمان متصل و فیکس شده است و لذا می‌توان از آن به عنوان مرجعی برای آدرس دادن جهانی ستاره‌ها استفاده کرد :)



در قسمت بعد به ارتباط بین دستگاه‌های مختصات افقی و استوایی و حرکت اجرام در آسمان می‌پردازیم.