Das äquatoriale Koordinatensystem ist nicht zu kompliziert. Für Neueinsteiger erscheint dies jedoch zunächst eher einschüchternd.
Gibt es eine einfache Möglichkeit, dies zu erklären?
Ein in den Himmel projiziertes System
Stellen Sie sich vor, alle Sterne sind auf die Innenseite einer großen Kugel gemalt, und Sie befinden sich in der Mitte der Kugel. Der imaginäre Ball heißt Himmelskugel. Wenn die Erde nicht die untere Hälfte Ihrer Sicht blockiert und die Sonne den blauen Himmel nicht so hell erscheinen lässt, können Sie die Sterne in jede Richtung betrachten.
Erstens lässt die Rotation der Erde die imaginäre Kugel der Sterne erscheinen, um sich um den Himmel zu bewegen. Wenn Sie (in der nördlichen Hemisphäre) mit dem Kopf nach Norden auf dem Rücken liegen, gleiten die Sterne langsam von links nach rechts vorbei. Es gibt jedoch zwei Punkte, an denen sich die Sterne scheinbar nicht zu bewegen scheinen: Diese beiden Punkte befinden sich direkt über dem Nord- und Südpol der Erde. Diese beiden in den Himmel projizierten Punkte werden als Nord- und Südpol bezeichnet.
Als nächstes wird der Äquator der Erde in den Himmel projiziert und als Himmelsäquator bezeichnet.
Schließlich erfordert das Sortieren der Ost-West-Position (dh von links nach rechts, wenn Sie sich auf den Rücken legen und nach Norden gehen) eine willkürliche Auswahl: Es gibt unendlich viele Kreise, die man sich vorstellen kann, am Himmel zu zeichnen. (Zum Beispiel kleine Kreise von der Größe des Mondes und viele viel größere Kreise.) Der größte Kreis, den Sie zeichnen können, wird als "großer Kreis" aus der Geometrie bezeichnet. Zeigen Sie auf den Himmelsnordpol (weit über und hinter Ihrem Kopf, wenn Sie in der nördlichen Hemisphäre nach Süden blicken) und ziehen Sie eine Linie direkt nach Süden zum Horizont, dann unter Ihren Füßen durch den Himmelssüdpol und wieder nach Norden Himmlischer Pol. Sie haben gerade einen Großkreis durch die Himmelspole gezogen, um die Himmelssphäre herum.
Aber dieser Große Kreis ist nur einer von unendlich vielen ähnlichen. Man könnte am Himmelsnordpol beginnen und einen Großkreis ein wenig nach links oder rechts zeichnen. Die Astronomen haben also einen bestimmten Großkreis ausgewählt und eine Seite dieses Kreises als "Null Grad" bezeichnet - oder "wir werden von hier aus Winkel messen."
Wie nutzen wir dieses System?
"rechter Aufstieg" wird nach rechts gemessen (von links nach rechts, wenn Sie in der nördlichen Hemisphäre nach Süden blicken), und zwar ausgehend von der Hälfte des gewählten Großkreises von null Grad. Bei einem richtigen Aufstieg kann man also die entsprechende Hälfte eines großen Kreises finden. Für einen bestimmten Aufstieg haben Sie die Hälfte des Kreises vom nördlichen zum südlichen Himmelspol ausgewählt. (Dies wird eine Linie gleicher Länge genannt.)
"Deklination" wird vom Himmelsäquator aus gemessen. Der Himmelsäquator schneidet durch die Mitte Ihrer Längengradlinie. Vom Himmelsäquator sind es 90 ° nach Norden (+) zum Himmelsnordpol und 90 ° nach Süden (-) zum Himmelssüdpol. Wir können also von + 90 ° (nach Norden) bis -90 ° (nach Süden) entlang dieser Längengradlinie vom Himmelsäquator aus messen. (Lassen Sie sich nicht durch "positive Deklinationen" verwirren; 45 ° der Deklination sind vom Himmelsäquator aus nach Norden gerichtet.)
Beachten Sie, dass das System weder von Ihrer Position auf der Erde noch von der Tageszeit abhängt. Wenn Sie einen richtigen Aufstieg und eine Deklination haben, haben Sie einen eindeutigen Punkt auf der Himmelssphäre. Das System ist eigentlich sehr einfach, aber die Rotation (Tageszeit) der Erde und der geografische Standort müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Was ist gerade über meinem Kopf?
Blicken Sie nach Süden (wenn Sie sich auf der Nordhalbkugel befinden). Wie groß ist Ihr Breitengrad - geografisch gesehen, wie weit sind Sie vom Erdäquator entfernt? Wenn Sie 40 ° nach Norden sind, liegt die himmlische Neigung von 40 ° nach Norden direkt über Ihrem Kopf. Die Neigung von 50 ° ist 10 ° weiter nördlich von direkt über Ihrem Kopf usw. Aber für jede Neigung haben Sie einen Kreis von Punkten am Himmel, die alle dieselbe Neigung haben. Der Kreis ist um die Himmelspole zentriert. Wenn sich die Erde dreht, scheint sie sich langsam über ihnen zu drehen. Hinweis: Wenn Sie sich am Äquator befinden, ist dieser Kreis nur der Himmelsäquator, und es ist ein großer Kreis. Wenn Sie sich einer der Stangen nähern, wird der Kreis kleiner. Die Pole dieses Kreises kollabieren zu einem Punkt.
Richtiger Aufstieg muss man einfach nachschlagen. Diese willkürlich gewählte Null-Grad-Linie scheint sich jeden Tag auf der Erde um den Himmel zu drehen. Im Laufe eines Jahres sorgt die Umlaufbahn der Erde um die Sonne für eine weitere sichtbare Wendung des Himmels. (Was ist mitten im Winter über dir, ist mitten im Sommer direkt unter deinen Füßen!) Es gibt also einen Versatz - welcher richtige Aufstieg ist an diesem Tag um Mitternacht über dir und wie weit (in Stunden) sind wir gerade von Mitternacht entfernt? Wenn Sie diese beiden kombinieren, können Sie jederzeit und zu jedem Zeitpunkt herausfinden, was über Right Ascension liegt.
(Potentielle Redakteure: Ich habe absichtlich keine Akronyme für NCP, RA usw. verwendet, da dies das Erlernen dieses Materials erschwert.)
Das äquatoriale Koordinatensystem ist dem auf einem Globus oder auf Karten verwendeten System sehr ähnlich. Um einen Punkt auf einer Kugel oder einem Globus festzulegen, benötigen Sie nur zwei Zahlen. Dies sind die Längen- und Breitengrade.
Auf einer Erdkugel gibt es Längengrade von -180º bis + 180º und Breitengrade von -90º bis + 90º. Der Südpol liegt bei -90º, der Nordpol bei + 90º.
Der Himmel benutzt dasselbe System, das auf die imaginäre Himmelssphäre projiziert wird. Der Äquator des Himmels befindet sich an derselben Position wie der Äquator der Erde. Nur auf die (unendlich große) Himmelskugel projiziert. Sie können viele sehr schöne Bilder davon im Web finden.
Da sich jedoch die Erde dreht, würde sich auch das Koordinatensystem des Himmels drehen, wenn es nur eine synchronisierte Projektion wäre. Jeder Stern hätte also eine Koordinate, die von der Tageszeit abhängt!
Um dies zu lösen, wird das Äquatorialkoordinatensystem auf den Äquinoktiumspunkten fixiert. Da die Erde geneigt ist, hat die Sonnenfinsternis (dh die Erdumlaufbahn um die Sonne) zwei Schnittpunkte mit dem Äquator des Himmels. Dies sind die Äquinoktiumspunkte. Die Sonne steht dort im Frühling und Herbst, wenn Tag und Nacht gleich lang sind. Diese Punkte auf der Himmelskugel sind relativ fest und eignen sich gut zum Fixieren des Koordinatensystems.
Das Koordinatensystem des Himmels verwendet nicht die Gradnotation für Längen- und Breitengrad. Stattdessen verwenden wir die Begriffe Right Acension (dh Länge), die von 0 Uhr bis 24 Uhr reichen und einem Tag auf der Erde ähneln. Und die andere ist die Deklination (dh der Breitengrad), die von -90º bis + 90º reicht. Dies ähnelt dem traditionellen Koordinatensystem der Erde.
So kann jedem Fixstern eine tages- oder jahreszeitunabhängige Koordinate am Himmel zugeordnet werden. Zum Beispiel hat der Stern Sirius (α CMa) die folgenden Koordinaten:
RA 06h 45m 08.9173s Dec −16 ° 42 ′ 58.017 ″
Diese können in computergesteuerte Teleskophalterungen programmiert werden, die dann den Stern finden und verfolgen können, während er sich mit der Erdrotation bewegt.
Dies ist eine ziemlich vereinfachte Erklärung. Man sollte sich über äquatoriale Montierungen für Teleskope informieren, die dieses Koordinatensystem auf sehr elegante Weise nutzen.
Der einfachste Weg, sich Äquatorialkoordinaten vorzustellen, besteht darin, Längen- und Breitengrade (das geografische Koordinatensystem, das wir normalerweise in der Schule lernen) in den Weltraum auszudehnen. Der Erdäquator wird zum himmlischen Äquator und der Nord- und Südpol zum himmlischen Nord- bzw. Südpol. Auf diese Weise können Sie auf relativ einfache Weise die Position eines Objekts im Raum beschreiben.
Jeder Ort wird durch ein Koordinatenpaar beschrieben:
1) Deklination (dec), gemessen in Grad (-90 für den südlichen Himmelspol, 0 für den Himmelsäquator und +90 für den nördlichen Himmelspol). Teilgrade werden normalerweise in Minuten (') und Sekunden (' ') angegeben. Stellen Sie sich die Deklination als Breitengrad vor.
2) Right Ascension (RA), die normalerweise in Stunden, Minuten und Sekunden gemessen wird. Stellen Sie sich dies als terrestrische Länge vor, die sich in den Weltraum erstreckt. Dann ist die Messung in Stunden etwas sinnvoller (Zeitzonen). Sie können es auch in Grad messen, wobei 1 Stunde 15 Grad entspricht. Die RA wird von dem Punkt an gemessen, an dem die Sonne den himmlischen Äquator am März-Äquinoktium (in Fisch) überquert.