Các hệ tọa độ trên thiên cầu

[duylp8686]

Do hiên tượng nhật động nên các thiên thể không đứng yên trên Thiên cầu. Do vậy, chúng ta cần một cái gì đó để có thể chỉ ra chính xác vị trí của một thiên thể giống như việc chúng ta xác định tọa độ địa lý của một điểm trên mặt đất. Trước yêu cầu này, một loạt các hệ tọa độ cho Thiên cầu đã được các nhà thiên văn xây dựng nhằm thuận tiện hơn cho việc quan sát cũng như nghiên cứu. Dưới đây mình xin trình bày một số hệ tọa độ thông dụng trong quan sát

HỆ TỌA ĐỘ ĐƯỜNG CHÂN TRỜI

Khái niệm đường chân trời là một khái niệm đã quá quen thuộc với hầu hết mọi người. Đường chân trời (Horizon) là một đường tưởng tượng phân chia ranh giới giữa bầu trời và mặt đất khi chúng ta đứng nhìn trong một vùng rộng lớn trên mặt đất. Tuy nhiên, trước tốc độ đô thi hóa ở Việt Nam ngày nay, đường chân trời ngày nay dàn dần chỉ còn là một khái niệm trong sách vở và phim ảnh.
Bây giờ bạn hãy bước ra ngoài trời và tưởng tượng về hệ tọa độ này nhé. Đây là hệ tọa độ đơn giản nhất nên sẽ chúng ta cũng sẽ dễ dàng tưởng tượng thôi.
Hay tưởng tượng rằng dọc theo cơ thể bạn xuất hiện 1 đường thẳng kéo dài về 2 phía đỉnh đầu và chân, hai đường thẳng này chạy mãi và sẽ cắt thiên cầu tại hai điểm. Giao điểm của thiên cầu với đường thẳng phía đỉnh đầu gọi là THIÊN ĐỈNH (Zenith – Z), giao điểm của thiên cầu với đường thẳng phía chân bạn là THIÊN ĐỂ (Nadir – Z’). Vì đường ZZ’ xuất phát từ cơ thể bạn nên nó luôn đi theo bạn nên dù đứng ở vị trí mọi người cũng không phải lo rằng không đứng được đúng vào đường ZZ’

Trung tuyến trời (Meridian Celestial) một khái niệm xa lạ tuy nhiên không quá khó hiểu, nó chẳng qua là một đường tròn tưởng tượng chạy trên thiên cầu đi qua bốn điểm là cực Bắc B, cực Nam N, thiên đỉnh Z và thiên để Z’. Phần kinh tuyến đi qua Z được gọi là KINH TUYẾN TRÊN vì nó ở bên trên đỉnh đầu người quan sát. Phần kinh tuyến đi qua Z’ được gọi là KINH TUYẾN DƯỚI vì nó ở dưới chân người quan sát khi quan sát bằng kính thiên văn.
Bây giờ thì chúng ta quay trở lại với việc xác định tọa độ của một thiên thể theo hệ tọa độ này nào. Hệ tọa độ đường chân trời (Horizon Coordinate System hay Alt – Az System ) là hệ tọa độ sử dụng hai giá trị góc là Alt và Az để xác định vị trí của một thiên thể. Để đơn giản cho việc quan sát các bạn hãy tạm quên đi phần thiên cầu dưới chân mình, tập trung vào phần thiên cầu phía trên nhé.
Giả sử bây giờ chúng ta cần xác định vị trí của ngôi sao S trên hình vẽ (S’ là giao điểm của cung ZS với đường chân trời khi ta kéo dài cung này ra).

Alt là viết tắt của từ Altitude ( góc SOS’ trên hình vẽ ) là góc đo độ cao của thiên thể S so với đường chân trời khi người quan sát đứng tại vị trí O.
Người ta quy ước Alt khi các thiên thể nằm tại đường chân trời bằng 0 độ và tại thiên đỉnh Z bằng 90 độ ( thiên đỉnh Z là điểm tưởng tượng trên Thiên cầu nằm ngay trên đỉnh đầu người quan sát) và giá trị Alt của một thiên thể nằm trong khoảng [ 0; 90 độ ]. Vì vậy, khi một thiên thể đi từ đường chân trời lên phía thiên đỉnh giá trị Alt của nó sẽ tăng, khi vượt qua thiên đỉnh và đi xuống dưới đường chân trời giá trị Alt của nó lại giảm.

Az là viết tắt của từ Azimuth ( góc BOS’ trên hình vẽ ) là góc dùng đo độ lệch hướng của thiên thể S so với hướng Bắc khi người quan sát đứng tại vị trí O.
Người ta quy ước Az của một thiên thể nằm tại đúng hướng Bắc là bằng 0 độ, nằm đúng hướng Đông là 90 độ, nằm đúng hướng Nam là 180 độ và nằm đúng hướng Tây là 270 độ. Giá trị Az của một thiên thể nằm trong khoảng [0 độ ; 360 độ].

Ưu điểm của hệ tọa độ này là thuận tiện và dễ dàng sử dụng trong quan sát. Tuy nhiên, do nhật động nên các thiên thể liên tục thay đổi vị trí trên bầu trời do đó các giá trị Alt và Az liên tục thay đổi. Hơn nữa, tại mỗi nơi khác nhau. các giá trị Alt và Az của một thiên thể tại cùng một thời điểm. Một người tại Hà Nội sẽ thấy sao Mộc có Alt và Az hoàn toàn khác so với một người tại TP. Hồ Chí Minh trong cùng một thời điểm quan sát. Do đó, sử dụng hệ tọa độ đường chân trời cho ghi chép và nghiên cứu sẽ rất bất tiện ( ta cần phải ghi rõ các giá trị Alt, Az ; thời gian quan sát và địa điểm quan sát ).

View more random threads:

• Quan sát nguyệt thực một phần rạng sáng 26/4/2013
• Các cấp sao!
• Đón xem nguyệt thực một phần ở Việt Nam đêm ngày 7/8 rạng sáng ngày 8/8/2017
• Đón xem nguyệt thực toàn phần ở Việt Nam vào ngày 4/4/2015.
• Thực nghiệm quan sát tiểu hành tinh Eros để tính toán kích thước Hệ Mặt Trời
• Kỹ năng ngắm sao !!!
• Năm Tỵ nói chuyện rắn trong đời sống và thiên văn học
• Mưa sao băng η–Aquarids (ETA) 2011
• Đón xem mưa sao băng Leonid cực đại vào đêm 17 rạng sáng 18.
• Cùng nhau ngắm mưa sao băng Perseids tháng 8/2015

[nguyenmanh]

Hệ tọa độ xích đạo

Như đã nêu ở trên, hệ tọa độ đường chân trời tuy có thuận lợi cho quan sát tuy nhiên lại rất bất tiện cho việc ghi chép và nghiên cứu. Do đó, các nhà thiên văn đã xây dựng một hệ tọa độ không phụ thuộc vào thời gian cũng như địa điểm quan sát. Có hai loại tọa độ xích đạo, nhưng do tính không thông dụng của hệ tọa độ xích đạo I trong quan sát nên mình xin phép chỉ giới thiệu của hệ tọa độ xích đạo loại II.

Hệ tọa độ xích đạo II ( Equaltorial Coordinate System II ) sử dụng hai giá trị góc là độ lên thẳng RA và Dec để xác định vị trí của thiên thể S.
Để xác định được hai giá trị RA và Dec của một thiên trước hết ta cần xác định được hai mốc là Xích đạo trời và điểm Xuân phân.
1. Xích đạo trời ( Equator ) là hình chiếu của xích đạo Trái Đất lên trên Thiên cầu, chia Thiên cầu thành hai nửa là Thiên cầu Bắc (Northern Celestial Hemisphere) và Thiên cầu Nam (Southern Celestial Hemisphere).

2. Hoàng đạo ( đường chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trên Thiên cầu ) và Xích đạo trời cắt nhau tại hai điểm là Xuân phân V ( Vernal Equinox) và Thu phân A ( Autumnal Equinox). Xuân phân là điểm mà Mặt Trời giao với Xích đạo trời khi nó đi từ Thiên cầu Nam lên Thiên cầu Bắc và Thu phân là giao điểm của Mặt Trời khi nó đi từ Thiên cầu Bắc xuống Thiên cầu Nam.

Từ đây ta xác định được hai giá trị RA và Dec như sau:

1. RA ( Right Ascension) độ lên thẳng hay xích kinh (góc VOH - ký hiệu α) là khoảng cách góc giờ từ thiên thể S tới Điểm Xuân phân theo chiều ngược với chiều nhật động ( tức là từ Tây sang Đông ). Đơn vị đo là giờ ( h). Giá trị xích kinh nằm trong khoảng [0h ; 24h]. Đường kinh tuyến đi qua điểm Xuân Phân có Xích kinh là 0h.

2. Dec ( Declination) độ lêch hay xích vĩ (góc SOH - ký hiệu δ) là khoảng cách góc từ thiên thể S tới Xích đạo trời. Đơn vị đo là giờ. Những thiên thể nằm trên thiên cầu Bắc có 0⁰ < δ ≤ 90⁰, các thiên thể nằm trên thiên cầu Nam có Xích vĩ -90⁰ ≤ δ < 0⁰ và các thiên thể nằm trên Xích đạo trời có Xích vĩ bằng 0 độ.

Do vòng nhật động của các thiên thể luôn song song so với Xích đạo trời. Cộng với việc, điểm Xuân phân di chuyển trên Thiên cầu do nhật động nên giá trị xích kinh và xích vĩ của một thiên thể không thay đổi cả về thời gian lẫn vị trí quan sát (điều này chỉ đúng trong một khoảng thời gian, sẽ đề cập sau). Việc này rất thuận lợi cho việc ghi chép và nghiên cứu nên nó được sử dụng trong các văn bản khoa học như danh mục sao, bản đồ sao, lịch thiên văn…..

[aaronmax]

Kiến thức cơ bản mọi người cố gắng hiểu rõ nhé

[nguoiloantin]

Hệ tọa độ Hoàng Đạo

Hệ tọa độ Xích đạo tuy tiện lợi cho việc ghi chép chuyển động của các thiên thể trên Thiên cầu tuy nhiên lại không thể sử dụng khi chúng ta bay ra ngoài Trái Đất. Hãy tưởng tượng việc bạn phóng một con tàu nhưng không thể xác định được tọa độ của nó trong không gian thì quả thật rất nguy hiểm. Trước yêu cầu đó, một hệ tọa độ đã được tạo ra giúp chúng ta có thể xác định được vị trí khi di chuyển trong Hệ Mặt Trời. Đó là hệ tọa độ Hoàng đạo. Khái niệm Hoàng đạo sẽ được đề cập trong các bài viết sau, bây giờ chúng ta tạm thời tìm hiểu về Hệ tọa độ Hoàng đạo trước đã.

Mặt Trời chuyển động trên Thiên cầu trong một năm vẽ lên một đường tròn được gọi là Hoàng Đạo. Đường thẳng HH’ đi xuyên qua tâm của Hoàng Đạo và cắt Thiên cầu tại hai điểm là Hoàng cực Bắc H (nằm trong chòm sao Draco) và Hoàng cực Nam H’ (nằm trong chòm sao Dorado).

Hoàng Cực Bắc




Hoàng Cực Nam

Hệ tọa độ Hoàng Đạo ( Eliptic Coordinate System ) được xây dựng trên cơ sở đó. Nó sử dụng hai giá trị góc là Hoàng kinh và Hoàng vĩ để xác định tọa độ của một thiên thể trên bầu trời.

1 Hoàng kinh (Eliptic Longitude - góc VOH) hay kinh độ Hoàng Đạo, là khoảng cách góc đo bằng độ từ thiên thể S tới điểm Xuân phân V và nó vẫn lấy theo chiều ngược với chiều nhật động. Giá trị Hoàng kinh nằm trong khoảng [0⁰; 360⁰]. Điểm Xuân phân có Hoàng kinh là 0⁰.

2. Hoàng vĩ (Eliptic Latitude - góc SOH) hay vĩ độ Hoàng Đạo, là khoảng cách góc đo bằng độ của từ thiên thể S tới đường Hoàng Đạo. Các thiên thể nằm tại phía Bắc Hoàng đạo có Hoàng vĩ dương, các thiên thể nằm tại phía Nam Hoàng đạo có Hoàng vĩ âm. Gía trị Hoàng vĩ nằm trong khoảng [ -90⁰; 90⁰]. Hoàng đạo có Hoàng vĩ bằng 0⁰ còn Hoàng cực Bắc và Nam có Hoàng vĩ lần lượt là 90⁰ và -90⁰.

Hệ tọa độ Hoàng đạo rất thuận tiện cho việc xác định vị trí của các thiên thể trong Hệ Mặt Trời cũng như việc sử dụng cho các tàu vũ trụ trong quá trình di chuyển trong Hệ Mặt Trời.

Ngoài các Hệ tọa độ trên còn một số hệ tọa độ khác như Hệ tọa độ Xích đạo 1, Hệ tọa độ Ngân Hà.. Tuy nhiên do tính không thông dụng trong quan sát phổ thông nên mình xin phép không đề cập.