אסטרו-לאב, פורטל האסטרונומיה למורים, תלמידים וחובבים

פרקי מבוא באסטרונומיה

פרק א

כיפת השמים

בפרק זה,  נכיר את כיפת השמים שמסביבנו ונלמד כיצד ניתן לזהות ולתאר גרמי שמים על פני השמים.

כיוון שהאופק מתווה מעגל גדול מסביבנו, אנו צריכים לקבוע לנו מספר כיוונים במרחב כדי להיטיב להתמצא. מסיבה זו, חילק האדם את המרחב לארבעה כיוונים - הצפון ומולו הדרום, רבע מעגל ימינה מהצפון זהו המזרח וממולו המערב.

בישראל, קל למצוא את כיווני רוחות השמים:  השמש עולה במזרח ושוקעת במערב. בישראל, בשעת הצהריים (בערך בשעה 12),  השמש מצויה בכיוון דרום .  לעזרתנו בא גם המצפן, המצביע לכיוון צפון.

כעת, נגביה את מבטנו עד לנקודה מעל הראש: זו הזניט, שמתארת את המקום הגבוה ביותר בכיפת השמים.

מימין – האופק, הזניט, המצהר ושושנת הרוחות. מודדים את גובה הכוכב מעל האופק בזווית אופקית  שבסיסה הצופה, הנמדדת מהצפון לכיוון מזרח (אזימוט).

ההגבהה היא גובהו של הכוכב הנמדד בזווית שבסיסה בצופה, הנמדדת מהאופק לכיוון הזניט (זווית ההגבהה היא המיתר על המעגל המאונך של הכוכב שמאונך לאופק ועובר דרך הכוכב והזניט.

כדי לתאר מיקום של גרם שמים על כיפת השמים, אנו יכולים להיעזר בארבעת רוחות השמים - אנו נתאר את כיוונו במרחב כשהוא נמדד מהצפון לכיוון מזרח, במעלות קשת. מעגל האופק השלם מתווה 360 מעלות. מרחק המזרח מהצפון הוא 90 מעלות, 90 מעלות נוספות ואנו מביטים לכיוון דרום, 90 מעלות נוספות אנו מביטים לכיוון מזרח ו- 90 מעלות נוספות, השלמנו מעגל שלם ואנו מביטים שוב לכיוון צפון. תיאור כזה של כיוון באמצעות זוויות נקרא - אזימוט.

את הגובה של גרם השמים, אנו מתארים באמצעות זווית הנמדדת מהאופק לכיוון הזניט. הימאים משתמשים במכשיר המכונה - סקסטנט, אך בעת הצורך, ניתן גם להשתמש באצבעות הידיים כדי למדוד מרחקים בין גרמי שמים.

המרחק הנמדד במונחים זוויתיים בין גרמי שמים בפרט, ותוואי נוף כלשהם בכלל, מכונה - מרחק זוויתי והוא נמדד במונחים של מעלות קשת, להבדיל מיחידות מידה אחרות כגון קילומטרים ומטרים.

רשימת מושגים

אופק שמיימי - מעגל גדול, החוצה את כיפת השמים לשניים והוא מקום מפגשו של מישור האופק, המשיק לצופה, עם כיפת השמים, המצויה באינסוף.  

זווית הראייה -  זווית הנוצרת בין שני עצמים  והעין או בין שני הקצוות של עצם כלשהו והעין. מודדים את זווית הראייה  במעלות, דקות ושניות קשת . נהוג להשתמש במונח  'גודל זוויתי ' שמתאר את זווית הראייה שבה נראה גרם שמים לעינינו.

זניט -  הנקודה המצויה ברום השמים - ממש מעל הראש, המרוחקת מכל נקודה שעל האופק במידה שווה.  

מערכת הקואורדינטות האופקית (אזימוטלית) – מערכת קואורדינטות שאחד מציריה מקביל לאופק והשני מאונך לו.

אזימוט – זווית אופקית, הנמדדת מהצפון לכיוון מזרח, במערכת הקואורדינטות האופקית.

הגבהה – זווית ההגבהה, הנמדדת במאונך לאופק לכיוון הזניט, במערכת הקואורדינטות האופקית. 

מישור המילקה – המישור בו מקיף כדור הארץ את השמש וכן מסלול תנועתה המדומה של השמש על פני כיפת השמים. (ראו בהרחבה פרק ב').

מערכת הקואורדינטות המשוונית –  מערכת קואורדינטות המקבילה בדיוק למערכת קווי האורך והרוחב של כדור הארץ (בהנחה שכדור הארץ הנו כדור מושלם).

נטייה – שמם של קווי הרוחב במערכת המשוונית. נמדד מ-0 (קו המשווה השמימי) ל- +90 (קוטב שמימי צפוני) או ל- -90 (קוטב שמימי דרומי).

עלייה ישרה – שם של קווי האורך במערכת המשוונית. נמדדים מקו אורך 0 לכיוון מזרח. כדי להתאים בין מערכת זו לסיבוב היומי של כיפת השמים, העלייה הישרה נמדדת במונחים של שעות כאשר כל 15 מעלות= שעה אחת. לכן, העלייה הישרה מקבלת ערבים בין 0h ל- 24h.

מצהר - מעגל מאונך , העובר דרך שלוש נקודות - הצפון, הזניט והדרום. קו המצהר מחלק את כיפת השמים לשני חצאים - המערבית והמזרחית. שמו של קו המצהר בא לו עקב העובדה כי השמש  חוצה אותו בצהרי-היום, כאשר היא מצויה בנקודה הגבוהה ביותר במסלולה היומי  על פני כיפת השמים. לפיכך, מכונה קו המצהר גם בשם - קו הצהריים  ובלועזית - המרידיאן.

נדיר -    היפוכה של הזניט - הנדיר היא המשכו של  האנך, המאונך למיקום הצופה, העובר דרך  מרכז כדור הארץ, אל כיפת השמים המצויה 'מתחת' לצופה ומרוחקת מכל נקודה שעל האופק מרחק שווה.

קו המשווה השמימי - המעגל, החוצה את כיפת השמים בדיוק בין שני הקטבים השמימיים והוא מקביל לקו המשווה של כדור הארץ.

קוטב שמימי – מקום מפגש דמיוני בין המשך ציר סיבוב כדור הארץ לכיפת השמים. מהווה את קו הרוחב 90 במערכת הקואורדינטות המשוונית.

זווית השעה – בגלל סיבוב כדור הארץ סביב צירו, נעים הכוכבים על כיפת השמים. במערכת קואורדינטות משוונית, זווית השעה מתארת את המרחק הזוויתי שעבר הכוכב מהמצהר מערבה. באיור הבא מתוארת זווית השעה באות t.