Een
astronomisch coordinatenstelsel
is een
stelsel van twee coordinaten op een boloppervlak
dat wordt gebruikt in de
astronomie
om de positie van een
hemellichaam
aan de
hemelbol
weer te kunnen geven. Tenzij hieronder anders aangegeven gaat het om de richting vanuit het middelpunt van de Aarde, dus geocentrisch. Afhankelijk van de afstanden waarop de beschouwde hemellichamen zich bevinden, en de gewenste nauwkeurigheid, kan het verschil met de richting vanuit een punt op het oppervlak van de Aarde overigens verwaarloosbaar zijn. Tenzij anders aangegeven wordt ook daarvan hieronder uitgegaan, en wordt verder de Aarde bolvormig geacht.
Er kunnen hiervoor meerdere coordinatenstelsels worden gebruikt:
- het
horizontale coordinatenstelsel
op basis van het locale horizontale vlak van de waarnemer
- het
equatoriale coordinatenstelsel
op basis van het vlak van de evenaar
- het
ecliptische coordinatenstelsel
op basis van het
eclipticavlak
- het
galactische coordinatenstelsel
op basis van het vlak van het
Melkwegstelsel
De sterrenhemel kan worden gemodelleerd als bol met een zeer grote schaal, de
hemelbol
, met als middelpunt dat van de Aarde. Elk punt van de bol correspondeert 1 op 1 met een richting vanaf de Aarde.
De
aardrotatie
heeft een periode van een
siderische dag
of een
sterrendag
(die onderling 8 ms verschillen door de
precessie
) die afgerond allebei gelijk zijn aan 23 uur, 56 minuten en 4,1 seconden (de rotatiesnelheid is 15,04107° per uur). Kijkend langs de aardas in de richting van de Noordpool draait de Aarde met de klok mee. De snijpunten van de aardas met de hemelbol worden de noordelijke en zuidelijke
hemelpool
genoemd. Relatief ten opzichte van een stilstaande Aarde veroorzaakt dit (naast de eventuele andere echte en schijnbare bewegingen van hemellichamen) als
schijnbare dagelijkse beweging
(sdb) een draaiing om dezelfde as met dezelfde periode, maar in omgekeerde richting, dus kijkend in de richting van de noordelijke hemelpool tegen de klok in.
Doordat de aarde om de zon draait, lijkt ook deze een rotatie rond de aarde te maken. Deze schijnbare jaarlijkse beweging (sjb) heeft een
periode
van een jaar.
Het vlak van de
hemelevenaar
of -equator HQ valt samen met het vlak van de
evenaar
. De hemelevenaar maakt een hoek van 23,5° met de
ecliptica
of schijnbare zonsweg.
De hemelevenaar en de ecliptica snijden elkaar in twee punten. Een daarvan is het punt dat de zon passeert van zuid naar noord, het
lentepunt
.
Parallax
is het verschijnsel dat de schijnbare positie van een voorwerp ten opzichte van een ander voorwerp en/of de achtergrond varieert als het vanuit verschillende posities bekeken wordt.
De mate waarin een ster (anders dan de Zon) schijnbaar verschuift wanneer hij wordt waargenomen vanuit twee tegenover elkaar gelegen punten van de aardbaan is kleiner dan 1 boogseconde. In gevallen waarin een hoge nauwkeurigheid niet nodig is, is het voor de schijnbare positie van de ster dus niet relevant waar op Aarde een waarneming wordt gedaan, en zelfs niet waar in de aardbaan.
Daarentegen maakt het natuurlijk een groot verschil voor de schijnbare positie van een hemellichaam in het
Zonnestelsel
of wordt uitgegaan van een waarneming vanaf de Aarde of vanaf de Zon.
In het
horizontale coordinatenstelsel
correspondeert een coordinatenpaar met een richting die voor de waarnemer op Aarde vast is, als het ware verankerd in, en dus meedraaiend met, de Aarde. Het stelsel hangt af van de locatie van de waarnemer. De
plaatselijke verticaal
gaat door de positie van de waarnemer met aan het uiteinde twee punten; recht boven de waarnemer bevindt zich het
zenit
of toppunt T en recht daaronder het
nadir
of voetpunt V. Loodrecht op de plaatselijke verticaal staat de
ware
horizon
, het basisvlak van dit stelsel. De geografische breedte van de waarnemer komt overeen met de
poolshoogte
(boog HT en boog PnN).
Men kan zich bij het horizontale coordinatenstelsel al of niet beperken tot het beschouwen van het deel van de hemelbol boven de horizon.
De coordinaten van een hemellichaam zijn weer te geven als de hoek met de ware horizon, de
ware hoogte
Hw, en met het noorden, de
azimut
T. De azimut is positief over het oosten en negatief over het westen. De
ware peiling
WP komt overeen met T over het oosten, over het westen moet er 360° bij op worden geteld.
De ware hoogte is vast te stellen met een sextant en het toepassen van de hoogtecorrecties, de azimut met een kompas en een
peiltoestel
.
Equatoriale coordinatenstelsel met declinatie en uurhoek
[
bewerken
|
brontekst bewerken
]
Het equatoriale coordinatenstelsel met
declinatie
en
uurhoek
is een tijdsonafhankelijke coordinatentransformatie van het horizontale coordinatenstelsel. Ook in dit stelsel correspondeert een coordinatenpaar met een richting die voor de waarnemer op Aarde vast is, als het ware verankerd in, en dus meedraaiend met, de Aarde.
Het basisvlak is het vlak van de evenaar, dat de hemelbol snijdt in de
hemelequator
. De declinatie (boog A★ in de figuur) duidt de positie van het object ten noorden (+) of ten zuiden (?) van de hemelequator aan. Dit is de
breedtegraad
van het punt op Aarde dat de loodrechte projectie op de Aarde is van het betreffende punt aan de hemel. Dit punt op Aarde beweegt door de draaiing van de Aarde over een
breedtecirkel
, de breedtegraad ervan wordt er dus niet door beinvloed. De declinatie van een hemellichaam verandert dus niet met de sdb.
De andere coordinaat, de
uurhoek
, wordt uitgedrukt in uren, minuten en seconden, lopend van 0 tot 24 uur, en neemt toe in westelijke richting. Door de sdb in dezelfde richting neemt de uurhoek van een hemellichaam per tijdsduur van 23 uur, 56 minuten en 4,1 seconden (een
sterrendag
) 24 uur toe, of anders gezegd: door de sdb neemt de uurhoek van een hemellichaam per uur
sterrentijd
een uur toe.
Voor het nulpunt van de uurhoek, dus de meridiaan van waar wordt gerekend, zijn er de volgende varianten:
- Ten opzichte van de
meridiaan van Greenwich
: GHA (
Greenwich Hour Angle
). Deze meridiaan draait met de Aarde mee. Aangezien GHA alleen afhankelijk is van de tijd, is deze eenvoudig in tabelvorm weer te geven, bijvoorbeeld in een
nautische almanak
, te gebruiken voor
astronavigatie
.
- Ten opzichte van de hemelmeridiaan, de meridiaan van de waarnemer C, wordt deze aangeduid als LHA (
Local Hour Angle
).
Equatoriale coordinatenstelsel met declinatie en rechte klimming
[
bewerken
|
brontekst bewerken
]
In het equatoriale coordinatenstelsel met
declinatie
en
rechte klimming
(RK) verandert ook de tweede coordinaat van een hemellichaam niet met de sdb, doordat deze als referentiemeridiaan niet een meridiaan op Aarde heeft, maar een meridiaan op de hemelbol ten opzichte waarvan de sterren min of meer een vaste positie hebben. Ten opzichte van het punt Ram of Aries
, ook wel
lentepunt
genoemd, wordt deze aangeduid als de rechte klimming. Het correspondeert met wat een waarnemer zou zien die zelf niet om de aardas draait. Of nog anders bekeken: het coordinatenstelsel draait mee met de sdb. Tenzij anders aangegeven is dit
het
equatoriale coordinatenstelsel. Voor het publiceren van de positie aan de hemelbol van hemellichamen buiten het Zonnestelsel is dit het gebruikelijke coordinatenstelsel. De coordinaten daarvan veranderen heel langzaam, die van hemellichamen in het Zonnestelsel sneller. Voorbeeld:
Alnilam
heeft de coordinaten ?1° 12' 7" (DEC), 5u 36m 12,8s (SHA,
Epoche
2000).
Een complicerende factor voor de positiebepaling van objecten aan de hemel is de
precessie
, een beweging van de aarde, en de
eigenbeweging
van de sterren. Handboeken, sterrenkaarten en catalogi geven dan ook de periode (
Epoche
) aan waarin de coordinaten gelden.
Het
ecliptische coordinatenstelsel
is ten opzichte van het
ecliptisch vlak
en hier bestaan de coordinaten van een hemellichaam uit de ecliptische of astronomische
breedte
β en
lengte
λ. De lengte wordt uitgedrukt ten opzichte van het
lentepunt
(punt Aries) in de richting van de schijnbare jaarlijkse beweging. Door de
precessie van de equinoxen
schuift het lentepunt 30
graden
per 2148 jaar op en daarom staat het punt Aries tegenwoordig niet meer in het gelijknamige sterrenbeeld
Aries
(Ram)
maar in
Vissen (
Pisces
)
.
Galactische coordinaten zijn zo gedefinieerd dat de
galactische lengte (l)
0 is in de richting van het
galactisch centrum
en de
galactische breedte (b)
0 is in het vlak van de
Melkweg
. De gebruikte coordinaten van dit nulpunt zijn
rechte klimming
17h 45m 37,224s,
declinatie
?28° 56′ 10,23″ (
J2000
).
Eerste cirkel
|
horizon
|
hemelequator
|
hemelequator
|
ecliptica
|
galactische equator
|
Polen
|
zenit, nadir
|
hemelpolen
|
hemelpolen
|
eclipticapolen
|
galactische polen
|
Tweede cirkel
|
verticale cirkel
|
uur- of declinatiecirkel
|
declinatie- of uurcirkel
|
breedtecirkel
|
galactische breedtecirkel
|
"Breedtecoordinaat"
|
hoogte
|
declinatie
|
declinatie
|
breedte
|
galactische breedte
|
"Lengtecoordinaat"
|
azimut
|
uurhoek
|
rechte klimming
|
lengte
|
galactische lengte
|
De coordinaten van het deel van de hemel dat vanaf een bepaald waarnemingspunt zichtbaar is, zijn onafhankelijk van de schijnbare dagelijkse beweging
|
?
|
?
|
-
|
-
|
-
|
De "breedtecoordinaat" van een hemellichaam is onafhankelijk van de schijnbare dagelijkse beweging
|
-
|
?
|
?
|
?
|
?
|
De "lengtecoordinaat" van een hemellichaam is onafhankelijk van de schijnbare dagelijkse beweging
|
-
|
-
|
?
|
?
|
?
|
Opmerkingen
|
|
|
|
verschijnselen in verband met het Zonnestelsel
|
verschijnselen in verband met de Melkweg
|
- Draaisma, Y; Meester, J.J.; Mulders, J.H.; Spaans, J.A.
(1986):
Leerboek navigatie, deel 1
, De Boer Maritiem, Houten, p. 168-204.