 <<  2.3. Sfericheskaya sistema koordinat
| Oglavlenie |
 3. Astronomicheskie sistemy koordinat  >>
 <<  2.3. Sfericheskaya sistema koordinat
| Oglavlenie |
 3. Astronomicheskie sistemy koordinat  >> 
2.4. Osnovnye formuly sfericheskoi geometrii
Rassmotrim sfericheskii treugol'nik  na nebesnoi sfere,
prichem tochka
 na nebesnoi sfere,
prichem tochka  yavlyaetsya
polyusom, a tochka
 yavlyaetsya
polyusom, a tochka  lezhit v ploskosti
 lezhit v ploskosti  (ris. 2.6).
 (ris. 2.6).
 opredelyayutsya soglasno (2.20) pri
 opredelyayutsya soglasno (2.20) pri  :
:
|  |  |  | |
|  |  |  | |
|  |  |  | 
Po opredeleniyu skalyarnogo proizvedeniya imeem
 . Eto zhe proizvedenie v dekartovyh
koordinatah imeet vid:
. Eto zhe proizvedenie v dekartovyh
koordinatah imeet vid:
 
My dokazali teoremu:"Kosinus storony sfericheskogo treugol'nika raven proizvedeniyu kosinusov dvuh drugih ego storon plyus proizvedenie sinusov etih storon na kosinus ugla mezhdu nimi". Obychno sootnoshenie (2.35) nazyvayut formuloi kosinusov. S pomosh'yu ciklicheskoi perestanovki mozhno napisat' formuly kosinusov dlya dvuh drugih storon:
|  |  | |
|  |  | 
Teper' vychislim vektornoe proizvedenie
 .
Soglasno (2.16) poluchim:
.
Soglasno (2.16) poluchim:
 
 napravlen v tochku
 napravlen v tochku  (ris. 2.6), to est'
(ris. 2.6), to est'
 -- edinichnyi vektor. Ispol'zuya (2.17), zapishem
levuyu chast' (2.36) v vide:
 -- edinichnyi vektor. Ispol'zuya (2.17), zapishem
levuyu chast' (2.36) v vide:
Pravuyu chast' (2.36) soglasno (2.5) mozhno zapisat' v vide:
V treugol'nike
 storona
 storona 
 , i ploskost'
, i ploskost'  perpendikulyarna ploskosti
perpendikulyarna ploskosti  (
 (
 ).
 Poetomu
).
 Poetomu 
 . Po formule
kosinusov imeem
. Po formule
kosinusov imeem
 
 
 -komponenty v formulah (2.37) i (2.38), poluchim:
-komponenty v formulah (2.37) i (2.38), poluchim:
 
 
 poluchim:
 poluchim:
 
 
Eti sootnosheniya izvestny kak formuly sinusov. Sformuliruem poluchennyi rezul'tat kak teoremu: "V sfericheskom treugol'nike otnoshenie sinusa storony k sinusu protivolezhashego ugla est' velichina postoyannaya".
Dlya vyvoda sleduyushei gruppy sootnoshenii mezhdu storonami i uglami
sfericheskogo treugol'nika zapishem formulu sinusov dlya treugol'nika
 :
:
 
 . Sravnivaya
. Sravnivaya  -komponenty v
uravneniyah (2.37) i (2.38), poluchim:
-komponenty v
uravneniyah (2.37) i (2.38), poluchim:
Sformuliruem sleduyushuyu teoremu: "Proizvedenie sinusa storony sfericheskogo treugol'nika na kosinus prilezhashego ugla ravno proizvedeniyu kosinusa protivolezhashei uglu storony na sinus tret'ei storony minus proizvedenie sinusa na kosinus etih zhe storon, umnozhennoe na kosinus ugla mezhdu nimi".
Ispol'zuya ciklicheskuyu perestanovku storon i uglov, mozhno poluchit' sleduyushie uravneniya:
Formuly (2.40) i (2.41) izvestny kak formuly pyati elementov ili formuly podobiya.
Na osnove formul sinusov, kosinusov i formul podobiya mozhno poluchit' ryad drugih uravnenii, svyazyvayushih ugly i storony sfericheskogo treugol'nika. S vyvodom etih uravnenii mozhno oznakomit'sya v sootvetstvuyushih uchebnikah. Tak kak v astronomii naibolee chasto ispol'zuyutsya formuly sinusov, kosinusov i podobiya, na vyvode drugih uravnenii my ne budem ostanavlivat'sya.
Dlya usvoeniya osnovnyh formul sfericheskoi rassmotrim reshenie sleduyushih zadach.
Zadacha 1. Vychislit' kratchaishee rasstoyanie mezhdu tochkami
 i
 i  na poverhnosti Zemli, koordinaty kotoryh ravny
 na poverhnosti Zemli, koordinaty kotoryh ravny
 i
 i 
 , sootvetstvenno.
Zemlyu schitat' sferoi radiusa
, sootvetstvenno.
Zemlyu schitat' sferoi radiusa  .
.
Reshenie. Tak kak kratchaishim rasstoyaniem na sfere
yavlyaetsya duga okruzhnosti bol'shogo kruga, ispol'zuem dlya resheniya
zadachi formulu kosinusov. Rassmotrim sfericheskii treugol'nik s
vershinami  , v kotorom tochka
, v kotorom tochka  yavlyaetsya severnym polyusom.
Togda duga
 yavlyaetsya severnym polyusom.
Togda duga 
 ravna
 ravna 
 , duga
, duga
 ravna
 ravna 
 , duga
, duga 
 --
 --
 (budem schitat', chto
 (budem schitat', chto 
 ).
Esli
).
Esli 
 , to, ochevidno, rasstoyanie v uglovoi
mere ravno
, to, ochevidno, rasstoyanie v uglovoi
mere ravno 
 , v lineinoi mere
, v lineinoi mere
 (
 (
 vyrazheny v
radianah).
 vyrazheny v
radianah).
Soglasno (2.16) poluchim:
 
 .
.
Pri vychisleniyah na nebesnoi sfere zaranee, kak pravilo, neizvestno, kakoi mozhet byt' dlina dugi. Poetomu, obyazatel'no odnovremenno s ispol'zovaniem formuly kosinusov neobhodimo nahodit' sinus dugi (ili ugla). V etom sluchae velichiny sinusa i kosinusa odnoznachno opredelyayut velichinu dugi (ugla).
 Zadacha 2. Vychislit' koordinaty 
 samoi
severnoi tochki dugi bol'shogo kruga, prohodyashego cherez tochki
 samoi
severnoi tochki dugi bol'shogo kruga, prohodyashego cherez tochki  na poverhnosti Zemli s koordinatami
na poverhnosti Zemli s koordinatami 
 i
 i
 , sootvetstvenno.
, sootvetstvenno.
Reshenie. Rassmotrim sfericheskii treugol'nik  , v
kotorom tochka
, v
kotorom tochka  yavlyaetsya severnym polyusom. Opredelim severnyi
polyus kak tochku, s kotoroi vrashenie proishodit protiv chasovoi
strelki.
 yavlyaetsya severnym polyusom. Opredelim severnyi
polyus kak tochku, s kotoroi vrashenie proishodit protiv chasovoi
strelki.
Oboznachim samuyu severnuyu tochku dugi bol'shogo kruga, prohodyashego
cherez tochki  , cherez
, cherez  . Provedem cherez tochku
. Provedem cherez tochku  ploskost',
perpendikulyarnuyu osi, soedinyayushei polyusy. Takaya ploskost'
peresechet sferu po okruzhnosti, nazyvaemoi parallel'yu.
Ochevidno, chto duga
 ploskost',
perpendikulyarnuyu osi, soedinyayushei polyusy. Takaya ploskost'
peresechet sferu po okruzhnosti, nazyvaemoi parallel'yu.
Ochevidno, chto duga 
 bol'shogo kruga kasaetsya v t.
 bol'shogo kruga kasaetsya v t. paralleli, i, sledovatel'no, meridian
paralleli, i, sledovatel'no, meridian  peresekaet dugu
 peresekaet dugu
 pod pryamym uglom. Znachit ugly
 pod pryamym uglom. Znachit ugly 
 ,
,
 ravny
 ravny  , dugi
, dugi 
 i
 i
 ravny
 ravny 
 ,
sootvetstvenno, i po formule sinusov dlya treugol'nika
,
sootvetstvenno, i po formule sinusov dlya treugol'nika  poluchim:
poluchim:
 
 
 naidem:
 naidem:
 
Tak kak dlina dugi 
 ravna
 ravna 
 i
 i
 , to poluchim:
, to poluchim:
Sinus dugi 
 legko vychislit', ispol'zuya reshenie
predydushei zadachi. Kak izvestno,
 legko vychislit', ispol'zuya reshenie
predydushei zadachi. Kak izvestno,
 . Nuzhnyi znak
vybiraetsya iz usloviya
. Nuzhnyi znak
vybiraetsya iz usloviya 
 , tak kak trebuetsya naiti
samuyu severnuyu tochku dugi bol'shogo kruga.
, tak kak trebuetsya naiti
samuyu severnuyu tochku dugi bol'shogo kruga.
Dolgotu tochki  naidem iz sleduyushih soobrazhenii. Ispol'zuyu
formulu podobiya dlya pryamougol'nogo treugol'nika
 naidem iz sleduyushih soobrazhenii. Ispol'zuyu
formulu podobiya dlya pryamougol'nogo treugol'nika  , poluchim:
, poluchim:
 
 
Opredelenie dolgoty stanovitsya nevozmozhnym v dvuh sluchayah: esli
tochki  i
 i  lezhat na ekvatore (v etom sluchae
 lezhat na ekvatore (v etom sluchae 
 ;
; 
 ;
iz (2.42) sleduet, chto
;
iz (2.42) sleduet, chto  ; znachit
; znachit
 ) i esli tochki
) i esli tochki  i
 i  lezhat na odnom meridiane (v etom sluchae
lezhat na odnom meridiane (v etom sluchae 
 ili
 ili
 i
 i 
 , t.e. duga prohodit
cherez polyus).
, t.e. duga prohodit
cherez polyus).
<< 2.3. Sfericheskaya sistema koordinat | Oglavlenie | 3. Astronomicheskie sistemy koordinat >>
| Publikacii s klyuchevymi slovami:
astrometriya - sfericheskaya astronomiya - sistemy koordinat - shkaly vremeni Publikacii so slovami: astrometriya - sfericheskaya astronomiya - sistemy koordinat - shkaly vremeni | |
| Sm. takzhe: Vse publikacii na tu zhe temu >> | |




![$\displaystyle {\bf r}_D \sin a=\sin a\left[{\bf i}(\sin AD\cos BAD) +{\bf j}(\sin AD \sin BAD)+ {\bf k}\cos AD \right].$](https://images.astronet.ru/pubd/2003/06/11/0001190894/tex/formula407.gif)













 
 
 
