Astronomisch coördinatenstelsel

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Een astronomisch coördinatenstelsel is een coördinatenstelsel dat wordt gebruikt in de astronomie om de positie van een hemellichaam weer te kunnen geven. Als de afstandscoördinaat buiten beschouwing wordt gelaten blijven er twee bolcoördinaten over. Afhankelijk van de afstanden waarop de beschouwde hemellichamen zich bevinden, en de gewenste nauwkeurigheid, kan de keuze van de positie op of in de Aarde van de oorsprong (bijvoorbeeld in het middelpunt van de Aarde of op de positie van de waarnemer) van verwaarloosbaar belang zijn. Tenzij anders aangegeven wordt daar hieronder van uitgegaan, en wordt verder de Aarde bolvormig geacht.

Er kunnen hiervoor meerdere coördinatenstelsels worden gebruikt:

  • het equatoriale coördinatenstelsel op basis van het vlak van de evenaar
  • het horizontale coördinatenstelsel op basis van het locale horizontale vlak van de waarnemer
  • het ecliptische coördinatenstelsel op basis van het eclipticavlak
  • het galactische coördinatenstelsel op basis van het vlak van het Melkwegstelsel

Hemelbol[bewerken]

De sterrenhemel kan worden gemodelleerd als bol met een zeer grote schaal, de hemelbol, met als middelpunt dat van 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.

Het equatoriale coördinatenstelsel; declinatie, GHA, SHA en LHA van een hemellichaam.
Het horizontale coördinatenstelsel; de ware hoogte Hw en azimut T van een hemellichaam.
Het ecliptische coördinatenstelsel; de ecliptische breedte β en lengte λ van een hemellichaam.

Equatoriale coördinatenstelsel[bewerken]

Equatoriale coördinatenstelsels zijn zodanig dat de schijnbare dagelijkse beweging minstens één van beide coördinaten niet verandert, namelijk de declinatie (boog A★ in de figuur). De declinatie 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 beïnvloed).

De andere coördinaat wordt uitgedrukt in uren, minuten en seconden (uurhoek), lopend van 0 tot 24 uur. Er zijn verschillende equatoriale coördinatenstelsels, afhankelijk van de gekozen nulmeridiaan van de hemel. Ten opzichte van het punt Ram of Ariës Aries.svg, ook wel lentepunt genoemd, wordt deze aangeduid als de rechte klimming (RK) of SHA (Sidereal Hour Angle). Het is een min of meer vast punt tussen de sterren, waardoor de schijnbare dagelijkse beweging ook deze tweede coördinaat, de rechte klimming, niet verandert. Het correspondeert met wat een waarnemer zou zien die zelf niet om de aardas draait. Of nog anders bekeken: het coördinatenstelsel draait mee met de schijnbare dagelijkse beweging. Voorbeeld: Alnilam heeft de coördinaten −1° 12' 7" (DEC), 5u 36m 12,8s (SHA, Epoche 2000). Tenzij anders aangegeven is dit het equatoriale coördinatenstelsel.

Varianten:

  • Ten opzichte van de meridiaan van Greenwich wordt de RK aangeduid als 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). Deze meridiaan draait met de Aarde mee.

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 coördinaten gelden.

Horizontale coördinatenstelsel[bewerken]

Het horizontale coördinatenstelsel gaat uit 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. De geografische breedte van de waarnemer komt overeen met de poolshoogte (boog HT en boog PnN).

De coördinaten 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.

Ecliptische coördinatenstelsel[bewerken]

Het ecliptische coördinatenstelsel is ten opzichte van het ecliptisch vlak en hier bestaan de coördinaten van een hemellichaam uit de ecliptische of astronomische breedte β en lengte λ. De lengte wordt uitgedrukt ten opzichte van het lentepunt (punt Ariës) 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 Ariës tegenwoordig niet meer in het gelijknamige sterrenbeeld Ariës (Ram) maar in Vissen (Pisces).

Galactische coördinaten[bewerken]

Galactische coördinaten

Galactische coördinaten 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.

Literatuur[bewerken]

  • Draaisma, Y; Meester, J.J.; Mulders, J.H.; Spaans, J.A. (1986): Leerboek navigatie, deel 1, De Boer Maritiem, Houten, p. 168-204.