La sphère céleste est constituée de ses éléments principaux : points, lignes, plans. Points, lignes et plans de base de la sphère céleste
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2.1.1. Plans, lignes et points de base de la sphère céleste
La sphère céleste est une sphère imaginaire de rayon arbitraire centrée en un point d'observation choisi, à la surface de laquelle se trouvent les astres tels qu'ils sont visibles dans le ciel à un moment donné à partir d'un point donné de l'espace. Pour imaginer correctement un phénomène astronomique, il faut considérer que le rayon de la sphère céleste est beaucoup plus grand que le rayon de la Terre (R sf \u003e R Terre), c'est-à-dire supposer que l'observateur est au centre de la sphère céleste, et le même point de la sphère céleste (une seule et même étoile) est visible de différents endroits sur la surface de la terre dans des directions parallèles.
Le firmament ou le ciel est généralement compris comme la surface intérieure de la sphère céleste, sur laquelle les corps célestes (luminaires) sont projetés. Pour un observateur sur Terre pendant la journée, le Soleil est visible dans le ciel, parfois la Lune, encore plus rarement Vénus. Par une nuit sans nuage, des étoiles, la Lune, des planètes, parfois des comètes et d'autres corps sont visibles. Il y a environ 6000 étoiles visibles à l'œil nu.La position relative des étoiles ne change presque pas en raison des grandes distances qui les séparent. Les corps célestes appartenant au système solaire changent de position par rapport aux étoiles et les uns aux autres, ce qui est déterminé par leur déplacement angulaire et linéaire quotidien et annuel notable.
La voûte céleste tourne dans son ensemble avec tous les luminaires situés dessus autour d'un axe imaginaire. Cette rotation est diurne. Si vous observez la rotation quotidienne des étoiles dans l'hémisphère nord de la Terre et faites face au pôle nord, la rotation du ciel se produira dans le sens antihoraire.
Le centre O de la sphère céleste est un point d'observation. La droite ZOZ" coïncidant avec la direction du fil à plomb au point d'observation est appelée fil à plomb ou ligne verticale. Le fil à plomb coupe la surface de la sphère céleste en deux points : au zénith Z, au-dessus de la tête de l'observateur , et au point diamétralement opposé Z" - nadir. Le grand cercle de la sphère céleste (SWNE), dont le plan est perpendiculaire au fil à plomb, est appelé l'horizon mathématique ou vrai. L'horizon mathématique est un plan tangent à la surface de la Terre au point d'observation. Le petit cercle de la sphère céleste (aMa"), passant par le luminaire M, et dont le plan est parallèle au plan de l'horizon mathématique, est appelé l'almucantarat du luminaire. Le grand demi-cercle de la sphère céleste ZMZ" est appelé le cercle de hauteur, le cercle vertical, ou simplement la verticale du luminaire.Le diamètre PP", autour duquel tourne la sphère céleste, est appelé l'axe du monde. L'axe du monde coupe la surface de la sphère céleste en deux points : au pôle nord du monde P, d'où la rotation de la sphère céleste se produit dans le sens des aiguilles d'une montre, si vous regardez la sphère de l'extérieur, et au pôle céleste sud R". L'axe du monde est incliné par rapport au plan de l'horizon mathématique d'un angle égal à la latitude géographique du point d'observation φ. Le grand cercle de la sphère céleste QWQ "E, dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde, est appelé l'équateur céleste. Le petit cercle de la sphère céleste (bMb"), dont le plan est parallèle au plan de la sphère céleste l'équateur, est appelé parallèle céleste ou diurne de l'étoile M. Le grand demi-cercle de la sphère céleste PMP* est appelé cercle horaire ou cercle de déclinaison du luminaire.
L'équateur céleste coupe l'horizon mathématique en deux points: au point est E et au point ouest W. Les cercles de hauteurs passant par les points est et ouest sont appelés les premières verticales - est et ouest.
Le grand cercle de la sphère céleste PZQSP "Z" Q "N, dont le plan passe par le fil à plomb et l'axe du monde, est appelé le méridien céleste. Le plan du méridien céleste et le plan de l'horizon mathématique se coupent en une ligne droite NOS, appelée ligne de midi. Le méridien céleste coupe l'horizon mathématique au point nord N et au point sud S. Le méridien céleste coupe l'équateur céleste également en deux points : point de l'équateur Q, qui est plus proche du zénith, et au point inférieur de l'équateur Q", qui est plus proche du nadir.
2.1.2. Les luminaires, leur classification, les mouvements visibles.
Étoiles, soleil et lune, planètes
Afin de naviguer dans le ciel, les étoiles brillantes sont regroupées en constellations. Il y a 88 constellations dans le ciel, dont 56 sont visibles pour un observateur situé aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord de la Terre. Toutes les constellations ont noms propres associés à des noms d'animaux (Ursa Major, Lion, Dragon), des noms de héros mythologie grecque(Cassiopeia, Andromeda, Perseus) ou les noms d'objets dont les contours ressemblent (Northern Crown, Triangle, Libra). Les étoiles individuelles dans les constellations sont désignées par les lettres de l'alphabet grec, et les plus brillantes d'entre elles (environ 200) ont reçu des noms "propres". Par exemple, un Gros chien- "Sirius", α Orion - "Bételgeuse", β Persée - "Algol", α Petite Ourse - " étoile polaire», près de laquelle se trouve la pointe du pôle nord du monde. Les trajectoires du Soleil et de la Lune sur fond d'étoiles coïncident presque et suivent les douze constellations, appelées zodiacales, car la plupart d'entre elles sont appelées animaux (du grec "zoon" - animal). Celles-ci incluent les constellations du Bélier, du Taureau, des Gémeaux, du Cancer, du Lion, de la Vierge, de la Balance, du Scorpion, du Sagittaire, du Capricorne, du Verseau et des Poissons. La trajectoire du mouvement de Mars dans la sphère céleste en 2003 |
Même dans les temps anciens, 5 luminaires ont été vus, semblables à des étoiles, mais "errant" à travers les constellations. On les appelait des planètes - "des luminaires errants". Plus tard, 2 autres planètes ont été découvertes et un grand nombre de petits corps célestes planètes naines, astéroïdes).
Les planètes se déplacent la plupart du temps à travers les constellations du zodiaque d'ouest en est (mouvement direct), mais une partie du temps - d'est en ouest (mouvement inverse).
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Tous les corps célestes sont à des distances inhabituellement grandes et très différentes de nous. Mais pour nous, ils semblent être également éloignés et comme situés sur une certaine sphère. Lors de la résolution de problèmes pratiques en astronomie aéronautique, il est important de connaître non pas la distance aux étoiles, mais leur position sur la sphère céleste au moment de l'observation.
La sphère céleste est une sphère imaginaire de rayon infiniment grand, dont le centre est l'observateur. Lorsque l'on considère la sphère céleste, son centre est combiné avec l'œil de l'observateur. Les dimensions de la Terre sont négligées, de sorte que le centre de la sphère céleste est souvent combiné avec le centre de la Terre également. Les luminaires sont appliqués à la sphère dans une position telle qu'ils sont visibles dans le ciel à un moment donné à partir d'un point donné de l'emplacement de l'observateur.
La sphère céleste a un certain nombre de points, de lignes et de cercles caractéristiques. Sur la fig. 1.1, un cercle de rayon arbitraire représente une sphère céleste, au centre de laquelle, indiquée par le point O, se trouve l'observateur. Considérez les principaux éléments de la sphère céleste.
La verticale de l'observateur est une ligne droite passant par le centre de la sphère céleste et coïncidant avec la direction du fil à plomb au point de l'observateur. Zénith Z - le point d'intersection de la verticale de l'observateur avec la sphère céleste, situé au-dessus de la tête de l'observateur. Nadir Z" - le point d'intersection de la verticale de l'observateur avec la sphère céleste, à l'opposé du zénith.
L'horizon vrai N E SW W est un grand cercle sur la sphère céleste, dont le plan est perpendiculaire à la verticale de l'observateur. L'horizon vrai divise la sphère céleste en deux parties : l'hémisphère au-dessus de l'horizon, dans lequel se trouve le zénith, et l'hémisphère sous-horizon, dans lequel se trouve le nadir.
L'axe du monde PP" est une droite autour de laquelle s'effectue la rotation journalière visible de la sphère céleste.
Riz. 1.1. Points, lignes et cercles de base sur la sphère céleste
L'axe du monde est parallèle à l'axe de rotation de la Terre, et pour un observateur situé à l'un des pôles de la Terre, il coïncide avec l'axe de rotation de la Terre. La rotation quotidienne apparente de la sphère céleste est le reflet de la rotation quotidienne réelle de la Terre autour de son axe.
Les pôles du monde sont les points d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste. Le pôle céleste, situé dans la constellation de la Petite Ourse, est appelé le pôle nord céleste R, et le pôle opposé est appelé le sud R.
L'équateur céleste est un grand cercle sur la sphère céleste, dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde. Le plan de l'équateur céleste divise la sphère céleste en l'hémisphère nord, dans lequel se trouve le pôle nord du monde, et l'hémisphère sud, dans lequel se trouve le pôle sud du monde.
Le méridien céleste, ou le méridien de l'observateur, est un grand cercle sur la sphère céleste, passant par les pôles du monde, zénith et nadir. Il coïncide avec le plan du méridien terrestre de l'observateur et divise la sphère céleste en hémisphères est et ouest.
Les points nord et sud sont les points d'intersection du méridien céleste avec l'horizon vrai. Le point le plus proche de pôle Nord du monde est appelé le point nord de l'horizon vrai C, et le point le plus proche du pôle sud du monde est appelé le point sud Yu. Les points est et ouest sont les points d'intersection de l'équateur céleste avec le vrai horizon.
Ligne de midi - une ligne droite dans le plan de l'horizon véritable, reliant les points nord et sud. Cette ligne est appelée midi car à midi, heure solaire vraie locale, l'ombre du pôle vertical coïncide avec cette ligne, c'est-à-dire avec le vrai méridien de ce point.
Les points sud et nord de l'équateur céleste sont les points d'intersection du méridien céleste avec l'équateur céleste. Le point le plus proche du point sud de l'horizon est appelé le point sud de l'équateur céleste, et le point le plus proche du point nord de l'horizon est appelé le point nord
La verticale du luminaire, ou le cercle de hauteur, est un grand cercle sur la sphère céleste, passant par le zénith, le nadir et le luminaire. La première verticale est la verticale passant par les points est et ouest.
Le cercle de déclinaison, ou cercle horaire du luminaire, PMP est un grand cercle sur la sphère céleste, passant par les pôles de la myoa et du luminaire.
Le parallèle quotidien du luminaire est un petit cercle sur la sphère céleste, tracé à travers le luminaire parallèlement au plan de l'équateur céleste. Le mouvement quotidien visible des luminaires se produit le long des parallèles quotidiens.
Almukantarat du luminaire AMAG - un petit cercle sur la sphère céleste, tracé à travers le luminaire parallèlement au plan de l'horizon véritable.
Les éléments considérés de la sphère céleste sont largement utilisés en astronomie aéronautique.
La sphère céleste est une surface sphérique imaginaire de rayon arbitraire, au centre de laquelle se trouve l'observateur. Les corps célestes sont projetés sur sphère céleste.
En raison de la petite taille de la Terre, par rapport aux distances aux étoiles, des observateurs situés à différents endroits de la surface de la Terre peuvent être considérés comme étant en le centre de la sphère céleste. En fait, aucune sphère matérielle entourant la Terre n'existe dans la nature. Les corps célestes se déplacent dans l'espace illimité du monde à différentes distances de la Terre. Ces distances sont incroyablement grandes, notre vision n'est pas en mesure de les évaluer, par conséquent, pour une personne, tous les corps célestes semblent être également distants.
Au cours de l'année, le Soleil décrit un grand cercle sur fond de ciel étoilé. La course annuelle du Soleil dans la sphère céleste s'appelle l'écliptique. Se déplacer à travers écliptique. Le soleil traverse deux fois l'équateur céleste aux équinoxes. Cela se passe les 21 mars et 23 septembre.
Le point de la sphère céleste, qui reste immobile pendant le mouvement quotidien des astres, est conventionnellement appelé le pôle nord céleste. Le point opposé de la sphère céleste est appelé pôle sud céleste. Les résidents de l'hémisphère nord ne le voient pas, car il se trouve sous l'horizon. Un fil à plomb traversant l'observateur traverse le ciel au zénith et au point diamétralement opposé, appelé nadir.
L'axe de rotation visible de la sphère céleste, reliant les deux pôles du monde et passant par l'observateur, est appelé l'axe du monde. À l'horizon sous le pôle nord du monde se trouve point nord, son point diamétralement opposé - pointe sud. Points Est et Ouest se trouvent sur la ligne d'horizon et sont à 90° des points nord et sud.
Le plan passant par le centre de la sphère perpendiculaire à l'axe du monde forme plan de l'équateur céleste parallèle au plan de l'équateur terrestre. Le plan du méridien céleste passe par les pôles du monde, les points du nord et du sud, le zénith et le nadir.
Coordonnées célestes
Le système de coordonnées dans lequel la référence est faite à partir du plan de l'équateur est appelé équatorial. La distance angulaire de l'étoile à l'équateur céleste s'appelle , qui varie de -90 ° à + 90 °. déclinaison considéré positif au nord de l'équateur et négatif au sud. il est mesuré par l'angle entre les plans des grands cercles, dont l'un passe par les pôles du monde et le luminaire donné, le second par les pôles du monde et le point d'équinoxe vernal situé sur l'équateur.
Coordonnées horizontales
La distance angulaire est la distance entre les objets dans le ciel, mesurée par l'angle formé par les rayons allant vers l'objet à partir du point d'observation. La distance angulaire de l'étoile à l'horizon s'appelle la hauteur de l'étoile au-dessus de l'horizon. La position du soleil par rapport aux côtés de l'horizon s'appelle l'azimut. Le compte à rebours part du sud dans le sens des aiguilles d'une montre. Azimut et la hauteur de l'étoile au-dessus de l'horizon est mesurée avec un théodolite. En unités angulaires, non seulement les distances entre les objets célestes sont exprimées, mais aussi les tailles des objets eux-mêmes. La distance angulaire du pôle céleste à l'horizon est égale à la latitude géographique de la zone.
La hauteur des luminaires au point culminant
Les phénomènes de passage des astres par le méridien céleste sont appelés climax. Le point culminant inférieur est le passage des luminaires à travers moitié nord méridien céleste. Le phénomène du passage du luminaire de la moitié sud du méridien céleste est appelé le climax supérieur. Le moment du point culminant supérieur du centre du Soleil est appelé vrai midi, et le moment du point culminant inférieur est appelé vrai minuit. L'intervalle de temps entre les climax - une demi-journée.
Pour les luminaires non couchants, les deux climax sont visibles au-dessus de l'horizon, pour monter et se coucher point culminant inférieur se produit sous l'horizon, sous le point nord. Chaque étoile culmine dans une zone donnée est toujours à la même hauteur au-dessus de l'horizon, car sa distance angulaire au pôle céleste et à l'équateur céleste ne change pas. Le soleil et la lune changent de hauteur
qu'ils ont culminer.
Conférence numéro 2. Sphère céleste, ses points principaux.
1. Systèmes horizontaux et équatoriaux de coordonnées célestes.
2. Ascension droite. Déclinaison du luminaire.
3. Réalisation d'observations astronomiques nocturnes du ciel étoilé.
Sphère céleste. Points, lignes et cercles de base sur la sphère céleste
Une sphère céleste est une sphère de n'importe quel rayon centrée en un point arbitraire de l'espace. Pour son centre, selon l'énoncé du problème, prendre l'œil de l'observateur, le centre de l'instrument, le centre de la Terre, etc.
Considérez les points principaux et les cercles de la sphère céleste, pour le centre desquels l'œil de l'observateur est pris (Fig. 72). Tracez un fil à plomb passant par le centre de la sphère céleste. Les points d'intersection du fil à plomb avec la sphère sont appelés le zénith Z et le nadir n.
Riz. 72.
Le plan passant par le centre de la sphère céleste perpendiculaire au fil à plomb est appelévéritable plan d'horizon.
Ce plan, sécant avec la sphère céleste, forme un cercle d'un grand cercle, appelé l'horizon vrai. Ce dernier divise la sphère céleste en deux parties : l'horizon au-dessus et le sous-horizon.
Une ligne droite passant par le centre de la sphère céleste parallèlement à l'axe de la terre est appelée l'axe du monde. Les points d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste sont appelés les pôles du monde. L'un des pôles, correspondant aux pôles de la Terre, est appelé pôle nord céleste et est désigné Pn, l'autre est appelé pôle sud céleste Ps.
Le plan QQ" passant par le centre de la sphère céleste perpendiculairement à l'axe du monde est appelé plan de l'équateur céleste. Ce plan, coupant la sphère céleste, forme un cercle d'un grand cercle -l'équateur céleste, qui divise la sphère céleste en parties nord et sud.
Le grand cercle de la sphère céleste passant par les pôles du monde, zénith et nadir, est appelé méridien de l'observateur PN nPsZ. L'axe du monde divise le méridien de l'observateur en parties midi PN ZPs et minuit PN nPs.
Le méridien de l'observateur coupe l'horizon vrai en deux points : le point nord N et le point sud S. La ligne droite reliant les points nord et sud est appelée ligne du midi.
Si vous regardez du centre de la sphère au point N, alors le point est O sera sur la droite St , et à gauche - le point ouest W. Les petits cercles de la sphère céleste aa "parallèles au plan de l'horizon vrai sont appelésles almucantarates; petit bb" parallèle au plan de l'équateur céleste, -parallèles célestes.
Les cercles de la sphère céleste Zon passant par les points zénith et nadir sont appelés verticales. La verticale passant par les points est et ouest est appelée la première verticale.
Les cercles de la sphère céleste Les PNoP passant par les pôles célestes sont appelés cercles de déclinaison.
Le méridien de l'observateur est à la fois une verticale et un cercle de déclinaison. Il divise la sphère céleste en deux parties - orientale et occidentale.
Le pôle du monde, situé au-dessus de l'horizon (sous l'horizon), est appelé le pôle élevé (abaissé) du monde. Le nom du pôle élevé du monde est toujours du même nom avec le nom de la latitude du lieu.
L'axe du monde avec le plan de l'horizon vrai fait un angle égal à latitude géographique du lieu.
La position des luminaires sur la sphère céleste est déterminée à l'aide de systèmes de coordonnées sphériques. En astronomie nautique, les systèmes de coordonnées horizontales et équatoriales sont utilisés.
Le concept de la sphère céleste est né dans les temps anciens; il était basé sur l'impression visuelle de l'existence d'un firmament en forme de dôme. Cette impression est due au fait qu'en raison de l'énorme éloignement des corps célestes, l'œil humain n'est pas en mesure d'apprécier les différences dans les distances à eux, et ils semblent être également distants. Chez les peuples anciens, cela était associé à la présence d'une véritable sphère qui délimite le monde entier et porte de nombreuses étoiles à sa surface. Ainsi, selon eux, la sphère céleste était élément essentiel Univers. Avec le développement des connaissances scientifiques, une telle vision de la sphère céleste a disparu. Cependant, la géométrie de la sphère céleste établie dans l'Antiquité, à la suite du développement et de l'amélioration, a reçu aspect moderne, utilisé en astrométrie.
Éléments de la sphère céleste
Fil à plomb et concepts associés
Graphique montrant le ratio , et (dans diverses définitions). Notez que le zénith est opposé au nadir.
fil à plomb - une droite passant par le centre de la sphère céleste et un point d'observation à la surface de la Terre. Le fil à plomb coupe la surface de la sphère céleste en deux points - au-dessus de la tête de l'observateur et sous les pieds de l'observateur.
Véritable horizon (mathématique) - un grand cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire au fil à plomb. L'horizon vrai divise la surface de la sphère céleste en deux hémisphères :hémisphère visible avec le sommet au zénith ethémisphère invisible avec le sommet au nadir. Le véritable horizon ne coïncide pas avec l'horizon visible en raison de l'élévation du point d'observation au-dessus de la surface de la Terre, ainsi qu'en raison de la courbure des rayons lumineux dans l'atmosphère.
cercle de hauteur ou vertical luminaires - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par le luminaire, le zénith et le nadir.Almuqantarat (arabe. " "") - un petit cercle de la sphère céleste, dont le plan est parallèle au plan de l'horizon mathématique. Les cercles d'altitude et les almucantarata forment une grille de coordonnées qui définit les coordonnées horizontales du luminaire.
Rotation quotidienne de la sphère céleste et concepts associés
Une ligne imaginaire passant par le centre du monde, autour de laquelle tourne la sphère céleste. L'axe du monde coupe la surface de la sphère céleste en deux points -pôle nord du monde et pôle sud du monde . La rotation de la sphère céleste se produit dans le sens antihoraire autour du pôle nord, vue de l'intérieur de la sphère céleste.
Grand cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde et passe par le centre de la sphère céleste. L'équateur céleste divise la sphère céleste en deux hémisphères :nord et du sud .
Cercle de déclinaison luminaire - un grand cercle de la sphère céleste, passant par les pôles du monde et ce luminaire.
Parallèle quotidien - un petit cercle de la sphère céleste dont le plan est parallèle au plan de l'équateur céleste. Les mouvements quotidiens visibles des luminaires se produisent le long de parallèles quotidiens. Les cercles de déclinaison et les parallèles journaliers forment une grille de coordonnées sur la sphère céleste qui fixe les coordonnées équatoriales de l'étoile.
Termes nés à l'intersection des concepts « Fil à plomb » et « Rotation de la sphère céleste »
L'équateur céleste coupe l'horizon mathématique àpointe est et West Point . Le point de l'est est celui dans lequel les points de la sphère céleste en rotation s'élèvent de l'horizon. Le demi-cercle de hauteur passant par le point est est appelépremière verticale .
méridien du ciel - un grand cercle de la sphère céleste dont le plan passe par le fil à plomb et l'axe du monde. Le méridien céleste divise la surface de la sphère céleste en deux hémisphères :hémisphère oriental et hémisphère occidental .
ligne de midi - la ligne d'intersection du plan du méridien céleste et du plan de l'horizon mathématique. La ligne de midi et le méridien céleste traversent l'horizon mathématique en deux points :point nord et pointe sud . Le point nord est celui qui est le plus proche du pôle nord du monde.
Mouvement annuel du Soleil dans la sphère céleste et concepts associés
P, P" - pôles célestes, T, T" - points d'équinoxe, E, C - points de solstice, P, P" - pôles écliptiques, PP" - axe du monde, PP" - axe écliptique, ATQT" - équateur céleste, ETCT "- écliptique
Le grand cercle de la sphère céleste, le long duquel se produit le mouvement annuel apparent . Le plan de l'écliptique coupe le plan de l'équateur céleste sous un angle ε = 23°26".
Les deux points où l'écliptique coupe l'équateur céleste sont appelés points. À point d'équinoxe vernal Le soleil dans son mouvement annuel passe de l'hémisphère sud de la sphère céleste à l'hémisphère nord ; danspoint de l'équinoxe d'automne de l'hémisphère nord au sud. Les deux points de l'écliptique qui sont à 90° des équinoxes et donc les plus éloignés de l'équateur céleste sont appelés les points . Point solstice d'été situé dans l'hémisphère nordpoint du solstice d'hiver - dans l'hémisphère sud. Ces quatre points sont symbolisés♈ ), l'équinoxe d'automne - le signe de la Balance (♎ ), le solstice d'hiver - le signe du Capricorne (♑ ), le solstice d'été - le signe du Cancer (♋ )
Diamètre de la sphère céleste perpendiculaire au plan de l'écliptique. L'axe de l'écliptique coupe la surface de la sphère céleste en deux points -pôle nord de l'écliptique , situé dans l'hémisphère nord, etpôle sud de l'écliptique situé dans l'hémisphère sud. Le pôle nord de l'écliptique a pour coordonnées équatoriales R.A. = 18h00m, Dec = +66°33", et est dans la constellation , et le pôle sud est R.A. = 6h00m, Dec = -66°33" en constellation .
Cercle de latitude écliptique , ou simplement cercle de latitude - un grand demi-cercle de la sphère céleste, passant par les pôles de l'écliptique.
Il nous semble que toutes les étoiles sont situées sur une surface sphérique du ciel et sont à égale distance de l'observateur. En fait, ils sont à des distances différentes de nous, qui sont si grandes que l'œil ne peut pas remarquer ces différences. Par conséquent, une surface sphérique imaginaire a commencé à être appelée la sphère céleste.
Sphère céleste- il s'agit d'une sphère imaginaire de rayon arbitraire dont le centre, selon le problème à résoudre, est combiné avec l'un ou l'autre point de l'espace. Le centre de la sphère céleste peut être choisi au lieu d'observation (l'œil de l'observateur), au centre de la Terre ou du Soleil, etc. Le concept de sphère céleste est utilisé pour les mesures angulaires, pour étudier position relative et le mouvement des objets spatiaux dans le ciel.
Les positions visibles de toutes les étoiles sont projetées sur la surface de la sphère céleste, et pour la commodité des mesures, une série de points et de lignes y sont construites. Par exemple, certaines des étoiles du "seau" d'Ursa Major sont éloignées les unes des autres, mais pour un observateur terrestre elles sont projetées sur la même partie de la sphère céleste.
Une ligne droite passant par le centre de la sphère céleste et coïncidant avec la direction du fil à plomb au point d'observation est appelée virer ou ligne verticale. Il traverse la sphère céleste en des points zénith(point supérieur d'intersection du fil à plomb avec la sphère céleste) et nadir(le point de la sphère céleste opposé au zénith). Le plan passant par le centre de la sphère céleste et perpendiculaire au fil à plomb est appelé plan du vrai ou horizon mathématique.
cercle vertical, ou luminaire vertical, est un grand cercle de la sphère céleste, passant par le zénith, le luminaire et le nadir.
axe du monde- une droite passant par le centre de la sphère céleste parallèle à l'axe de rotation de la Terre, coupant la sphère céleste en deux points diamétralement opposés.
Le point d'intersection de l'axe du monde avec la sphère céleste, près de laquelle se trouve l'étoile polaire, s'appelle Pôle Nord du monde, point opposé - Pôle sud du monde. L'étoile polaire est située à une distance angulaire d'environ 1° (plus précisément 44") du pôle nord du monde.
Un grand cercle passant par le centre de la sphère céleste et perpendiculaire à l'axe du monde est appelé équateur céleste. Il divise la sphère céleste en deux parties : Hémisphère Nord avec un pic au Pôle Nord du Monde et Du sud- avec un pic au pôle sud du monde.
Cercle de déclinaison luminaires - un grand cercle de la sphère céleste, passant par les pôles du monde et le luminaire.
Parallèle quotidien- un petit cercle de la sphère céleste dont le plan est perpendiculaire à l'axe du monde.
Le grand cercle de la sphère céleste passant par le zénith, le nadir et les pôles célestes est appelé méridien céleste. Le méridien céleste coupe l'horizon vrai en deux points diamétralement opposés. Le point d'intersection de l'horizon vrai et du méridien céleste, le plus proche du pôle Nord du monde, est appelé point nord. Le point d'intersection de l'horizon vrai et du méridien céleste, le plus proche du Pôle Sud du Monde, est appelé pointe sud. La ligne reliant les points nord et sud s'appelle ligne de midi. Il se situe dans le plan de l'horizon vrai. Dans la direction de la ligne de midi, les ombres des objets tombent à midi.
L'horizon vrai coupe également l'équateur céleste en deux points diamétralement opposés - pointe est et West Point. Pour un observateur se tenant au centre de la sphère céleste face au point nord, le point est sera à droite et le point ouest à gauche. En gardant cette règle à l'esprit, il est facile de naviguer sur le terrain.
La trajectoire annuelle apparente du Soleil parmi les étoiles est appelée écliptique. Dans le plan de l'écliptique se trouve la trajectoire de la Terre autour du Soleil, c'est-à-dire son orbite. Il est incliné par rapport à l'équateur céleste d'un angle de 23°27" et le traverse aux points des équinoxes de printemps (♈, vers le 21 mars) et d'automne (♎, vers le 23 septembre).