نظام الإحداثيات الاستوائية

نظام الإحداثيات الاستوائية هو نظام إحداثيات سماوي يُستخدم على نطاق واسع لتحديد مواقع الأجرام السماوية . يمكن تطبيقه باستخدام الإحداثيات الكروية أو المستطيلة ، وكلاهما يُحدد بنقطة أصل في مركز الأرض ، ومستوى أساسي يتكون من إسقاط خط استواء الأرض على الكرة السماوية (مُشكلاً خط الاستواء السماوي )، واتجاه رئيسي نحو الاعتدال الربيعي ، واتفاقية اليد اليمنى . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يعني كون نقطة الأصل في مركز الأرض أن الإحداثيات مركزية الأرض ، أي كما تُرى من مركز الأرض كما لو كانت شفافة . ^{[ 3 ]} يعني المستوى الأساسي والاتجاه الرئيسي أن نظام الإحداثيات، مع كونه محاذيًا لخط استواء الأرض وقطبها ، لا يدور مع الأرض، بل يبقى ثابتًا نسبيًا بالنسبة للنجوم الخلفية . ويعني استخدام اليد اليمنى أن الإحداثيات تزداد شمالًا وشرقًا حول المستوى الأساسي.

يُعدّ هذا الوصف لاتجاه الإطار المرجعي مُبسّطًا إلى حدٍّ ما؛ فالاتجاه ليس ثابتًا تمامًا. تتسبّب حركة بطيئة لمحور الأرض، تُعرف بالترنّح ، في دوران بطيء ومستمر لنظام الإحداثيات غربًا حول قطبي دائرة البروج ، مُكملاً دورة كاملة في حوالي 26000 سنة. يُضاف إلى ذلك حركة أصغر لدائرة البروج، وتذبذب طفيف لمحور الأرض، يُعرف بالتمايل . ^{[ 4 ]}

لتحديد الاتجاه الرئيسي بدقة، تتطلب هذه الحركات تحديد الاعتدال الربيعي في تاريخ معين، والمعروف باسم الحقبة ، عند تحديد الموقع. أكثر ثلاث حقب استخدامًا هي:

متوسط ​​الاعتدال في حقبة قياسية (عادة J2000.0 ، ولكن قد يشمل B1950.0، B1900.0، إلخ).

هو اتجاه قياسي ثابت، مما يسمح بمقارنة المواقف التي تم تحديدها في تواريخ مختلفة بشكل مباشر.

متوسط ​​الاعتدال في التاريخ

هي نقطة تقاطع دائرة البروج في "التاريخ" (أي دائرة البروج في موضعها عند "التاريخ") مع خط الاستواء المتوسط ​​(أي خط الاستواء الذي دار بفعل التبادر إلى موضعه عند "التاريخ"، ولكنه خالٍ من التذبذبات الدورية الصغيرة للترنح). تُستخدم هذه النقطة عادةً في حساب مدارات الكواكب.

الاعتدال الحقيقي للتاريخ

هي نقطة تقاطع دائرة البروج الخاصة بـ "التاريخ" مع خط الاستواء الحقيقي (أي خط الاستواء المتوسط ​​مضافًا إليه التذبذب). هذه هي نقطة التقاطع الفعلية للمستويين في أي لحظة معينة، مع مراعاة جميع الحركات.

يُحدد الموقع في نظام الإحداثيات الاستوائية عادةً بالاعتدال الحقيقي وخط الاستواء في ذلك التاريخ ، أو بالاعتدال المتوسط ​​وخط الاستواء في J2000.0 ، أو ما شابه. تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد ما يُسمى "دائرة البروج المتوسطة"، لأن دائرة البروج لا تخضع لتذبذبات دورية صغيرة. ^{[ 5 ]}

توجد عدة أشكال مستطيلة للإحداثيات الاستوائية. جميعها لها:

• الأصل في مركز الأرض .
• المستوى الأساسي في مستوى خط استواء الأرض.
• الاتجاه الأساسي ( المحور السيني ) نحو الاعتدال الربيعي ، أي المكان الذي تعبر فيه الشمس خط الاستواء السماوي في اتجاه شمالي في دورتها الظاهرية السنوية حول دائرة البروج .
• اصطلاح يميني ، يحدد محور y بزاوية 90 درجة إلى الشرق في المستوى الأساسي ومحور z على طول المحور القطبي الشمالي.

لا تدور الأطر المرجعية مع الأرض (على عكس الأطر التي تتمركز حول الأرض وتثبتها الأرض ) ، وتبقى دائماً موجهة نحو الاعتدال ، وتنجرف بمرور الوقت مع حركات التبادر والترنح .

• في علم الفلك : ^{[ 14 ]}
  • غالبًا ما يتم تحديد موقع الشمس في الإحداثيات المستطيلة الاستوائية المركزية الجغرافية X و Y و Z وإحداثية مسافة رابعة، R (= √ X ² + Y ² + Z ² ) ، بوحدات الوحدة الفلكية .
  • غالبًا ما يتم تحديد مواقع الكواكب والأجرام الأخرى في النظام الشمسي في الإحداثيات المستطيلة الاستوائية المركزية الأرضية ξ و η و ζ وإحداثية مسافة رابعة، Δ (تساوي √ ξ ² + η ² + ζ ² )، بوحدات الوحدة الفلكية .
    ترتبط هذه الإحداثيات المستطيلة بالإحداثيات الكروية المقابلة لها عن طريق$${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {X}{R}}={\frac {\xi }{\mathit {\Delta }}}&=\cos \delta \cos \alpha \\{\frac {Y}{R}}={\frac {\eta }{\mathit {\Delta }}}&=\cos \delta \sin \alpha \\{\frac {Z}{R}}={\frac {\zeta }{\mathit {\Delta }}}&=\sin \delta \end{aligned}}}$$
• في الديناميكا الفلكية : ^{[ 15 ]}
  • تُحدد مواقع الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض باستخدام الإحداثيات الاستوائية المركزية ، والمعروفة أيضًا باسم الإحداثيات الاستوائية المركزية بالقصور الذاتي (GEI) ، والإحداثيات ذات المركز الأرضي بالقصور الذاتي (ECI) ، ونظام القصور الذاتي التقليدي (CIS) ، وجميعها مكافئة في تعريفها للإطارات المستطيلة الاستوائية المركزية الفلكية المذكورة أعلاه. في الإطار الاستوائي المركزي، غالبًا ما يُرمز إلى المحاور x و y و z بالرموز I و J و K على التوالي، أو يُحدد أساس الإطار بواسطة متجهات الوحدة Î و Ĵ و K̂ .
  • الإطار المرجعي السماوي الجيومركزي (GCRF) هو المكافئ الجيومركزي للإطار المرجعي السماوي الدولي (ICRF). اتجاهه الأساسي هو الاعتدال الربيعي J2000.0 ، ولا يتحرك مع التبادر والترنح ، ولكنه مكافئ للأنظمة المذكورة أعلاه في باقي الجوانب .

في علم الفلك، يوجد أيضاً شكل مستطيل مركزي للشمس من الإحداثيات الاستوائية، يُشار إليه بـ x و y و z ، والذي يتميز بما يلي:

• الأصل في مركز الشمس .
• المستوى الأساسي في مستوى خط استواء الأرض.
• الاتجاه الرئيسي ( المحور السيني ) نحو الاعتدال الربيعي في شهر مارس .
• اصطلاح يميني ، يحدد محور y بزاوية 90 درجة إلى الشرق في المستوى الأساسي ومحور z على طول المحور القطبي الشمالي للأرض .

يشبه هذا الإطار الإطار ξ ، η ، ζ المذكور أعلاه، باستثناء أن نقطة الأصل فيه تقع في مركز الشمس . ويُستخدم عادةً في حسابات مدارات الكواكب. وترتبط أنظمة الإحداثيات الفلكية المستطيلة الثلاثة بالعلاقة ^{[ 16 ].}$${\displaystyle {\begin{محاذاة}\xi &=x+X\\\eta &=y+Y\\\zeta &=z+Z\end{محاذاة}}}$$

• نظام الإحداثيات السماوية
• نظام الإحداثيات الكوكبية
• نظام الإحداثيات المجرية
• المسافة القطبية
• علم الفلك الكروي
• موقع النجمة

• قياس السماء: دليل سريع للكرة السماوية، جيمس ب. كالر، جامعة إلينوي
• نظام الإحداثيات السماوية الاستوائية - جامعة نبراسكا-لينكولن
• مستكشفو الإحداثيات السماوية الاستوائية، جامعة نبراسكا-لينكولن