Chuyên Đề Tổng quan về thiên văn học và các vấn đề có liên quan

Phần I : Các khái niệm cơ bản
I.Các hệ toạ độ cơ bản trong thiên văn học
Trong thiên văn, để xác định chính xác vị trí của các thiên thể trên bầu trời nguời ta xây dựng các hệ toạ độ. Theo đó, mỗi thiên thể có một toạ độ nhất định.
1.Thiên cầu
Thiên cầu là một hình cầu tuởng tuợng mà tâm là Trái Đất. Bởi vì các thiên thể ở rất xa chúng ta nên coi mặt cầu chứa các thiên thể.
Ngoài ra, các nhà thiên văn còn xây dựng các thiên cầu phụ. Tại đó, các hình chiếu của các thiên thể trong thiên cầu phụ tuơng đuơng với hình chiếu của thiên thể trong thiên cầu chính.
2.Sự quay của nhật động
Do sự quay của Trái Đất , các thiên thể mọc ở phía Đông, lặn ở phía Tây. Quá trình này cứ tuần hoàn theo thời gian ngày qua ngày. Hầu hết các ngôi sao ở rất xa coi vị trí của chúng không thay đổi và đựơc gắn chặt vào
thiên cầu. Vì vậy chúng ta tửơng tượng rằng thiên cầu đang quay. Chiều quay của thiên cầu nguợcvới chiều quay của Trái Đất. Sự quay của thiên cầu trong một ngày gọi là nhật động.
3.Các điểm, đuờng và vòng cơ bản trên thiên cầu
- Cực vũ trụ: Thiên cầu không phải quay ngầu nhiên mà quay quanh một trục gọi là trục cực. Cực này cắt thiên cầu tại hai điểm gọi là hai cực vũ trụ : cực vũ trụ Bắc và cực vũ trụ Nam.
Hiện nay cực vũ trụ Bắc gần với sao Bắc cực. Do hiện tuợng tiến độngvà chuơng động của Trái Đất mà sao alpha trong chòm sao Tiểu Hùng chỉ cách cực vũ trụ bắc khoảng 10, nhưng tuơng lai, cực Trái Đất sẽ di chuyển và chỉ gần một sao khác. Ngôi sao này sẽ thay thế sao Alpha Tiêu Hùng để trở thành sao Bắc cực mới.
Quỹ đạo vị trí thiên cực bắc trên bầu trời theo thời gian
-Đuờng chân trời: Mặt phẳng ngang, hay mặt phẳng chân trời, cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi là đuờng chân trời.
-Đuờng thẳng đứng: Đuờng thẳng vuông góc với mặt phẳng chân trời và cắt mặt phẳng chân trời tại vị trí nguời quan sát gọi là đuờng thẳng đứng. Đuờng thẳng dứng cắt thiên cầu tại một điểm gọi là thiên đỉnh.
-Xích đạo trời: Mặt phẳng xích đạo của Trái Đất kéo dài và cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi là xích đạo trời.
-Kinh tuyến trời, vĩ tuyến nhật động: Vòng tròn lớn đi qua thiên cực Bắc, thiên đỉnh và thiên cực Nam của thiên cầu gọi là kinh tuyến trời.
Do nhật động các ngôi sao vẽ lên thiên cầu những vòng tròn song song với nhau. Những vòng tròn này gọi là vĩ tuyến nhật động. Vĩ tuyến nhật động nào càng gần cực thì chu vi vòng tròn càng nhỏ.
-Những ngôi sao không bao giờ mọc và những ngôi sao không bao giờ lặn: Tại một vĩ độ nhất định trên bề mặt Trái Đất. Nếu điểm quan sát ở bán cầu Bắc của Trái Đất thì vùng không gian của thiên cầu chứa thiên cực Bắc đuợc giới hạn vòng vĩ tuyến nhật động trên thiên cầu mà tiếp xúc với đuờng chân trời tại một điểm phía Bắc sẽ chứa những ngôi sao không bao giờ lặn.
Tuơng tự, vùng không gian của thiên cầu chứa thiên cực Nam ( quan sát viên ở thiên cực Bắc không nhìn thấy) đuợc giới hạn bởi vòng vĩ tuyến nhật động trên thiên cầu mà tiếp xúc với đuờng chân trời tại một điểm phía Nam, sẽ chữa những ngôi sao không bao giờ mọc.
Chúng ta có thể định nghiã hiện tuợng tuơng tự đối với quan sát viên ở một điểm bất kỳ ở nam bán cầu.
-Thiên cầu Bắc và thiên cầu Nam: Xícdạo trời chia thiên cầu thành hai nửa: Nửa chứa thiên cực Bắc gọi là thiên cầu Bắc, nửa kia chứa thiên cực Nam gọi là thiên cầu Nam.
II.Các hệ toạ độ cơ bản
1.Hệ toạ độ đuờng chân trời.
Trong hệ toạ độ này, hai khái niệm cơ bản là mặt phẳngtrời và thiên đỉnh.
Những vòng tròn lớn qua thiên đỉnh vuông góc với đuờng chân trời gọi là vòng thẳng đứng.
Giả sử có một ngôi sao S trên thiên cầu. Toạđộ của sao S sẽ đuợc biểu diễn qua hai thông số: Độ cao và phuơng vị.