Astronomisch coördinatenstelsel

Een astronomisch coördinatenstelsel is een coördinatenstelsel dat wordt gebruikt in de astronomie om de positie van een hemellichaam weer te kunnen geven.

Er kunnen hiervoor meerdere coördinatenstelsels worden gebruikt:

• het equatoriale coördinatenstelsel ten opzichte van het hemelvlak en de hemelas;
• het horizontale coördinatenstelsel gaat uit van de waarnemer;
• het ecliptische coördinatenstelsel is ten opzichte van het eclipticavlak.

Hemelsfeer

De sterrenhemel kan worden gemodelleerd als bol met een zeer grote schaal, de hemelsfeer. Het middelpunt van deze sfeer valt samen met die van de aarde en ook de hemelas valt deels samen met de aardas, net zoals het vlak van de hemelevenaar of -equator HQ samenvalt met het vlak van de evenaar. De hemelevenaar maakt een hoek van 23,5º met de ecliptica of schijnbare zonsweg. Door de aardrotatie beschrijven de hemellichamen een schijnbare dagelijkse beweging (sdb) die tegengesteld is aan de aardrotatie. De sterrendag duurt 23 uur, 56 minuten en 4,09 seconden, waarmee de rotatiesnelheid 15,0411º per uur is. 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.

De hemelevenaar en de ecliptica snijden elkaar in twee punten, de equinoxen. Het punt dat de zon passeert van zuid naar noord wordt het punt Ram of Ariës genoemd, ook wel lentepunt. Dit valt niet samen met het sterrenbeeld Ram, aangezien deze verschuiven ten opzichte van elkaar. Het andere punt is het het punt Weegschaal of Libra , ook wel herfstpunt. Ook dit valt niet samen met het gelijknamige sterrenbeeld Weegschaal.

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.

Hemelvlak

Het equatoriale coördinatenstelsel is een stelsel ten opzichte van het hemelvlak en de hemelas. De coördinaten zijn een projectie en zijn vergelijkbaar met de aardse coördinaten.

Om de positie van een hemellichaam aan te duiden, wordt gebruik gemaakt van de declinatie (dec.) en de rechte klimming (RK). De declinatie duidt de positie van het object ten noorden (+) of ten zuiden (-) van de hemelequator aan en de rechte klimming die ten oosten van de nulmeridiaan van de hemel. Dit is vergelijkbaar met de positiebepaling op aarde met een coördinaat ten noorden of ten zuiden van de evenaar (de breedtegraad) en een coördinaat ten oosten van de nulmeridiaan die van noord naar zuid dwars door Greenwich in Engeland loopt (de lengtegraad).

De declinatie is de hoek van het hemellichaam ten opzichte van de hemelevenaar (boog A★). De uurhoek kan worden gegeven ten opzichte van meerdere meridianen in de richting van de schijnbaar dagelijkse beweging:

• ten opzichte van de meridiaan van Greenwich wordt deze aangeduid als GHA (Greenwich Hour Angle). Deze meridiaan draait met de aarde mee;
• 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;
• ten opzichte van het punt Ram of Ariës , ook wel lentepunt genoemd, wordt deze aangeduid als SHA (Siderial Hour Angle). Deze meridiaan draait niet met de aarde mee, maar is min of meer vast ten opzichte van het hemelvlak.

Aangezien GHA alleen afhankelijk is van de tijd, is deze eenvoudig in tabelvorm weer te geven. In een nautische almanak zijn de coördinaten gegeven van de aardse projectie (AP) van de bruikbare hemellichamen. Deze zijn uitgedrukt in de declinatie en GHA voor Ariës, de zon, de maan en de voor astronavigatie bruikbare planeten. Van de 57 sterren is de declinatie en de SHA gegeven.

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.

Vlak van de ware horizon

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 360º 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.

Eclipticavlak

Het ecliptische coördinatenstelsel is ten opzichte van het eclipticavlak 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 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.

Bronvermelding

Bronnen, noten en/of referenties:

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