Šlapu  

Astronomické souřadnice

Položme českému středoškolsky vzdělanému člověku zdánlivě jednoduché otázky typu:
Za jak dlouho se Země otočí kolem své osy? / Je jaro a léto stejně dlouhé jako podzim a zima? / Kdy se délka dne rovná délce noci? / Který den Slunce nejdříve zapadá a kdy nejpozději vychází (a naopak)? / Jak velký úhel svírá sluneční dráha s obzorem o letním respektive zimním slunovratu?


Asi budeme překvapeni, jak málo odpovědí bude správných, natož budeme-li chtít, aby tázaný svou odpověď zdůvodnil. Přitom jde o jevy zcela běžné a neustále se opakující, úzce se dotýkající naší existence v prostoru a čase; o jejich vyhodnocování a měření, takzvanou „astronomii všedního dne".

 

Na vině neznalosti a neporozumění základním principům je nepochybně středoškolský způsob výuky astronomie v rámci rozsáhlého oboru fyziky. Astronomii bývá věnováno pouze pár hodin a její obsah je nepřípustně zplošťován a zjednodušován až do té míry, že kvantitativní zanedbávání způsobuje kvalitativní změny a principiální chyby (elipsa = kruh, rovnoměrné/nerovnoměrné plynutí času, zprůměrování dráhových/úhlových rychlostí apod.). Ani učitelé v tomto oboru nemívají zcela jasno, takže ani fyzika na gymplu, natož pak speciálně zaměřená FEL na mě, co se astronomie týče, nezanechaly stop.

 

Proč jsem to napsal:

Podnětem ke vzniku tohoto pojednání byla pranostika „Lucie noci upije, ale dne nepřidá" a následná debata s kamarády u piva o její pravdivosti - zdráhal jsem se přijmout opovržlivý argument, že „ti blbí vesničani prostě neuměli změřit, kdy je slunovrat". Povrtal jsem se v kalendářích a ejhle - rozporů přibývalo. Za zjištěnými nesymetriemi ve východech a západech Slunce se začal objevovat matematicky zdůvodnitelný řád a na světlo vykoukla časová rovnice se všemi důsledky na jevy běžného života podřízené plynutí času. Souběžný zájem o problematiku slunečních hodin mě přivedl k transformačním rovnicím mezi obzorníkovými a rovníkovými souřadnicemi a postupně i k dalším transformacím, které tvoří základy astronomické vědy. Časem jsem chaotické poznatky „učesal" do jakeš-takeš utříděného systému, včetně návazností na související uživatelsky atraktivní okruhy: sestavení horoskopu, výpočet efemerid planet, navigaci a pod. Snaha o přiblížení tématu případným zájemcům mě vedla jak ke slovnímu vysvětlení (často s použitím jednoduchých analogií), tak k exaktnímu vyjádření pokud možno na úrovni středoškolské matematiky, ale také k archivaci postupů, s nimiž jsem se leckdy horko-těžko osamoceně potýkal.

 

 

Pro koho:

Pojednání je určeno těm, kdo by si chtěli ujasnit a prohloubit znalosti specifické oblasti „matematické astronomie" na úrovni mírně převyšující středoškolské znalosti. Použitý matematický aparát zhruba odpovídá učivu gymnázia (řešení rovinných případně sférických trojúhelníků, goniometrické funkce, lineární a kvadratické rovnice s goniometrickými funkcemi), jen v několika málo případech se dotkne vyšší matematiky (ojedinělý odkaz na derivaci či extrémy funkce).

 

 

O čem to je:

Pavel Benedikt: ASTRONOMICKÉ SOUŘADNICE - od teoretických principů po horoskop aneb astronomie všedního dne
58 stran, 21 obrázků
Základem souboru jsou kapitoly týkající se astronomických souřadnic a jejich vzájemných transformací. AS tu představují matematický aparát, umožňující orientaci na nebeské sféře, podobně jako to činí zeměpisné souřadnice na mapě zemského povrchu. Zvláštní postavení má kapitola O času vedená snahou utřídit „čuchník", který panuje v košaté galerii různými způsoby definovaných časů. Závěrečné kapitoly přibližují aplikace astronomie do spřízněných oborů: sestavování horoskopů a výpočet efemerid planet. V oddíle osmi ilustračních příkladů se dotkneme problematiky orientace podle Slunce, navigace standardní i nouzové, slunečních hodin a spočítáme si i dva horoskopy. Na závěr je připojen znalostní test z „astronomie všedního dne" včetně odpovědí, zdůvodnění, vyhodnocení a vysvětlení základních pojmů.
Jako bonus jsou připojeny tři Excelské soubory: 2 pro výpočet horoskopu a poslední, souhrnný příklad na typické použití AS.

 

 

Obsah: 

Souřadnice v prostoru str. 3
Astronomické souřadnice str. 4
O času str. 7
Transformace AS: R1→ O / O→R1 str. 12
Další typy transformací AS str. 20
Horoskop (astronomické principy) str. 22
Výpočet efemerid str. 30
Použití transformací, typické úlohy str. 35
Znalostní test ze základů praktické astronomie str. 47
Základní pojmy k dalšímu textu str. 48
Odpovědi na test a jejich zdůvodnění str. 50