Astronomische kaart, elke cartografische weergave van de sterren, sterrenstelsels of oppervlakken van de planeten en de maan. Dergelijke moderne kaarten zijn gebaseerd op een coördinatensysteem dat analoog is aan geografische geografische breedte en lengte. In de meeste gevallen worden moderne kaarten samengesteld op basis van fotografische waarnemingen die zijn gedaan met apparatuur op aarde of met instrumenten aan boord van ruimtevaartuigen.
Aard en betekenis
De helderdere sterren en sterrengroepen zijn gemakkelijk te herkennen door een ervaren waarnemer. De veel talrijkere zwakkere hemellichamen kunnen alleen worden gevonden en geïdentificeerd met behulp van astronomische kaarten, catalogi en in sommige gevallen almanakken.
De eerste astronomische kaarten, bollen en tekeningen, vaak versierd met fantastische figuren, toonden de sterrenbeelden, herkenbare groepen heldere sterren die bekend staan onder fantasievol gekozen namen die al eeuwenlang zowel een genot voor de mens als een betrouwbaar navigatiehulpmiddel zijn. Verschillende koninklijke Egyptische graven uit het 2e millennium vce bevatten schilderijen van sterrenbeelden, maar deze kunnen niet als nauwkeurige kaarten worden beschouwd. Klassieke Griekse astronomen gebruikten kaarten en bollen; helaas zijn er geen voorbeelden bewaard gebleven. Er zijn nog tal van kleine metalen hemelbollen van islamitische makers uit de 11e eeuw. De eerste gedrukte planisferen (voorstellingen van de hemelbol op een plat oppervlak) werden in 1515 geproduceerd en rond dezelfde tijd verschenen gedrukte hemellichamen.
De telescopische astronomie begon in 1609 en tegen het einde van de 17e eeuw werd de telescoop toegepast om de sterren in kaart te brengen. In de tweede helft van de 19e eeuw gaf fotografie een krachtige impuls aan het nauwkeurig maken van kaarten, met als hoogtepunt in de jaren vijftig de publicatie van National Geographic Society-Palomar Observatory Sky Survey, een weergave van het deel van de lucht dat zichtbaar is vanaf Palomar Observatory in Californië.
Veel moderne kaarten die door amateur- en professionele waarnemers van de lucht worden gebruikt, tonen sterren, donkere nevels van verduisterend stof en heldere nevels (massa's dunne, gloeiende materie). Gespecialiseerde kaarten tonen bronnen van radiostraling, bronnen van infraroodstraling en quasi-stellaire objecten met zeer grote roodverschuivingen (de spectraallijnen worden verplaatst naar langere golflengten) en zeer kleine afbeeldingen. Astronomen van de 20e eeuw verdeelden de hele lucht in 88 gebieden of sterrenbeelden; dit internationale systeem codificeert de naamgeving van sterren en sterpatronen die in de prehistorie begonnen. Oorspronkelijk kregen alleen de helderste sterren en de meest opvallende patronen namen, waarschijnlijk gebaseerd op het daadwerkelijke uiterlijk van de configuraties. Sinds de 16e eeuw hebben navigatoren en astronomen geleidelijk alle gebieden ingevuld die niet door de Ouden waren aangewezen.
De hemelbol
Voor elke waarnemer, oud of modern, verschijnt de nachtelijke hemel als een halfrond dat aan de horizon rust. Bijgevolg zijn de eenvoudigste beschrijvingen van de sterpatronen en van de bewegingen van hemellichamen die op het oppervlak van een bol.
De dagelijkse oostwaartse rotatie van de aarde om haar as produceert een schijnbare dagelijkse westwaartse rotatie van de sterrenbol. Zo lijken de sterren rond een noordelijke of zuidelijke hemelpool te draaien, de projectie in de ruimte van de eigen polen van de aarde. Op gelijke afstand van de twee polen is de hemelevenaar; deze grote cirkel is de projectie in de ruimte van de evenaar van de aarde.
Hier geïllustreerd is de hemelbol, gezien vanaf een bepaalde noordelijke breedtegraad. Een deel van de lucht naast een hemelpool is altijd zichtbaar (het gearceerde gebied in het diagram) en een gelijk gebied rond de tegenoverliggende pool is altijd onzichtbaar onder de horizon; de rest van de hemelbol lijkt elke dag te stijgen en te ondergaan. Voor elke andere breedtegraad zal het specifieke zichtbare of onzichtbare deel van de hemel anders zijn en moet het diagram opnieuw worden getekend. Een waarnemer op de noordpool van de aarde kon alleen de sterren van het noordelijk halfrond waarnemen. Een waarnemer aan de evenaar zou echter de hele hemelbol kunnen zien terwijl de dagelijkse beweging van de aarde hem ronddroeg.
Naast hun schijnbare dagelijkse beweging rond de aarde, hebben de zon, maan en planeten van het zonnestelsel hun eigen bewegingen met betrekking tot de sterrenbol. Omdat de schittering van de zon de achtergrondsterren aan het zicht onttrekt, duurde het vele eeuwen voordat waarnemers het precieze pad van de zon door de sterrenbeelden ontdekten die nu de tekens van de dierenriem worden genoemd. De grote cirkel van de dierenriem die door de zon op haar jaarcircuit wordt getraceerd, is de ecliptica (zo genoemd omdat verduisteringen kunnen optreden wanneer de maan deze kruist).
Vanuit de ruimte gezien draait de aarde langzaam om de zon in een vast vlak, het ecliptische vlak. Een lijn loodrecht op dit vlak definieert de eclipticale pool, en het maakt niet uit of deze lijn vanuit de aarde of vanaf de zon in de ruimte wordt geprojecteerd. Het enige dat belangrijk is, is de richting, omdat de lucht zo ver weg is dat de eclipticale pool op een uniek punt op de hemelbol moet vallen.
De belangrijkste planeten in het zonnestelsel draaien om de zon in bijna hetzelfde vlak als de baan van de aarde, en hun bewegingen zullen daarom bijna, maar zelden precies, op de ecliptica op de hemelbol worden geprojecteerd. De baan van de maan is ongeveer vijf graden ten opzichte van dit vlak gekanteld en daarom wijkt zijn positie aan de hemel meer af van de ecliptica dan die van de andere planeten.
Omdat het verblindende zonlicht sommige sterren aan het zicht onttrekt, hangen de specifieke sterrenbeelden die kunnen worden gezien af van de positie van de aarde in haar baan - dat wil zeggen van de zichtbare plaats van de zon. De sterren die om middernacht zichtbaar zijn, zullen elke opeenvolgende middernacht ongeveer één graad naar het westen verschuiven naarmate de zon vordert in zijn schijnbare beweging naar het oosten. Sterren die om middernacht in september zichtbaar zijn, worden 180 dagen later in maart verborgen door de oogverblindende middagzon.
Waarom de ecliptica en de hemelevenaar elkaar ontmoeten in een hoek van 23,44 ° is een onverklaarbaar mysterie dat zijn oorsprong vindt in de geschiedenis van de aarde. De hoek varieert geleidelijk met kleine hoeveelheden als gevolg van door de maan en de planeet veroorzaakte zwaartekrachtverstoringen op aarde. Het ecliptische vlak is relatief stabiel, maar het equatoriale vlak verschuift voortdurend terwijl de rotatieas van de aarde van richting verandert in de ruimte. De opeenvolgende posities van de hemelpolen trekken grote cirkels aan de hemel uit met een periode van ongeveer 26.000 jaar. Dit fenomeen, bekend als precessie van de equinoxen, zorgt ervoor dat een reeks verschillende sterren op hun beurt poolsterren worden. Polaris, de huidige poolster, zal omstreeks 2100 CE het dichtst bij de noordelijke hemelpool komen. Op het moment dat de piramides werden gebouwd, diende Thuban in het sterrenbeeld Draco als de poolster, en over ongeveer 12.000 jaar zal de Vega-ster van de eerste magnitude zich nabij de noordelijke hemelpool bevinden. Precession maakt de coördinatensystemen op precieze sterrenkaarten alleen toepasbaar voor een specifiek tijdperk.
Hemelse coördinatensystemen
Het horizon-systeem
Het eenvoudige altazimuthsysteem, dat afhankelijk is van een bepaalde plaats, specificeert posities op hoogte (de hoekverhoging vanaf het horizonvlak) en azimuth (de hoek met de klok mee rond de horizon, meestal beginnend vanuit het noorden). Lijnen van gelijke hoogte rond de hemel worden almucantars genoemd. Het horizonsysteem is van fundamenteel belang bij navigatie, maar ook bij landmetingen. Voor het in kaart brengen van de sterren zijn coördinaten die zijn vastgezet ten opzichte van de hemelbol zelf (zoals de ecliptica of equatoriale systemen) echter veel geschikter.
Het ecliptica systeem
De lengte en breedte van de hemel worden gedefinieerd met betrekking tot de eclipticale en eclipticale polen. De hemellengte wordt gemeten naar het oosten vanaf het oplopende snijpunt van de ecliptica met de evenaar, een positie die bekend staat als het 'eerste punt van Ram' en de plaats van de zon ten tijde van de lente-equinox rond 21 maart. Het eerste punt van Ram wordt gesymboliseerd door de ramshoorns (♈).
In tegenstelling tot de hemelevenaar, zit de ecliptica tussen de sterren; de eclipticale lengte van een bepaalde ster neemt echter toe met 1,396 ° per eeuw als gevolg van de precessionele beweging van de evenaar - vergelijkbaar met de precessionele beweging van de top van een kind - die het eerste punt van Ram verschuift. De eerste 30 ° langs de ecliptica wordt nominaal aangeduid als het teken Ram, hoewel dit deel van de ecliptica nu naar voren is bewogen in het sterrenbeeld Vissen. Ecliptische coördinaten overheersten in de westerse astronomie tot de Renaissance. (Chinese astronomen gebruikten daarentegen altijd een equatoriaal systeem.) Met de komst van nationale nautische almanakken kreeg het equatoriale systeem, dat beter geschikt is voor observatie en navigatie, de overhand.
Het equatoriale systeem
Op basis van de hemelevenaar en polen zijn de equatoriale coördinaten, rechte klimming en declinatie, direct analoog aan de terrestrische lengte- en breedtegraad. Rechte klimming, oostwaarts gemeten vanaf het eerste punt van Ram (zie direct hierboven), wordt gewoonlijk verdeeld in 24 uur in plaats van 360 °, waardoor het klokachtige gedrag van de bol wordt benadrukt. Precieze equatoriale posities moeten worden gespecificeerd voor een bepaald jaar, aangezien de precessionele beweging de gemeten coördinaten voortdurend verandert.
