Небесна сфера , уявна допоміжна сфера довільного радіусу, на яку проектуються небесні світила; служить для вирішення різних астрометричних завдань. Представлення о Н. с. виникло в глибокій старовині; у основу його лягло зорове враження про існування куполоподібного небесного зведення. Це враження пов'язане з тим, що в результаті величезної віддаленості небесних світил людське око не в змозі оцінити відмінності у відстанях до них, і вони представляються однаково видаленими. У древніх народів це асоціювалося з наявністю реальної сфери, що обмежує весь світ і що несе на своїй поверхні багаточисельні зірки. Т. о., в їх представленні Н. с. була найважливішим елементом Всесвіту. З розвитком наукових знань такий погляд на Н. с. відпав. Проте закладена в давнину геометрія Н. с. в результаті розвитку і вдосконалення отримала сучасний вигляд, в якому і використовується в астрометрія.
Радіус Н. с. може бути прийнятий яким завгодно: в цілях спрощення геометричних співвідношень його вважають рівними одиниці. Залежно від вирішуваного завдання центр Н. с. може бути поміщений в місце, де знаходиться спостерігач (топоцентрична Н. с.), в центр Землі (геоцентрична Н. с.), в центр тієї або іншої планети (планетоцентрична. Н. с.), в центр Сонця (геліоцентрична Н. с.) або в будь-яку ін. точку простору. Кожному світилу на Н. с. відповідає крапка, в якій її пересікає пряма, що сполучає центр Н. с. зі світилом (з його центром). При вивченні взаємного розташування і видимих рухів світив на Н. с. вибирають ту або іншу систему координат (див. Небесні координати ) , визначувану основними крапками і лініями. Останні зазвичай є великими кругами Н. с. Кожен великий круг сфери має два полюси що визначаються на ній кінцями діаметру, перпендикулярного до плоскості даного круга.
На мал. 1 змальована Н. с., яка відповідає місцю спостереження, розташованому в деякій точці земної поверхні з широтою (р. Прямовисна (вертикальна) лінія, проведена через центр цієї сфери, пересікає Н. с. в точках Z і Z'', званими відповідно зенітом і надіром. Плоскість, що проходить через центр Н. с. перпендикулярно схил лінії, пересікає сферу по великому кругу NESW, званому математичним (або достеменним) горизонтом. Математичний горизонт ділить Н. с. на видиму і невидиму півсфери; у першій знаходиться зеніт, в другій — надір. Пряма, Н, що проходить через центр. с. паралельно осі обертання Землі, званою віссю світу, а точки пересічення її з Н. с. — Північним Р і Південним P'' полюсами світу. Плоскість, що проходить через центр Н. с. перпендикулярно осі світу пересікає сферу по великому кругу AWA''E, називається небесним екватором. З побудови виходить, що кут між віссю світу і плоскістю математичного горизонту, а також кут між прямовисною лінією і плоскістю небесного екватора дорівнюють географічній широті (місця спостережень. Великий круг Н. с., проходящий через полюси світу, зеніт і надір, називається небесним меридіаном.
З двох крапок, в яких небесний меридіан перетинається з математичним горизонтом, найближча до Північного полюса світу N називається точкою півночі, а діаметрально протилежна S — точкою півдня. Пряма NS, що проходить через ці крапки, є полуденна лінія. Точки горизонту, віддалені на 90° від точок N і S , називаються точками сходу Е і заходу W. Точки N, Е. S, W називаються головними точками горизонту. По діаметру EW перетинаються плоскості математичного горизонту і небесного екватора.
Великий круг Н. с., по якому відбувається видимий річний рух центру Сонця, називається екліптикою ( мал. 2 ).
Плоскість екліптики утворює з плоскістю небесного екватора кут e = 23°27''. Екліптика пересікає екватор в двох крапках, одна з яких —точка весняного рівнодення (у ній Сонце при видимому річному русі переходить з Південного півкулі Н. с. в Північне), а інша, діаметрально протилежна до неї, — точка осіннього рівнодення. Точки екліптики, віддалені на 90° від точок весняного і осіннього рівнодення, називається точками літнього і зимового сонцестояння (перша — в Північній півкулі Н. с., друга — в Південному). Великий круг Н. с., проходящий через полюси світу і точки рівнодення, називається колюром рівнодень; великий круг Н. с., проходящий через полюси світу і точки сонцестояння, — колюром сонцестояння. Прокреслені на зоряній карті, ці круги відсікають хвости в древніх зображень сузір'їв Великої Ведмедиці (колюр рівнодень) і Малої Ведмедиці (колюр сонцестояння), звідки і відбувається їх назва (греч. kóluroi, буквально — з обрубаним хвостом, від kólos — обрубаний, відсічений і іго — хвіст).
Видимому добовому переміщенню зірок, що є відображенням дійсного обертання Землі довкола осі відповідає обертання Н. с. довкола осі світу з періодом, рівним одній зоряній добі. Унаслідок обертання Н. с. всі зображення світил описують в просторі паралельні екватору кола, називаються добовими паралелями світив. Залежно від розташування добових паралелей відносно горизонту світила підрозділяються на тих, що не заходять (добові паралелі розташовуються цілком над горизонтом), невисхідні (добові паралелі цілком під горизонтом), висхідні і що заходять (добові паралелі перетинаються горизонтом). Кордонами цих груп світил є паралелі KN і SM'', що стосуються горизонту в точках N і S ( мал. 1 ). Оскільки видимість світил визначається положенням горизонту, плоскість якого перпендикулярна прямовисній лінії, то умови видимості небесних світил різні для місць на поверхні Землі з різною географічною широтою j. Це явище, відоме вже в давнину служило одним з доказів кулястості Землі. На екваторі (j = 0°) вісь світу PP'' розташовується в плоскості горизонту і збігається з полуденною лінією NS. Добові паралелі ( KK'', MM'' ) всіх світил пересікають плоскість горизонту під прямими кутами. Тут всі світила є висхідними і такими, що заходять ( мал. 3 ). У міру переміщення спостерігача по земній поверхні від екватора до полюса нахил осі світу до горизонту збільшується. Все більше число світил стає такими, що не заходять і невисхідними. На полюсі (j = 90°) вісь світу збігається з прямовисною лінією, а плоскість екватора — з плоскістю горизонту. Тут всі світила розділяються лише на тих, що не заходять і невисхідні, так яких добові паралелі ( KK'', MM'' ) розташовуються в плоскості, паралельній горизонту ( мал. 4 ).
Літ.: Блажко С. Н., Курс сферичної астрономії, М. — Л., 1948; Козаків С. А., Курс сферичної астрономії, 2 видавництва, М. — Л., 1940.
