Так как небесная сфера в своем кажущемся вращении вокруг наблюдателя завершает полный оборот за 24 часа, то отсюда следует, что в часовой мере угол в 360 градусов равен 24 часам. Следовательно, каждый час, как мера угла, соответствует 15 градусам, а каждый градус — 4 минутам времени. Соотношение часовых и градусных единиц выглядит следующим образом:

360° соответствуют 24 часам,

15° соответствуют 1 часу,

1° соответствует 4 минутам,

15' соответствует 1 минуте,

1' соответствует 4 секундам.

В сокращенной записи прямого восхождения часы, минуты и секунды обозначаются русскими буквами «ч», «м», «с» или латинскими «h», «m», «s» (например, 5^ч12^м6^с или 5^h12^m6^s).

Прямое восхождение и склонение светила называются его небесными экваториальными координатами.

Небесные экваториальные координаты весьма похожи на географические координаты, причем прямое восхождение подобно долготе, а склонение — широте. Географические координаты, в сущности, также могут быть названы экваториальными, так как они определяются по отношению к земному экватору. Как при вращении Земли шпрота и долгота городов остаются неизменными, так и при суточном вращении небесной сферы не меняются склонение и прямое восхождение всех звезд. В звездных каталогах, содержащих справочные сведения о различных звездах, указываются их экваториальные координаты. Что же касается «странствующих» небесных светил, перемещающихся на фоне звездного неба (Солнца, Луны, планет и др.), то их прямые восхождения и склонения, естественно, все время изменяются, как меняются и географические координаты земных путешественников.

Географические карты испещрены координатной сеткой — меридианами и параллелями. Подобный вид имеют и карты звездного неба.

При путешествии вдоль какого-нибудь географического меридиана легко заметить, что угловая высота Полярной звезды над горизонтом не остается постоянной. По мере продвижения на юг она уменьшается и Полярная звезда постепенно приближается к горизонту. Наоборот, при путешествии на север Полярная звезда приближается к зениту.

Подобным образом изменяется и высота над горизонтом северного полюса мира, рядом с которым находится Полярная звезда. Легко доказать, что высота северного полюса мира над горизонтом всегда равна географической широте места.

Рассмотрим рис. 17, на котором изображен земной шар. В любой точке Земли ось мира параллельна земной оси, и поэтому высота полюса мира и географическая широта данного пункта являются углами с взаимно перпендикулярными сторонами (ось мира всегда перпендикулярна к плоскости земного экватора, а радиус Земли, проведенный в пункт наблюдения, перпендикулярен к касательной горизонтальной плоскости).

Следовательно, эти углы равны, то есть высота северного полюса мира равна географической широте места. Этот вывод иногда называют теоремой о высоте полюса мира.

рис. 17

Отсюда, как неизбежное следствие, вытекает, что вид звездного неба и видимые движения небесных светил на различных широтах существенно различны.

Мы уже познакомились с видом звездного неба и движением небесных светил в умеренных шпротах (например, в Москве). Посмотрим, как изменится наблюдаемая картина при нашем воображаемом перемещении на Северный полюс и на земной экватор.

По мере нашего продвижения к северу высота полюса мира и Полярной звезды будет непрерывно увеличиваться. Когда мы окажемся на Северном полюсе Земли, то северный полюс мира совпадет с зенитом, а небесный экватор — с горизонтом. При этом высота полюса мира будет равна 90°, то есть географической широте Северного полюса Земли.

Так как при своем кажущемся суточном движении все звезды перемещаются параллельно небесному экватору, то на Северном полюсе Земли они будут двигаться параллельно горизонту. Здесь нет восходящих и заходящих звезд. На Северном полюсе все звезды северного полушария неба являются незаходящими, а южного полушария неба — невосходящими.

На Северном полюсе Земли теряет смысл понятие сторон горизонта. Здесь всюду юг, так как, тронувшись с Северного полюса Земли в любом направлении, мы непременно пойдем вдоль какого-нибудь меридиана, то есть на юг. На Северном полюсе Земли бессмысленно говорить о кульминациях звезд,— ведь их высоты в течение суток не изменяются.

На Южном полюсе Земли, в центре Антарктического материка, можно наблюдать подобную же картину. Над головой будут видны только звезды южного полушария неба, а южный полюс мира будет совпадать с зенитом. Однако здесь, как и на Северном полюсе, все звезды в течение суток описывают на небесной сфере пути, параллельные горизонту.

Иная картина будет наблюдаться на земном экваторе. Географическая широта всех его точек равна нулю. Следовательно, нулю должна быть равна для наблюдателя и высота северного полюса мира. Таким образом, на земном экваторе полюсы мира совпадают с точками севера и юга, а ось мира лежит в горизонтальной плоскости, совпадая с полуденной линией. Небесный экватор здесь проходит через зенит, и его плоскость перпендикулярна к плоскости горизонта. Отсюда следует, что и все звезды для наблюдателя на земном экваторе будут двигаться в течение суток по окружностям, плоскости которых перпендикулярны к горизонтальной плоскости. На земном экваторе нет невосходящих звезд. Здесь все звезды в течение суток дважды пересекают линию горизонта, а если бы не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть все звездное небо.

Земля обращается вокруг Солнца, и потому в разные моменты года Солнце при наблюдениях с Земли проектируется на различные участки звездного неба. Так возникает еще одна иллюзия, вызванная обращением Земли вокруг Солнца,— кажущееся годовое движение Солнца на фоне звезд.

Путь, по которому Солнце перемещается на фоне созвездий, называется эклиптикой (рис. 18).

рис .18

Эклиптика представляет собой окружность, пересекающуюся с небесным экватором под углом в 23¹/₂ градуса. Точки пересечения небесного экватора и эклиптики называются точками весеннего равноденствия (обозначается символом γ) и осеннего равноденствия (обозначается символом ♎). Точки солнцестояний (летнего и зимнего) отстоят по эклиптике от точек равноденствий в обе стороны на 90°.

Взаимное расположение эклиптики и небесного экватора изменяется так медленно, что в большинстве случаев их можно считать относительно друг друга неподвижными. Неподвижна (в первом приближении) и точка весеннего равноденствия относительно звезд. Иначе говоря, эта воображаемая и ничем не отмеченная на небе точка ведет себя, как звезда: восходит, заходит и кульминирует.

На звездном небе эклиптика проходит по 12 созвездиям, называемым зодиакальными, или просто зодиаком. Вот их названия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей. Большинство из этих созвездий имеют названия животных. Поэтому в древности их и назвали «зодиаком», что в переводе означает «пояс животных».

Благодаря годовому движению Солнца по созвездиям вид звездного неба в течение года непрерывно изменяется. Созвездие, в котором в данный момент находится Солнце (точнее, на которое оно проектируется с Земли), наблюдению недоступно, так как восходит и заходит вместе с Солнцем, кульминируя в полдень. Наоборот, созвездие, противоположное Солнцу (например, в декабре созвездие Тельца), отлично видимо всю ночь и кульминирует в полночь. Через месяц кульминирует область неба, имеющая прямое восхождение, большее на 2 часа (созвездие Близнецов)  и т. д.

Так как Солнце непрерывно движется по эклиптике, то в полночь в разные месяцы года будут кульминировать разные созвездия. Поэтому, например, летом по вечерам видны одни созвездия (кроме незаходящих), зимой — другие. Странствуя на фоне звездного неба. Солнце своим присутствием как бы «гасит» одно созвездие за другим. Через некоторое время Солнце возвращается к исходной точке эклиптики, и снова начинается прежний цикл уже знакомых изменений. Одновременно с этим и Земля полностью завершает свой очередной оборот вокруг Солнца.