Перш за все слід звернути увагу на те, що саме поняття небесної сфери виникає природним чином. Спра-ва в тому, що багато завдань спостережної астрономії пов'язані з кутовими вимірюваннями на небі. При цьому астроном абстрагується од відстаней до космічних об'єк-тів, мовби відносячи їх усіх до однакової відстані, тобто подумки розташовуючи їх на сферичній поверхні, в гео-метричному центрі якої перебуває він сам. На цю по-верхню вздовж відповідних радіусів і проектуються небесні світила.

Але сконструйована таким чином небесна сфера ще ніяк не пов'язана із Землею і місцеперебуванням на ній спостерігача. Встановленню цих зв'язків і служать по-дальші побудови сферичної астрономії. Спочатку треба пов'язати небесну сферу з кулястістю Землі. Саме для цього будується прямовисна лінія, напрям якої у кожній точці земної поверхні можна визначити за допомогою виска. Перетин прямовисної лінії з небесною сферою визначає розташування точок зеніту і надира. За допо-могою прямовисної лінії будується й площина горизон-ту. Вона проводиться через центр небесної сфери пер-пендикулярно до прямовисної лінії. Перетин площини горизонту з небесною сферою дає математичний горизонт. Внаслідок кулястості Землі небесні сфери, побудовані для двох спостерігачів, які перебувають у різних точках земної кулі, різняться одна від одної. Кожна з них має свою прямовисну лінію, свій зеніт, свої площину гори-зонту й математичний горизонт.

Треба також зв'язати небесну сферу з добовим обер-танням Землі. Спостерігаючи зоряне небо протягом до-сить тривалого часу, можна виявити, що картина його змінюється. Одні сузір'я піднімаються над горизонтом у східній стороні, інші заходять на заході. Ці зміни є наслідком добового обертання Землі довкола власної осі, що відбувається із заходу на схід. При цьому ми помітимо, що світила, розташовані порівняно невисоко над горизонтом, у південній стороні неба описують дуги великих радіусів. У міру наближення до зеніту ці радіуси зменшуються, і десь у районі Полярної зорі знаходиться нерухома точка. Визначити її місцерозташування можна дослідним шляхом. Для цього треба направити фото-апарат у район Полярної зорі і сфотографувати цю ділянку неба з довгочасною витримкою. На знімку всі зорі внаслідок добового руху прокреслять відповідні дуги. А в центрі знаходиться нерухома точка — Північ-ний полюс світу. Він розташований на продовженні осі обертання Землі — осі світу. Північний полюс світу, зе-ніт і центр небесної сфери визначають розташування площини небесного меридіана і точок горизонту — пів-дня і півночі. З напрямом осі світу безпосередньо пов'я-зане й розташування у просторі перпендикулярної до неї площини небесного екватора.

Таким чином, небесна сфера з усіма її геометрични-ми елементами зовсім не е довільною математичною конструкцією, її побудова тісно пов'язана з реальними умовами астрономічних спостережень.

Засвоєння основних положень сферичної астрономії й осмислення їхньої сутності, як правило, стикається з серйозними труднощами. Воно вимагає достатньою мірою розвинутої просторової уяви, оскільки всі побу-дови сферичної астрономії здійснюються у тривимірному просторі. Проте усі відповідні ілюстрації виконуються на плоскому аркуші паперу.

Тому в тих містах, де є стаціонарні або навчальні планетарії, дуже корисно провести заняття з викори-станням апаратури, що відтворює побудови сферичної астрономії на сферичному куполі, тобто у тривимірному просторі.

Практична астрономія. Ми вже говорили, що астро-номія подібно до інших природничих наук зародилася у безпосередньому зв'язку з практичними потребами людей. Виникнувши для розв'язання практичний зав-дань, астрономія в свою чергу істотно вплинула на роз-виток людського суспільства, сприяла його прогресу. Зо-крема, можливість визначати місцезнаходження корабля у морі за розташуванням Сонця і зір сприяла великим географічним відкриттям. Відкриття Америки, кругосвіт-ні подорожі здійснили мореплавці, які добре знали практичну астрономію. «Існує тільки одне безпомилкове обчислення,— говорив Колумб,— це — астрономічне. Ща-сливий той, хто з ним обізнаний».

Аж до другої половини XX століття астрономічні методи навігації, геодезії, а також обчислення часу збе-рігали своє практичне значення. І вже в повоєнні роки внаслідок розвитку радіотехніки, електроніки, атомної фізики з'явилися зручніші, оперативніші й точніші ме-тоди як для розв'язування навігаційних та геодезичних задач, так і для надточного відліку проміжків часу.

І в цих традиційних галузях свого практичного за-стосування сучасна астрономія відійшла на другий план, поступившись першістю технічним методам. Проте, чи означає це, що практична астрономія повністю віджила свій вік і вже нездатна у наш час приносити якусь ре-альну користь? Такий висновок був би неправильним.

Насамперед не втратила свого значення астронавіга-ція. Вона залишається невід'ємною складовою частиною сучасного навігаційного комплексу — в кінцевому підсумку координата його опорних пунктів визначаються точними астрономічними вимірюваннями. Крім того, в екстремальних ситуаціях можуть знадобитися і безпо-середні навігаційні астрономічні спостереження (астро-номічні ж методи автономні: вони незалежні від стаціо-нарних наземних служб).

Є, нарешті, й нова сфера людської діяльності, в якій астронавігаційні методи відіграють особливо важливу роль. Йдеться про космонавтику. Вже зараз операції орієнтування й стабілізації космічних кораблів здійсню-ються за допомогою астрономічних спостережень. А при польотах у далекий космос астронавігація може стати єдиним методом визначення місцезнаходження косміч-них кораблів у світовому просторі та знаходження їхньо-го курсу.

Цікава трансформація відбулася з астрономічними методами визначення точного часу. Якщо раніше астро-номи уточнювали хід годинників, звіряючи їх з добовим обертанням Землі, то з розробкою надточних атомних еталонів часу з'явилася можливість розв'язувати проти-лежне завдання: за показаннями атомних годинників з допомогою астрономічних спостережень визначати нерівномірність обертання нашої планети.

Доля практичної астрономії досить повчальна. Вона показує, як змінюється сфера застосування фундамен-тальних методів пізнання природи, вироблених багатові-ковою практикою людей. І в цьому — один з проявів діалектики процесу освоєння людиною навколишнього світу.