Detailed demonstrations of the relations between coordinate systems in the celestial sphere

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X65707

Keywords:

Positional Astronomy, Spherical Astronomy, Mathematical Astronomy, Spherical Geometry, Spherical Trigonometry

Abstract

Spherical Geometry is the basis for what we know as Positional Astronomy. This is one of the oldest approaches to Astronomy as a science, being used by ancient Greeks and possibly by other people before that. Concerning a more formal current mathematical description, there are several types of coordinate systems with respect to the celestial sphere. Each system differs in the choice of its referential plan. Several connections between elements of different types of coordinates are well known once it is a well-developed field. However, the reader will not find in the literature complete mathematical proofs for such formulas. Thus, this article fills that gap. We present in this text several formulas relating the coordinates Zenital Distance, Hour Angle, Azimuth, Declination and Geographic Latitude and their mathematical proofs in detail, explaining all possible steps. Our main contribution is in the form of the presentation and deduction of classical results from Positional Astronomy.

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Author Biographies

Lucas Antonio Caritá, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, São José dos Campos, SP, Brasil

Matemático com Doutorado em Física e Astronomia. Possui experiência em Matemática Pura (Topologia Algébrica), Matemática Aplicada (Caos em Sistemas Dinâmicos Hamiltonianos) e Astrofísica (Caos em Órbitas Estelares). É professor e pesquisador efetivo, em regime de dedicação exclusiva, da Faculdade de Matemática do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) no campus São José dos Campos - Petrobrás, sendo, atualmente, coordenador do curso de Licenciatura em Matemática nessa instituição.

Carla Patrícia Ferreira dos Santos, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Rio Claro, SP, Brasil

Mestre em Matemática pelo programa PGMAT da UNESP campus Rio Claro e participante do grupo de pesquisa em História da Matemática HIFEM (História e Filosofia em Educação Matemática), formada em Licenciatura em Matemática pela FAAL (Faculdade de Administração e Artes de Limeira). Professora no Estado de São Paulo e particular. Extremamente interessada em novas técnicas para o ensino de Matemática em sala de aula e em Matemática Aplicada.

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Published

2022-07-12

How to Cite

Caritá, L. A., & Santos, C. P. F. dos. (2022). Detailed demonstrations of the relations between coordinate systems in the celestial sphere. Ciência E Natura, 44, e33. https://doi.org/10.5902/2179460X65707