Основной плоскостью в горизонтальной системе координат (рис. 2.3) является плоскость математического горизонта. Основным направлением – направление зенит – надир.

Рис. 2.3. Горизонтальная система координат

Большой круг небесной сферы, пересекающий математический горизонт в точках востока и запада и проходящий через зенит и надир, называется первым вертикалом.

Рассмотрим теперь, как определяются координаты светила в горизонтальной системе координат. Пусть М – светило, находящееся на небесной сфере. Через светило М, точки Z и Z′ проведем большой круг, который пересечет математический горизонт в двух точках. Этот большой круг называется вертикалом светила или кругом высоты светила. Координата, отсчитываемая от точки пересечения круга высоты с математическим горизонтом вдоль дуги круга высоты по направлению на светило, называется высотой светила над горизонтом h. Если отсчитывать угловое расстояние от зенита вдоль круга высоты до светила, то будем иметь равнозначную высоте координату – зенитное расстояние светила z. Таким образом, ясно, что z + h = 90°, причем h Î (0°; +90°); (0°; –90°). Другая координата отсчитывается вдоль математического горизонта от точки юга S до точки пересечения круга высоты светила с математическим горизонтом в сторону точки запада W и называется азимутом светила A, причем A Î (0°; +360°).

В горизонтальной системе координат вводятся понятия кульминаций, а для данной широты места наблюдения – незаходящих, восходящих и заходящих, невосходящих светил. Для наших широт незаходящими будут, например, звезды созвездий Малой Медведицы и Дракона, восходящими и заходящими – созвездий Тельца и Возничего, невосходящими – Южного Креста и Тукана.

Момент прохождения светила через небесный меридиан называется его кульминацией. В верхней кульминации высота светила h максимальна, в нижней кульминации – минимальна. Промежуток между кульминациями светил равен 12 часам (половине суток).

Высота светил в верхней кульминации:

Высота светил в нижней кульминации:

где j – широта места наблюдения, d – склонение светила (см. п. 2.2).