Земля и небесная ось

Как соотносятся между собой ось Земли и небесная ось?
Они параллельны - всегда? на любой широте?
Ось Земли меняет свое направление - меняет ли вместе с ней направление небесная ось?

Вероятно под «небесной осью» Вы понимаете ось, проходящую через полюсы сферической системы координат. На небе оси нет, так как небо не вращается.

Ось вращения Земли подвержена колебаниям в пространстве, причем колебания эти имеют амплитуды от 23 градусов до долей секунд дуги. Соответственно, система сферических координат, основная плоскость которой связана с земным экватором, тоже будет описывать в пространстве, а, следовательно, и среди звезд, такие же колебания. Это неудобно в практической работе с координатами звезд, поэтому обычно координаты объектов задаются относительно фиксированного положения системы координат, то есть относительно того положения, которое она занимала бы в фиксированное время. Сейчас это начало 2000 года.

Естественно, что в любой другой момент времени ось вращения Земли не совпадает с осью координат 2000 года. Для того чтобы получить координаты относительно положения оси Земли в конкретный момент производят «редукционные вычисления», то есть учитывают изменение координат объектов в результате колебаний оси вращения Земли. Только тогда получим состояние, когда ось вращения Земли совпадает с осью пересчитанной экваториальной системы координат.

Суммируя сказанное, можно сказать, что ось вращения Земли проходит через точки полюсов звездных карт или атласов лишь на момент, на который составлены карты. В другие моменты совпадений нет.

Системы экваториальных и горизонтальных координат определяются, в конечном счете, положением оси вращения Земли в пространстве (относительно звезд, в частности). Если ось изменяет свое положение в пространстве, то и основная плоскость "мгновенной" экваториальной системы координат изменяет свое положение и, как следствие, координаты звезд в ней изменяются. Для горизонтальной системы координат происходит аналогичное - изменяется положение зенита среди звезд.

Если требуется указать координаты звезд в "мгновенной" системе координат, необходимо учитывать смещения оси вращения в пространстве. Более того, необходимо учесть и такое явление, как колебания тела Земли относительно оси вращения, то есть колебания полюсов в теле Земли. Величина этих колебаний невелика, отклонения от среднего положения не превышают 0.3 сек дуги (10 метров на поверхности Земли), но для некоторых задач это существенно.

Анатолий