П.1.3. Сферические координаты

В сферических координатах (рис. П.2) положение точки М в пространстве определяется тремя числами , где - расстояние от начала координат до точки, т.е. ( ³0); - угол между осью Oz и радиус-вектором точки (0 £ £ p), - угол между осью Ох и проекцией радиус-вектора точки на плоскость хОу (0 £ < 2p).

Декартовы и сферические координаты связаны между собой соотношениями

, .

С координатами r, q и f связана правая тройка единичных ортогональных векторов

.

Элементы длины, площади и объема в сферических координатах имеют следующий вид:

.

Векторные соотношения в сферических координатах:

градиент скалярной функции j

,

дивергенция векторной функции

,

ротор векторной функции

.

Оператор Лапласа в сферических координатах имеет вид:

.

В некоторых случаях оператор Лапласа записывают так: , где

- его радиальная часть, а

- угловая часть.

В центрально-симметричном поле, распределение которого не зависит от углов и , , т.е. такое поле описывается одномерным оператором Лапласа .