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
.