Текст книги "Сокровища звездного неба"

Автор книги: Феликс Зигель

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 22 страниц)

Итак, речь пойдет об изредка появляющихся в продаже так называемых школьных телескопах. Самый простой из них – это телескоп-рефрактор с диаметром объектива 60 мм. Он снабжен двумя окулярами с увеличением 32 и 64 раза и укреплен на так называемой азимутальной головке, позволяющей ему вращаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей – горизонтальной и вертикальной.

Так как при движении светил по небосводу одновременно меняются и их угловая высота над горизонтом и их азимут, азимутальная установка обладает существенным недостатком: приходится все время подправлять телескоп сразу по двум направлениям – и по высоте и по азимуту.

Малый школьный рефрактор – назовем так этот телескоп – позволяет наблюдать звезды до 11 ^m и различать в отдельности две звезды, если угловое расстояние между ними не меньше 2,4 секунды дуги. Гораздо совершеннее школьный менисковый телескоп системы Д.Д.Максутова. В чем преимущества этой системы телескопов перед обычными телескопами-рефракторами?

В телескопе-рефракторе объективом служит положительная, собирательная линза или система из двух линз, действующая совместно, как одна собирательная линза. Объектив, собирая лучи от небесного тела, дает его изображение в так называемой фокальной плоскости. Это изображение рассматривается через сильно увеличивающую сложную лупу, называемую окуляром.

И объектив, и окуляр телескопа имеют определенные фокусные расстояния (так называют расстояния от этих линз до даваемых ими четких изображений далеких предметов). Можно легко доказать, что увеличение телескопа равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Так, например, если фокусное расстояние объектива равно 1 м, а фокусное расстояние окуляра 1 см, то телескоп будет увеличивать ровно в 100 раз. Иначе говоря, в такой телескоп все небесные светила мы увидим под углом в сто раз большим, чем невооруженным глазом.

В телескопе-рефлекторе объективом служит вогнутое параболическое зеркало. Даваемое им изображение светила обычно отражается с помощью зеркала или призмы в боковой окуляр, укрепленный на тубусе (трубе) рефлектора. Бывают и такие рефлекторы, в главном зеркале которых сделано отверстие для окуляра. При всех достоинствах рефракторов и рефлекторов они обладают существенными недостатками. Их оптические части (линзы и зеркала) вносят в изображение небесных тел искажения, которые называются аберрациями.Из них главными являются сферическаяи хроматическая аберрации.

Краевые части собирательной линзы преломляют световые лучи параллельного пучка сильнее, чем ее центральные части. Из-за этого точка схождения «краевых» лучей – их фокус – расположена ближе к линзе, чем фокус «центральных» лучей. В этом заключается сферическая аберрация, которая проявляется в размытости даваемых линзой изображений. Точнее говоря, из-за сферической аберрации или края изображения бывают размытыми (не «в фокусе»), или его центральные части. Достичь же одинаковой четкости изображения во всех его частях не удается.

Иной характер носит хроматическая аберрация. Она выражается в том, что лучи разного цвета преломляются линзой по-разному – фиолетовые, например, сильнее, чем красные. Из-за этого изображение небесного светила выглядит окрашенным в радужные цвета, что, конечно, также мешает наблюдениям.

Для ослабления аберраций объективы рефракторов монтируют из двух (а иногда и трех) линз. Первая из них двояковыпуклая, вторая —плосковогнутая. Сложенные вместе, они действуют, как одна собирательная плосковыпуклая линза. Аналогичное устройство имеют и окуляры телескопов.

Оказывается, можно, подбирая кривизну линз и сорт их стекла, добиться того, чтобы объектив рефрактора практически не давал сферической аберрации. Полностью же уничтожить хроматическую аберрацию таким способом невозможно – обязательно остается некоторая, правда, однотонная (обычно голубоватая) окрашенность изображений.

Рефлекторы в этом отношении лучше рефракторов. Их объективы—зеркала – не обладают хроматической аберрацией, а если главному зеркалу к тому же придана форма параболоида, сферическая аберрация также сильно ослабляется. Правда, в этом случае главная трудность заключается в «параболизации» зеркала, в придании ему строго параболоидной формы. Необходимая точность здесь исключительно велика. Так, например, при изготовлении зеркала американского рефлектора обсерватории Маунт Паломар, имеющего 5 м в диаметре, допускаемые отступления от нужной формы не превышали долей микрометра!

Отсюда ясно, с какими огромными трудностями связана постройка крупных рефлекторов. Не легче создавать и крупные телескопы-рефракторы. Поэтому уже давно назрела необходимость в новых системах телескопов, которые при сравнительно небольших размерах обладали бы высокими оптическими качествами. Такие телескопы, названные менисковыми, были изобретены еще в 1941 г. членом-корреспондентом АН СССР Д.Д.Максутовым. В настоящее время менисковые телескопы широко используются как у нас, так и за рубежом.

Лучи света, идущие от светила, прежде чем попасть на главное вогнутое зеркало телескопа, проходят через тонкую выпукло-вогнутую рассеивающую линзу – мениск. Отразившись от главного зеркала, лучи снова возвращаются к мениску, центральная часть внутренней поверхности которого посеребрена и, таким образом, выполняет роль выпуклого зеркала. Отразившись от него, лучи попадают в окуляр, вставленный в отверстие главного зеркала. Преимущества менискового телескопа весьма существенны.

Во-первых (и в этом состоит главная идея менискового телескопа), форму поверхностей мениска можно выбрать так, что при сферической поверхности главного зеркала сферическая аберрация мениска полностью скомпенсирует (то есть как бы уничтожит) сферическую аберрацию зеркала. Хроматическая же аберрация из-за тонкости мениска и его малой искривленности практически отсутствует. Таким образом, менисковый телескоп дает четкие, неокрашенные высококачественные изображения.

Во-вторых, при изготовлении оптической части менисковых телескопов приходится затрачивать гораздо меньше усилий, чем при создании обычных рефлекторов. Причина в том, что не только у главного зеркала, но и у мениска поверхности имеют сферическую форму, а добиться такой формы технически несравненно легче, чем параболической.

В-третьих, луч света, попав в менисковый телескоп, дважды меняет свое направление. Эта особенность движения луча сильно сокращает длину инструмента и делает менисковый телескоп компактным, удобным в обращении.

Наконец, в-четвертых, мениск герметически закупоривает трубу телескопа. Это предохраняет главное зеркало от попадания влаги, пыли, что, конечно, удлиняет сроки его пригодности для наблюдений.

Школьный менисковый телескоп очень компактен – длина его тубуса (трубы) 25 см, а высота телескопа вместе со штативом 40 см. Проницающая его способность достаточно велика – в школьный менисковый телескоп доступны звезды до 11-й зв. величины. Более высока, чем у малого школьного рефрактора, его разрешающая способность – около двух секунд дуги.

На поворачивающейся окулярной обойме вмонтированы два окуляра, увеличивающие в 25 и 70 раз. Оба они снабжены зенитными призмами, облегчающими наблюдения светил, близких к зениту. Удобен визир, играющий роль своеобразного прицела при наводке телескопа на объект.

Установка школьного менискового телескопа – азимутальная, что является одним из его недостатков. Правда, азимутальная головка инструмента снабжена не только крепящими, но и микрометрическими «ключами» (винтами), позволяющими наблюдателю медленно поворачивать телескоп вслед за уходящим из поля зрения светилом, но это мало облегчает положение. Другое неудобство – короткий штатив, требующий дополнительной достаточно высокой опоры в виде стола, тумбы или специального столба.

Поле зрения инструмента большое. При увеличении в 25 раз его диаметр равен 48 минутам дуги, при увеличении в 70 раз – 10 минутам дуги, что почти вдвое меньше видимого лунного диска.

При всех недостатках установки школьного менискового телескопа его оптические качества достаточно высоки, и этот инструмент смело можно рекомендовать для изучения звездного неба.

Бесспорно лучший из всех трех школьных телескопов – большой школьный рефрактор с диаметром объектива 80 мм. Прежде всего, его установка не азимутальная, а параллактическая. В такой установке одна из двух взаимно перпендикулярных осей, вокруг которых может поворачиваться телескоп, направлена на полюс мира (или, приближенно, на Полярную звезду).

Благодаря этому при вращении вокруг другой оси телескоп следует за светилом, и для того, чтобы удерживать объект в поле зрения инструмента, достаточно пользоваться одним так называемым «часовым» ключом. Параллактическая головка инструмента (она сделана съемной) соединена с высоким раздвижным переносным штативом, что также создает существенные удобства для наблюдателя.

Мы опускаем (как и в предыдущих случаях) подробное описание технического устройства инструмента, так как все это хорошо изложено в подробных, обстоятельных инструкциях, прилагаемых к каждому из телескопов. Упомянем лишь, что большой школьный рефрактор имеет все черты «настоящего» телескопа: противовес на оси склонений, два зажимных и два микрометрических ключа, противоросник, устройство для установки по широте места наблюдения и многое другое. Диаметр его объектива, как уже отмечалось, 80 мм. Три окуляра позволяют применять увеличения в 80, 40 и 28,5 раза. В хорошие ночи удается различить звезды до 11,5 ^m .

Теоретическая разрешающая способность большого школьного рефрактора – 1,75". На практике, по уже указанным причинам, она несколько ниже – 2,06".

Все три школьных телескопа – не только отличные средства для общего знакомства с достопримечательностями созвездий и Луны, но и инструменты, вполне пригодные для некоторых простейших научных наблюдений. Кто захочет от общего созерцания небесных тел перейти к посильному научному их изучению (что весьма желательно), может воспользоваться для этой цели обстоятельными руководствами, созданными П.Г.Куликовским и В.П.Цесевичем, а также Постоянной частью Астрономического календаря (М.: Наука, 1981).

В 1980 г. Новосибирский приборостроительный завод им. В.И.Ленина выпустил первую партию (4000 штук) нового небольшого телескопа «Алькор», предназначенного для любителей астрономии. Это рефлектор системы Ньютона с поперечником сферического зеркала 65 мм и фокусным расстоянием 502 мм. Окуляр системы Рамсдена дает увеличение в 33 раза. При этом поле зрения нового телескопа составляет 1°15". Дополнительное устройство (отрицательная линза Барлоу в отдельной трубке) увеличивает фокусное расстояние главного зеркала в 2,7 раза, что позволяет с тем же окуляром Рамсдена повысить увеличение до 88 раз и даже (изменив расстояние между линзой Барлоу и окуляром) до 133 раз. Это дает возможность изучать подробности при наблюдениях Луны, Солнца и некоторых планет. В телескоп «Алькор» доступны звезды до 11 ^m , и oн успешно «разделяет» двойные звезды с расстоянием между компонентами, большим 2".

Установка нового телескопа азимутальная, снабженная механизмами для тонких движений по азимуту и высоте. Прицельные диоптры облегчают наведение на небесные объекты. Телескоп снабжен темным светофильтром для наблюдений Солнца, кистью для чистки оптических поверхностей. Он настолько портативен, что его легко можно переносить в чемодане. Стоимость «Алькора» 135 р.

Тем же Новосибирским приборостроительным заводом создана и более совершенная разновидность любительского рефлектора системы Ньютона под названием «Мицар». Его главное зеркало имеет поперечник 110 мм и фокусное расстояние 800 мм. Два окуляра Кельнера в сочетании с линзой Барлоу позволяют применять увеличения в 32, 54, 90 и 170 раз. Наибольшее поле зрения 1,5°, наименьшее 16'. Труба телескопа имеет длину 130 см. Есть искатель диаметром 30 мм с увеличением в шесть раз и полем зрения 8°.

Большое преимущество «Мицара» по сравнению с «Алькором» – параллактическая установка немецкого типа, позволяющая применять ее для широт от 30 до 65 градусов. При проницающей силе 12 ^m разрешающая способность «Мицара» также велика (1,3").

Опыт работы с новыми телескопами показал, что качества их весьма высоки. Так, например, в «Мицар» удается различать даже моря Марса и некоторые звезды-гиганты в шаровых звездных скоплениях. Цена «Мицара» 250 р.

К сожалению, выпуск этих телескопов пока отстает от запросов любителей астрономии. Попытаться приобрести «Алькор» или «Мицар» можно в магазинах Роскультторга и на базах Посылторга.

Несколько методических замечаний о наблюдениях звездного мира в телескопы.

Главная трудность для начинающего – наводка телескопа на интересующий его объект. Здесь помогут только тренировка и некоторый опыт в «нацеливании» телескопа на земные предметы. При наводке надо смотреть вдоль телескопа, и когда объект окажется на краю верхней части тубуса телескопа, слегка поверните телескоп так, чтобы боковая поверхность тубуса стала для вас невидимой. Взглянув после этого в окуляр, вы увидите предмет и, закрепив ключи, можете затем «отфокусировать» изображение.

Полезно раз навсегда отметить черточкой положение окулярной трубки телескопа для четкой фокусировки различных окуляров. Если же окуляр предварительно не отфокусирован, увидеть в него (даже при точной паводке инструмента) слабую звезду или туманность очень трудно, а иногда и просто невозможно.

В телескоп яркие звезды видны не точками, а крошечными дисками. Не подумайте, что вы наблюдаете реальные, настоящие диски звезд. Удаленность звезд от Земли так велика, что даже в крупнейшие из современных телескопов рассмотреть их диски не удается. Кажущиеся же диски звезд – следствие особого оптического явления, называемого дифракцией. Чем больше диаметр объектива телескопа, тем меньше обманчивый дифракционный диск. При хороших атмосферных условиях вокруг дифракционного диска звезды видно несколько светлых дифракционных колец – оптических образований, не имеющих, конечно, никакого отношения к самой звезде.

Для разных объектов применяются разные увеличения. Туманности и звездные скопления обычно удобнее наблюдать с окулярами, дающими небольшое увеличение. Наоборот, для разделения тесных и достаточно ярких двойных звезд целесообразно употребить сильный окуляр.

Излагаемая в книге программа наблюдений рассчитана для возможностей большого школьного телескопа-рефрактора и «Мицара». Эта «программа-максимум» с соответствующими коррективами может быть, конечно, использована и для наблюдения с другими инструментами.

ГДЕ И КОГДА?

Вот вы решили приступить к астрономическим наблюдениям. Объект наблюдения выбран, ночь ясная. Остается выяснить, где на небе искать выбранный вами объект. С чего следует начать?

Земля шарообразна и, кроме того, одновременно участвует в двух главных движениях – вращается вокруг оси и обращается вокруг Солнца. По этим причинам вид звездного неба, или, точнее, видимое расположение звезд на небе по отношению к горизонту, зависит в основном от трех обстоятельств: положения наблюдателя на земном шаре, момента суток и календарной даты. Значит, нельзя ответить на вопрос, где виден тот или иной объект звездного мира, если неизвестно, когда производятся наблюдения. При этом, еще раз подчеркнем, положение наблюдателя на земном шаре, точнее, географическая широта места наблюдателя, считается известным. Для того чтобы разобраться более подробно во всех этих вопросах (что необходимо при пользовании звездными картами), познакомимся в самых общих чертах с некоторыми основными понятиями сферической астрономии.

Простейшие астрономические явления, знакомые каждому еще с детских лет, совершаются «на небе». По небу движутся Солнце и Луна, на чистом ночном небе видны тысячи звезд, а нередко, к досаде астрономов, небо бывает пасмурным.

Слово «небо» так часто употребляется астрономами, что, приступая к наблюдениям звездного «неба», необходимо прежде всего уточнить, что современная наука понимает под этим термином.

Когда мы находимся на открытом месте (например, в поле или на море), весь мир представляется нам как бы разделенным на две части. Под ногами у нас земная поверхность или вода, а все, что мы видим над нею, составляет небо. Можно сказать, таким образом, что небом называется мировое пространство, рассматриваемое сквозь воздушную оболочку Земли– атмосферу.

Земная атмосфера несколько искажает истинную картину космоса. Во-первых, облачные атмосферные образования в большей или меньшей степени препятствуют астрономическим наблюдениям. Во-вторых, из всех лучей, идущих на Землю от Солнца, земная атмосфера сильнее всего рассеивает синие и голубые лучи. Благодаря этому небо в ясную погоду кажется голубым, тогда как при отсутствии атмосферы небо и днем и ночью выглядело бы одинаково черным. В-третьих, наконец, воздушная оболочка Земли слегка изменяет направление светового излучения небесных тел, ослабляет (за счет поглощения) их интенсивность и даже влияет на их цвет. Поэтому, в частности, звезды кажутся мерцающими и переливающимися всеми цветами радуги.

Но все эти искажения невелики, и в целом можно утверждать, что земная атмосфера обладает большой прозрачностью.

Небо всегда кажется нам почти сферическим куполом, опирающимся своими краями на земную поверхность. Этот обман чувств послужил причиной для всех древних идей о «небесной тверди» или твердом небосводе. Хотя в настоящее время никто из мало-мальски образованных людей не считает небо твердым куполом, термин «небосвод» сохранился. Мы будем понимать под этим словом то обманчивое восприятие «небесного купола», которое свойственно всем людям.

Столь же широко распространен и другой обман чувств. Мы не ощущаем разницы в расстояниях до Солнца, Луны и звезд. Все небесные светила кажутся нам одинаково удаленными от Земли и движущимися по одному «небосводу».

Поэтому, рассматривая небесные явления, астрономы для удобства рассуждений представляют себе некоторую воображаемую сферу произвольного радиуса с центром в глазу, наблюдателя, на поверхность которой проектируются изображения небесных светил. Такая условная сфера получила название небесной сферы.

В некоторых случаях центр небесной сферы совмещают мысленно с глазом не реального, а воображаемого наблюдателя, помещаемого, например, в центре Солнца или другой точке Вселенной.

Небесная сфера – это, разумеется, не какое-то реальное образование, а условное геометрическое построение, введенное для удобства измерений видимых положений светил.

Радиус небесной сферы считается произвольным (и не обязательно очень большим) именно потому, что расстояния до небесных тел при первоначальных наблюдениях не играют роли и приходится ограничиваться угловыми измерениями на небе. А при таких измерениях, как известно, длина сторон угла на величину угла никак не влияет. Представим себе теперь наблюдателя, находящегося па поверхности Земли, и описанную вокруг него небесную сферу. В каждом пункте земной поверхности с помощью отвеса легко определить направление отвесной, или вертикальной линии. Она пересечет небесную сферу в двух точках Z и Z '.Та из них, которая находится прямо над головой наблюдателя, называется зенитом (Z ),а противоположная точка Z'– надиром.

Проведем через центр небесной сферы (глаз наблюдателя) горизонтальную плоскость. Окружность, по которой эта плоскость пересекает небесную сферу, называется истиннымили математическим горизонтом.

Нетрудно сообразить, что математический горизонт не совпадает с видимым,или наблюдаемым горизонтом.Последний состоит из точек, в которых луч зрения наблюдателя касается земной поверхности. Так как плоскость математического горизонта расположена над земной поверхностью, то математический горизонт всегда слегка «приподнят» над видимым горизонтом.

В дальнейшем для упрощения чертежей мы на рисунках небесной сферы не будем изображать ни Земли, ни наблюдателя, хотя их присутствие подразумевается.

Введенные понятия вертикальной линии и математического горизонта позволят нам теперь разобраться в простейших видимых движениях небесных светил, в частности звезд.

Общеизвестно, что наблюдаемое нами ежедневно движение Солнца по небосводу есть иллюзия. На самом деле почти равномерно вращается земной шар, и его вращение является причиной суточного движения Солнца, периодической смены дня и ночи.

Вращение Земли вызывает видимое суточное движение не только Солнца, но и всех других небесных светил. В этом легко убедиться путем несложных наблюдений.

Когда Солнце скроется за горизонт и наступит звездная ночь, обратите внимание на какую-нибудь яркую звезду в южной части неба. Заметьте ее расположение по отношению к какому-нибудь земному предмету, а затем повторите (с того же места!) наблюдение через полчаса или через час. Вы обнаружите, что наблюдаемая вами звезда заметно сместилась на небосводе. Легко проверить, что и все остальные звезды испытали при этом подобное же смещение. Следовательно, все звездное небо, как единое целое, кажется вращающимся вокруг Земли.

Возьмем теперь фотографический аппарат, установим его объектив на «бесконечность» и, укрепив неподвижно, направим его в северную часть звездного неба, туда, где виднеется Полярная звезда. Произведем снимок звезд с выдержкой около часа. Звезды благодаря своему видимому движению изобразятся концентрическими дугами, общий центр которых близок к Полярной звезде.

Таким образом, на небосводе или, точнее, на небесной сфере есть неподвижная точка вокруг которой, как нам кажется, движутся все наблюдаемые нами звезды. Она называется северным полюсом мира.Противоположная, также неподвижная точка небесной сферы называется южным полюсом мира(рис. 14).

рис .14.

 Прямая, соединяющая оба полюса мира, получила название оси мира.При наблюдении звездного неба создается обманчивое впечатление, что все звезды укреплены на какой-то невидимой прозрачной хрустальной сфере (так думали древние) и эта сфера медленно вращается вокруг оси мира, завершая полный оборот за сутки.

Если через центр небесной сферы провести плоскость, перпендикулярную к оси мира, то она пересечет небесную сферу по линии, которая – называется небесным экватором.Небесный экватор делит небо на два полушария. То из них, в котором находится Полярная звезда, называется северным, а противоположное – южным. Нетрудно сообразить, что небесный экватор имеет такой же радиус, как и небесная сфера. Подобные окружности на поверхности любой сферы называются большими кругамиданной сферы.

Видимые пути звезд в их кажущемся движении по небосводу параллельны небесному экватору. То же можно сказать и о видимых суточных путях Солнца и Луны.

Проведем мысленно плоскость через три точки: глаз наблюдателя, зенит и северный полюс мира. Она пересечет небесную сферу по большому кругу, который называется небесным меридианом.Небесный меридиан пересекает математический горизонт в двух точках, из которых ближайшая к северному полюсу мира называется точкой севера,а противоположная – точкой юга.Точки горизонта, отстоящие в обе стороны от этих точек на 90°, называются точками востокаи запада.Очевидно, именно в этих точках с математическим горизонтом пересекается небесный экватор.

Прямая, соединяющая точки севера и юга, называется полуденной линией.Легко убедиться, что в полдень тени от всех предметов падают по направлению этой линии.

Наблюдая видимое движение звезд в южной части небосвода, можно заметить, что, проходя через небесный меридиан, они занимают при этом наивысшее положение над горизонтом. Наоборот, на участке небесного меридиана между северным полюсом мира и точкой севера звезда, пересекая небесный меридиан, оказывается в этот момент в наинизшем положении по отношению к горизонту. Первое из этих явлений называется верхней кульминациейзвезды (или вообще какого-нибудь светила), а второе – его нижней кульминацией.

Таким образом, кульминацией светила называется его прохождение через небесный меридиан.

Продолжая наблюдения звездного неба, можно заметить, что звезды (для наблюдателя, находящегося в умеренных широтах) можно разделить на три группы. К первой из них отнесем все те звезды, которые в нижней кульминации проходят выше точки севера. Очевидно, что они никогда не пересекают линию горизонта и потому образуют группу незаходящих звезд(рис. 15).

рис. 15

Есть, разумеется, и такие звезды, верхняя кульминация которых происходит под горизонтом, ниже точки юга. Они принадлежат к группе невосходящих звезд.Наконец, между рассмотренными двумя зонами неба располагается область, в которой все звезды дважды в сутки (при восходе и заходе) пересекают линию горизонта. Они составляют группу восходящих и заходящих звезд.

Как уже говорилось, все звезды при своем видимом суточном Движении, вызванном осевым вращением Земли, перемещаются на небесной сфере параллельно небесному экватору. Так как при этом угловое расстояние любой звезды от небесного экватора остается постоянным, естественно определять положение звезд на небесной сфере не относительно горизонта, а по отношению к небесному экватору. Угловое расстояние звезды от небесного экватора, обозначаемое греческой буквой δ, называется ее склонением.

Таким образом, склонением небесного светила называется угол между направлением из центра небесной сферы на данное светило и плоскостью небесного экватора.

Полуокружности, соединяющие полюсы мира, называются кругами склонения.Через данное светило всегда проходит один из кругов склонения.

Склонение измеряется в градусах, минутах и секундах дуги. Условились считать склонение положительным для светил, находящихся в северном полушарии неба, и отрицательным для светил в его южном полушарии. Легко сообразить, что все точки небесного экватора имеют склонение, равное нулю, а полюсы мира +90° (северный полюс) и —90° (южный полюс).

Одно склонение еще не может полностью характеризовать положение светила на небесной сфере. Необходима вторая координата, которая вместе со склонением однозначно характеризовала бы положение светила на небесной сфере.

Эта вторая координата названа астрономами прямым восхождением и обозначается греческой буквой α. Поясним, как она определяется.

На небесном экваторе есть точка, в которой Солнце ежегодно бывает в день весеннего равноденствия, 20 или 21 марта. Поэтому данная точка, принимаемая за начало отсчета в экваториальной системе координат, называется точкой весеннего равноденствия.Ее обозначают особым условным значком γ (который не следует путать с греческой буквой у).

Проведем через полюсы мира и данное светило круг склонения. Как видно из рис. 16, прямое восхождение светила равно углу между направлением из центра небесной сферы на точку весеннего равноденствия и плоскостью круга склонения данного светила.

рис. 16

Прямое восхождение светила отсчитывается в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса мира.

Хотя прямое восхождение, как и склонение светила, является некоторым углом, этот угол по ряду причин удобнее измерять не в градусах, минутах и секундах дуги, а в единицах времени.

Так как небесная сфера в своем кажущемся вращении вокруг наблюдателя завершает полный оборот за 24 часа, то отсюда следует, что в часовой мере угол в 360 градусов равен 24 часам. Следовательно, каждый час, как мера угла, соответствует 15 градусам, а каждый градус – 4 минутам времени. Соотношение часовых и градусных единиц выглядит следующим образом:

360° соответствуют 24 часам,

15° соответствуют 1 часу,

1° соответствует 4 минутам,

15' соответствует 1 минуте,

1' соответствует 4 секундам.

В сокращенной записи прямого восхождения часы, минуты и секунды обозначаются русскими буквами «ч», «м», «с» или латинскими «h», «m», «s» (например, 5 ^ч12 ^м6 ^сили 5 ^h12 ^m6 ^s).

Прямое восхождение и склонение светила называются его небесными экваториальными координатами.

Небесные экваториальные координаты весьма похожи на географические координаты, причем прямое восхождение подобно долготе, а склонение – широте. Географические координаты, в сущности, также могут быть названы экваториальными, так как они определяются по отношению к земному экватору. Как при вращении Земли шпрота и долгота городов остаются неизменными, так и при суточном вращении небесной сферы не меняются склонение и прямое восхождение всех звезд. В звездных каталогах, содержащих справочные сведения о различных звездах, указываются их экваториальные координаты. Что же касается «странствующих» небесных светил, перемещающихся на фоне звездного неба (Солнца, Луны, планет и др.), то их прямые восхождения и склонения, естественно, все время изменяются, как меняются и географические координаты земных путешественников.

Географические карты испещрены координатной сеткой – меридианами и параллелями. Подобный вид имеют и карты звездного неба.

При путешествии вдоль какого-нибудь географического меридиана легко заметить, что угловая высота Полярной звезды над горизонтом не остается постоянной. По мере продвижения на юг она уменьшается и Полярная звезда постепенно приближается к горизонту. Наоборот, при путешествии на север Полярная звезда приближается к зениту.

Подобным образом изменяется и высота над горизонтом северного полюса мира, рядом с которым находится Полярная звезда. Легко доказать, что высота северного полюса мира над горизонтом всегда равна географической широте места.

Рассмотрим рис. 17, на котором изображен земной шар. В любой точке Земли ось мира параллельна земной оси, и поэтому высота полюса мира и географическая широта данного пункта являются углами с взаимно перпендикулярными сторонами (ось мира всегда перпендикулярна к плоскости земного экватора, а радиус Земли, проведенный в пункт наблюдения, перпендикулярен к касательной горизонтальной плоскости).

Следовательно, эти углы равны, то есть высота северного полюса мира равна географической широте места. Этот вывод иногда называют теоремой о высоте полюса мира.

рис. 17

Отсюда, как неизбежное следствие, вытекает, что вид звездного неба и видимые движения небесных светил на различных широтах существенно различны.

Мы уже познакомились с видом звездного неба и движением небесных светил в умеренных шпротах (например, в Москве). Посмотрим, как изменится наблюдаемая картина при нашем воображаемом перемещении на Северный полюс и на земной экватор.

По мере нашего продвижения к северу высота полюса мира и Полярной звезды будет непрерывно увеличиваться. Когда мы окажемся на Северном полюсе Земли, то северный полюс мира совпадет с зенитом, а небесный экватор – с горизонтом. При этом высота полюса мира будет равна 90°, то есть географической широте Северного полюса Земли.