Текст книги "Астрономия для "чайников""
Автор книги: Стивен П. Маран
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 27 страниц)
Звезды обычно называют «неподвижными», чтобы отличать их от блуждающих планет. Но на самом деле звезды находятся в постоянном движении – и реальном, и видимом. Все небо, которое мы видим над головой, вращается, потому что вращается Земля. Звезды восходят и заходят, как Солнце и Луна, но порядок их расположения остается неизменным. Например, звезды Большой Медведицы не переворачиваются к Малому Псу или Водолею. Различные созвездия восходят в разное время и в разные дни, если смотреть на них из различных точек Земли.
На самом деле звезды Большой Медведицы (и любого другого созвездия) движутся одна относительно другой с огромной скоростью – порядка сотен километров в секунду. Но они настолько далеки от нас, что ученым нужно проводить точные измерения через довольно большие промежутки времени, чтобы обнаружить их движение по небу. Поэтому через 20 тысяч лет звезды Большой Медведицы создадут другой рисунок на небе. И, может быть, это даже будет похоже на медведицу.
Между тем ученые определили положение миллионов звезд, занесли данные о многих из них в каталоги и отметили на звездных картах. Положение звезды на небесной сфере определяется с помощью таких координат, как прямое восхождение(ascension) и склонение(declination), обозначаемых RAи Dec. Эти координаты аналогичны широте и долготе, используемым при определении положения объекта на Земле.
RA (прямое восхождение) – это положение звезды, измеряемое в западном или восточном направлении на небе (аналог долготы, отсчитываемой от нулевого гринвичского меридиана).
Dec (склонение) – это положение звезды, измеряемое в северном или южном направлении на небе (аналог широты, отсчитываемой от земного экватора).
RA обычно отсчитывают в часах, минутах и секундах, как время, но иногда и в градусах.
Координаты RA и DecЗвезда с координатой RA 2 h00 m00 sнаходится на 2 часа восточнее звезды с координатой RA 0 h00 m00 s, независимо от склонения. RA увеличивается с запада на восток, начиная со значения RA 0 h00 m00 s, которое соответствует небесной полуокружности с центром в центре Земли, проходящей от Северного небесного полюса до Южного. Первая звезда может иметь склонение Dec 30° к северу, а вторая – Dec 15°25′12″ к югу, но они все равно будут находиться на расстоянии 2 часов по оси восток-запад (и на расстоянии 45°25′12″ по оси север-юг).
Сформулируем правила, касающиеся RA и Dec.
Разобраться в том, что такое RA и Dec и как читать звездную карту, вам помогут несколько простых правил (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Обозначения на небесной сфере
Северный небесный полюс (North Celestial Pole – NCP) – это точка на небе, на которую указывает ось Земли, продленная в северном направлении. Если стоять на географическом северном полюсе Земли, то NCP будет прямо над головой.
Южный небесный полюс (South Celestial Pole – SCP) – это точка на небе, на которую указывает ось Земли, продленная в южном направлении. Если стоять на географическом южном полюсе Земли, то SCP будет прямо над головой. Только нужно одеваться тепло, это ведь в Антарктиде!
Воображаемые линии, соответствующие равным значениям RA, проходят через NCP и SCP и представляют собой полуокружности, центр которых находится в центре Земли. Они воображаемые, но, тем не менее, отмечены на большинстве звездных карт, чтобы облегчить людям задачу нахождения звезд с определенными значениями RA.
Воображаемые линии, соответствующие равным значениям Dec, например, 30 к северу, проходят в небе прямо над головой на соответствующей географической широте. Поэтому, если вы находитесь в Нью-Йорке, т. е. на 41° северной широты, то прямо над головой у вас будет точка с координатой Dec 41 к северу, хотя ее координата RA будет постоянно меняться по мере вращения Земли. Эти воображаемые линии тоже отмечены на звездных картах, и называются они окружностями склонений(declination circles).
Астрономия в домашних условиях
Если в вашем дворе есть место, с которого хорошо видно небо (где деревья и соседние дома не мешают обзору), – этого вполне достаточно. Ясной ночью установите телескоп или возьмите бинокль и начинайте определять звезды. Если вы живете в центре крупного города, огни которого мешают наблюдению ночного неба, то вступите в астрономический клуб. Обычно члены клуба вместе отправляются туда, где можно без помех заниматься наблюдениями. Иногда достаточно выехать за город.
Если вы, в основном, интересуетесь наукой – открытиями, которые делают астрономы, – можете узнавать новости из журналов, специально ориентированных на астрономов-любителей. А еще лучше посещать бесплатные Web-сайты, где вам расскажут все, что вы всегда хотели знать о космосе, и еще то, о чем вы даже не подозревали.
Астрономия – это идеальное хобби для всей семьи. Стоит только установить телескоп, как всем вокруг захочется в него заглянуть хоть краешком глаза. Вам не с кем оставить детей? Оденьте их потеплее и возьмите с собой на "астрономическую вечеринку". Они даже помогут вам нести телескоп. Захватите одеяла и спальные мешки. Самый лучший способ поразмыслить об окружающем мире – это, борясь со сном, любоваться потрясающим зрелищем звездного неба.
Предположим, вы хотите найти NCP. Станьте лицом точно к северу и ищите точку, расположенную над горизонтом под углом Xградусов, где X– ваша географическая широта. (Я предполагаю, что вы живете в Северной Америке, Европе или в какой-либо другой точке Северного полушария. Если же вы живете в Южной Америке, Южной Африке, Австралии или в любом месте Южного полушария, то не сможете найти NCP, потому что вместо этого вам нужно искать SCP. Для этого станьте лицом точно к югу и ищите точку, расположенную над горизонтом под углом, равным значению вашей географической широты.)
Но хочу вас успокоить: если вы хотите только научиться находить на небе созвездия и планеты, то можно обойтись без RA и Dec (если они вас напугали). Нужно только сравнить звездную карту для соответствующего времени года и ночи (такие карты печатают в астрономических журналах и календарях) с тем, что вы видите на небе. Но если вы хотите понять, как пользоваться звездными картами и каталогами и как найти с помощью своего телескопа далекую галактику, то постарайтесь все-таки разобраться с этими координатами.
Если же вы приобрели новый, шикарный и на удивление не слишком дорогой телескоп с компьютерным управлением (о нем подробно говорится в главе 3), то сможете ввести координаты RA и Dec только что обнаруженной кометы и телескоп будет направлен прямо на нее. (Обычно в каждом сообщении об обнаружении кометы приводится небольшая таблица, или эфемериды, в которой указываются расчетные координаты кометы RA и Dec, ночь за ночью, на протяжении ее пути по небу.)
Тяготение: то, с чем надо считатьсяСо времен Исаака Ньютона все в астрономии вертится вокруг тяготения. Как объяснил Ньютон, это сила, возникающая между двумя объектами и зависящая от массы и расстояния. Чем больше масса объекта, тем сильнее сила его притяжения. И наоборот, чем больше расстояние, тем слабее сила притяжения.
Альберт Эйнштейн разработал более совершенную теорию гравитации, подтвержденную экспериментами, которых не выдержала старая теория Ньютона. Теория Ньютона хороша для описания тяготения в обычных условиях, например, как силы, заставляющей яблоко упасть ему на голову (если это, конечно, не вымысел). А теория Эйнштейна позволяет предсказать, что происходит рядом с объектами очень большой массы, где сила притяжения чрезвычайно велика. С точки зрения Эйнштейна, в действительности тяготение – это не сила, а искривление пространства и времени объектом большой массы, таким как звезда. Говоря об искривлении, я не имею в виду форму.
Теория Ньютона объясняет следующее.
Почему Луна вращается вокруг Земли, Земля – вокруг Солнца, Солнце – вокруг центра Млечного Пути и т. д.
Почему звезды и планеты круглые.
Почему газ и космическая пыль притягиваются и образуют новые звезды.
Теория Эйнштейна, или общая теория относительности, объясняет следующее.
Почему звезды, наблюдаемые недалеко от Солнца во время его полного затмения, кажутся расположенными немного «не на месте».
Почему возможно существование черных дыр.
Почему Земля, вращаясь, «тащит» за собой искривленное пространство и время. (Одни ученые заявляют, что у них есть данные, подтверждающие существование этого эффекта, а другие считают, что нужно подождать более доказательных фактов.)
О черных дырах мы поговорим в главе 10, но общую теорию относительности, пожалуй, оставим в покое (так что можете вздохнуть спокойно). Разумеется, прочитывая главу за главой, вы будете становиться все умнее и умнее. Но вряд ли друзья назовут вас Эйнштейном; для этого нужно отрастить волосы, везде ходить в грязном старом свитере и показывать язык, когда вас фотографируют.
Но следует отметить, что теория относительности оказала влияние на то, как ученые изучают Вселенную сегодня. Знание о том, что "все относительно" и понимание парадоксальности природы Вселенной (да, свет – это одновременно и частица, и волна) открыли ящик Пандоры с сокровищами астрономических гипотез и фантастических исследований.
Движение – это жизньВсе в Космосе непрерывно движется и вращается. Космические объекты не могут стоять на месте. Всегда найдется тело, притягивающее любую звезду, планету, галактику или космический корабль. У Вселенной нет центра.
Например, Земля:
вращается вокруг своей оси, делая полный оборот за сутки, или 24 часа;
вращается вокруг Солнца, делая полный оборот за один год, или 365 суток;
движется в составе Солнечной системы по очень длинной орбите вокруг центра Млечного Пути, делая полный оборот примерно за 226 миллионов лет; продолжительность этого путешествия называется галактическим годом;
движется вместе с Млечным Путем вокруг центра масс Местной Группы Галактик (Local Group of Galaxies), в которую входит два десятка галактик, находящихся в нашем уголке Вселенной;
движется вместе с Местной Группой Галактик в хаббловском потоке галактик в расширяющейся Вселенной, порожденной Большим Взрывом.
И любой житель Земли участвует во всех этих космических движениях, причем всегда: когда ведет машину, идет на работу и даже когда спит, не задумываясь об этом. Поэтому в следующий раз, когда опоздаете на несколько минут, попросите принять сей факт во внимание.
Помните фильм "Джинджер и Фред"? Они танцевали вместе и Джинджер делала все то же самое, что и Фред, только в обратном направлении. Точно так же, как в случае с Джинджер и Фредом, Луна повторяет все движения Земли (хотя и не в обратном направлении), за исключением ее вращения вокруг своей оси. Луна вращается медленнее, делая полный оборот примерно за месяц. И, поворачиваясь вокруг своей оси, она в то же самое время вращается вокруг Земли (и тоже делает полный оборот примерно за месяц).
Большой Взрыв – это гипотетическое событие, давшее начало Вселенной и заставившее ее расширяться с бешеной скоростью. Эта теория позволяет объяснить многие наблюдаемые явления и предсказать то, что нельзя было предсказать раньше. Сегодня она считается лучшей теорией о возникновении Вселенной.
Надеюсь, вы уже поняли, какая это классная книга. Даже первая глава уже заканчивается Большим Взрывом!
Глава 2
Наблюдение неба: найдите компанию
В этой главе…
Астрономические клубы и другие ресурсы
Обсерватории и планетарии
Астрономия привлекает если не всех, то очень многих. Звезды восхищали людей всех стран и континентов еще с первобытных времен. В древности наблюдения неба приводили к созданию всевозможных теорий о Вселенной, высших силах и цели движения звезд, планет и комет. Когда вы смотрите на небо, тысячи, если не миллионы, людей во всем мире делают это же вместе с вами. И со временем такие наблюдатели создали основы современных знаний о небе и небесных телах. Поэтому если говорить о наблюдении неба, то вы не одиноки в своем увлечении. Существуют множество людей, книг, статей и других ресурсов, которые помогут вам приобрести начальные знания, быть в курсе событий и принять участие в великом труде по освоению Космоса.
В этой главе вы познакомитесь с этими ресурсами и сможете начать свое знакомство с астрономией. Все остальное зависит только от вас. Присоединяйтесь!
Вы не одиноки!Большой объем информации, множество организаций и людей помогут вам приобрести начальные знания и быть в курсе событий. Например, начальные сведения по астрономии и информацию о текущих небесных явлениях можно найти на Web-сайтах. Кроме того, вы можете стать членом клубов и ассоциаций, посещать собрания, лекции и специальные занятия.
Лучший способ войти в мир астрономии, не тратя чрезмерных усилий и денег, – это вступить в астрономический клуб и познакомиться с его постоянными членами. В клубах обычно проводят встречи, на которых опытные специалисты дают новичкам советы об используемой технике и оборудовании; на заседания клубов иногда приглашают ученых, которые читают лекции, рассказывают о последних научных достижениях и показывают фотографии и слайды. Члены клубов всегда знают, где можно недорого купить подержанный телескоп или бинокль, что стоит покупать, а что – нет.
Кроме того, клубы организуют совместные наблюдения, обычно по выходным дням или ради особых событий, таких как метеорный поток, солнечное затмение и т. д. На таком мероприятии можно узнать о методах астрономических наблюдений и оборудовании гораздо больше, чем где-либо еще. Вам даже не нужно приносить с собой телескоп; многие люди с радостью позволят вам воспользоваться их приборами. Короче говоря, одевайтесь потеплее, и вперед!
Если вы живете в большом городе или в пригороде, то почти наверняка ночное небо у вас будет слишком светлым и для наблюдений лучше отправиться куда-то за город, подальше от домов, дорог и огней. В местном астрономическом клубе наверняка знают хорошие места, но туда лучше отправляться большой компанией (поскольку места эти, как правило, довольно глухие). Так что присоединяйтесь!
Московский астрономический клуб ( http://astroclub.2ru/). Основные направления деятельности клуба – наблюдательная астрономия, компьютерная астрономия, телескопостроение, образовательная работа, а также совместные выезды для наблюдений за пределы Москвы и экспедиции в другие районы страны.
Харьковский астрономический клуб «Астерион» ( http://nature.megatop.ru/go/go36959.phtml).
Клуб астрономического общества ( http://olm.pereplet.ru/astro.htm) в Государственном астрономическом институте им. П.К. Штернберга (ГАИШ) (Москва).
Найти какие-либо сведения по астрономии совсем несложно. К вашим услугам широкий спектр источников информации, включая Web-сайты, журналы и программное обеспечение.
В Web есть сайты, где можно найти любую информацию по астрономии, и количество этих сайтов растет с астрономической скоростью! Один из лучших англоязычных сайтов – Sky & Telescope, который ведут редакторы одноименного журнала ( http://skyandtelescope.com/). Здесь можно найти последние новости, информацию об астрономических событиях, советы о проведении наблюдений, интерактивную карту звездного неба, ссылки на другие ресурсы и т. д.
Среди астрономических ресурсов русскоязычной Internet можно назвать следующие сайты.
Российский астропортал ( www.astrolab.ru). Обширная информация о Вселенной, Солнечной системе, космосе. Астрономические новости, астроклуб, электронный журнал «Красная планета», обсерватории. Карты небесных тел (Луны, Плутона, Марса, Меркурия), астрономические события, лунный календарь, солнечные затмения, галереи фотографий.
Российская астрономическая сеть ( www.astronet.ru). Новости, статьи, карта неба, форумы, много информации по астрономии, каталог астрономических ресурсов.
Астрономия XXI века (Internet-энциклопедия) ( www.astroweb.ru/links.htm). Новости, информация о Вселенной, звездах и галактиках, Солнечной системе; астрономический словарь, великолепная фотогалерея (коллекция NASA, снимки телескопа «Хаббл», фотографии астрономических обществ и любителей), исследования и статьи, карты планет и неба, астрофорум, астрочат.
Первый Всероссийский астрономический портал ( www.starlab.ru). Сервер для астрономов и любителей. Конференции, ссылки, форумы.
Каталог лучших астрономических сайтов ( http://bsastro.by.ru).
Астрономический сайт ( http://у-net.narod.ru/astro). Содержательный и прекрасно оформленный сайт. Астрономические новости, Информация о Солнечной системе, ближайших звездах, экзопланетах, галактиках, фотогалерея, форум и т. д.
Сайт «Гиперкосмос. Вся Вселенная на ладони» ( www.hyperspace.nm.ru). Дайджест астрономических статей, новости, обширная астрономическая информация.
Астрономия и космонавтика ( www.mЗ1.spb.ru). Статьи, фотографии, карты звездного неба и каталоги, астрономические инструменты и советы по проведению наблюдений, программное обеспечение.
Далекая Галактика ( fargalaxy.al.ru). Новости, фотографии, статьи, форум.
Журнал российских любителей астрономии «Звездочет» ( www.astronomy.ru). Новости, статьи, форум.
На некоторых из перечисленных выше сайтов можно найти специальное программное обеспечение, позволяющее увидеть на экране компьютера карту звездного неба на каждый день. Некоторые астрономы используют эти программы для планирования сеансов наблюдения. Они заранее составляют расписание наблюдения небесных объектов в телескоп или бинокль в разное время ночи, чтобы использовать «темное время суток» с максимальной эффективностью.
Если же какая-то загадка поставила вас в тупик, можно спросить ученых из NASA. Например, по адресу http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ask/askmag.htmlможно задать вопрос профессиональному астроному, д-ру Стену Оденвальду по поводу Солнца, Земли и их взаимодействия. А на сайте «Астрономическое кафе» (The Astronomy Cafe) ( www.astronomycafe.net/qadir/qanda.html), который тоже ведет д-р Стен Оденвальд, есть обширный FAQ (файл часто задаваемых вопросов) по таким темам, как Солнечная система, планета X, звезды, галактики, черные дыры, теория Большого Взрыва, происхождение Вселенной, общая и специальная теория относительности, космические путешествия, астрофизика, телескопы и многое другое.
Обсерватории и планетарииЧтобы больше узнать об астрономии, телескопах и исследовательских программах, вы можете посетить профессиональные обсерватории и общедоступные планетарии. В обсерваториях астрономы и другие ученые с помощью больших телескопов занимаются изучением Вселенной. А в планетариях в затемненном помещении с помощью специальной аппаратуры проектируют на экран на потолке (имитирующий небо над головой) изображения звезд и других небесных объектов, сопровождая это лекциями о различных космических явлениях.
Пулковская обсерватория
Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория Российской Академии наук (ГАО РАН), основанная в 1839 году, расположена в Пулково, недалеко от Санкт-Петербурга ( www.gao.spb.ru). Это исследовательский центр мирового значения для реализации крупных фундаментальных и прикладных научных проектов в астрономии, проектирования и строительства крупнейших инструментов, организации новых наблюдательных баз и обсерваторий, подготовки квалифицированных научных кадров. По широте охвата направлений современной астрономии – астрометрии, небесной механики, астрофизики, физики Солнца, радиофизики Пулковская обсерватория считается самым уникальным учреждением в России.
В ГАО были организованы и оснащены инструментами наблюдательные базы: в Азербайджане (Ордубад), Армении (Араратская экспедиция), Таджикистане (Памирская экспедиция), Узбекистане (Китаб), Чили, Боливии. Симеизское отделение Пулковской обсерватории было преобразовано в Крымскую астрофизическую обсерваторию (КрАО), Николаевский филиал – в Николаевскую обсерваторию (ныне – обсерватория Комитета по науке и интеллектуальной собственности Украины), экспедиция ГАО в Боливии стала самостоятельной Национальной астрономической обсерваторией Боливии Санта-Анна. Основанная в 1948 году кисловодская Горная станция ГАО (ГАС ГАО) – единственная солнечная обсерватория России, осуществляющая ежедневные комплексные наблюдения (мониторинг) Солнца, уникальные в мире по регулярности.
В обсерватории ведется большая работа по созданию и разработке, а также внедрению уникального астрометрического оборудования. Только в последние годы создан ряд наземных телескопов (МАГИС, 3A-32), разрабатываются три проекта космических астрометрических систем ("Струве", "Стереоскоп" и ГЕОБС), изготавливается наземный астрометрический рефлектор АР-115.
Основные направления небесной механики:
изучение движения тел Солнечной системы; использование теории движения искусственных спутников Земли в прикладных задачах;
исследование формы Земли и гравитационных потенциалов Земли и планет Солнечной системы;
изучение динамики и эволюции планетных колец, галактических дисков и сходных объектов; хаотическая динамика небесных тел;
эфемеридная поддержка программ наблюдений.
Основные направления астрофизики:
космомикрофизика (астрономические методы поиска небарионной скрытой массы во Вселенной);
исследования тесных двойных систем и звезд с оболочками;
исследования звездных скоплений;
изучение звездных атмосфер;
поиск и исследование сверхновых звезд.
Наблюдательные программы осуществляются на крупных отечественных и зарубежных телескопах (БТА-6м, ЗТШ-2.6 м Украины, инструменты Европейской южной обсерватории, Обсерватории ЮАР). Комплексная программа астрофизических наблюдений выполняется на телескопе АЗТ-24 ГАО РАН, недавно установленном в Кампо-Императоре (Италия) и оборудованном современной регистрирующей аппаратурой итальянской стороной.
Основные направления физики Солнца:
исследования внутреннего магнитного поля Солнца методами гелиосейсмологии;
изучение природы солнечной активности;
мониторинг активных процессов на Солнце и солнечная цикличность;
нелинейные процессы в физике Солнца и звезд.
Наблюдательные программы осуществляются, главным образом, на Горной станции ГАО и в Пулкове. Отдельные программы – на инструментах других обсерваторий (Тенерифе), на космических аппаратах (Международная космическая станция «Альфа» – МКС). В рамках соглашений о научно-техническом сотрудничестве ГАС ГАО получает данные наблюдений из обсерваторий Кит-Пик (США), Норикура (Япония), Станфордского университета (США) и др.
Главное направление радиоастрономии – физика корон Солнца и звезд, включая процессы вспышечного энерговыделения, на основе наблюдений на крупнейших отечественных и зарубежных радиотелескопах (РАТАН-600, VLA, "Нобеяма", "Эффельсберг", РТ-22). Кроме того, ведутся исследования двойных систем звезд методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ). В перспективе – создание центра обработки РСДБ-данных по астрофизике и геодинамике. Совместно с САО РАН выполняется крупный проект "Радиогелиограф РАТАН-600".
ГАО РАН участвует в международном проекте "Уровень Балтийского моря", в программе Госстандарта России "Государственная система определения параметров вращения Земли" и многих других. В настоящее время Пулковская обсерватория проводит совместные научные работы в рамках подписанных договоров и соглашений о научно-техническом сотрудничестве с более чем 20 иностранными учреждениями в Великобритании, Испании, США, Дании, Италии, Бельгии, Германии, Японии, Финляндии, Греции и др. [5] 5
Использованы материалы страницы www.spb-business.ru/show.php?directory= 476 сайта www.spb-business.ru.
[Закрыть].
Крымская астрофизическая обсерватория Министерства науки и образования Украины
Крымская астрофизическая обсерватория (КрАО) – самое крупное астрономическое учреждение в Украине ( www.crao.crimea.ua). КрАО организована в 1945 году на базе Симеизского отделения Пулковской обсерватории, основанного в 1908 году. Обсерватория располагает современным научным оборудованием, которое позволяет проводить всесторонние астрофизические исследования в широком спектральном интервале электромагнитного излучения – от жестких гамма-квантов до метровых радиоволн, самых разных объектов Вселенной (от искусственных спутников Земли и малых тел Солнечной системы до внегалактических образований). В КрАО конструируют и изготовляют уникальную астрофизическую аппаратуру как для наземных, так и для космических исследований.
Основные направления научных исследований КрАО: активные ядра галактик и источники космических лучей; наблюдения космических объектов методом радиоинтерферометрии; строение, химический состав, магнетизм и нестационарность звезд, физика Солнца и солнечная активность; планеты, малые тела Солнечной системы и астероиды, сближающиеся с Землей; глобальные движения материков и полюсов Земли; разработка наземных и космических оптических телескопов и светоприемной аппаратуры. Основная часть обсерватории расположена в поселке Научный (около 12 км от Бахчисарая) на высоте 600 м над уровнем моря. Здесь находится администрация, научная библиотека, опытное производство и основные оптические телескопы. Вблизи курорта Симеиз, в поселке Кацивели, у самого берега моря – лаборатория радиоастрономии КрАО. Одно из подразделений этой лаборатории расположено на горе Кошка над поселком Симеиз на высоте 346 м над уровнем моря, в 3 км от морского берега. На территории обсерватории проводятся экскурсии.
