Текст книги "Азбука звездного неба. Часть 1"

Автор книги: Сторм Данлоп

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 7 страниц)

Предисловие редактора перевода

С древнейших времен небо привлекало внимание человека, открывая его взору удивительные и непонятные картины: мириады мерцающих звезд, блуждающие среди них планеты, дугу слабого жемчужного света, опоясывающую небо от горизонта до горизонта, «хвостатые звезды» – кометы, солнечные и лунные затмения. В те далекие дни представления человека о мире имели религиозный, мистический характер; он обожествлял небесные светила, считая, что по расположению звезд и планет можно предсказывать судьбы мира и даже отдельных людей – этим занималась астрология. Разумеется, современная астрономия не имеет ничего общего с такой точкой зрения. Ныне она приобрела большое практическое значение. И если в прошлом астрономия в основном служила решению проблем навигации и счета времени, то теперь неизмеримо возросла ее роль в познании законов природы. Сегодня в ее арсенале – мощные оптические и радиотелескопы, другие сложнейшие приборы.

Уже более трех десятилетий астрономия неразрывно связана с космической техникой. Это позволило вывести научные приборы за пределы земной атмосферы, что значительно расширило возможности изучения космических объектов. Более того, человек отправил к другим планетам Солнечной системы автоматические аппараты, которые ведут исследования с близкого расстояния или даже совершают посадку на поверхность планет.

Казалось бы, что делать в такой ситуации астроному-любителю? Какую пользу он может принести со своими маломощными и весьма несовершенными средствами наблюдения? Тем не менее существует ряд направлений астрономической науки, в которые любители вносят заметный вклад. Прежде всего – это наблюдение метеоров, переменных звезд, зодиакального света, поиск комет, новых звезд и т.д. Однако далеко не все астрономы-любители стремятся вести научные наблюдения – многие получают истинное удовольствие просто от созерцания реальных небесных объектов. И это так же естественно, как желание увидеть красоты земной природы и творения рук человеческих собственными глазами, путешествуя по городам и странам, а не на фотографиях, пусть даже самого высокого качества. И как в любом путешествий, в экскурсии по звездному небу не обойтись без путеводителя.

Таким ярким, красочным и увлекательным путеводителем и может стать небольшая книга, которую мы предлагаем вниманию советского читателя. Ее автор Сторм Данлоп – известный английский популяризатор астрономии, член Королевского астрономического общества Великобритании. Его перу принадлежит немало популярных книг, которые переведены на многие языки народов мира. «Азбука звездного неба» – одна из последних работ Данлопа, в которой он «шаг за шагом» открывает перед читателем сокровища звездного неба.

Книга состоит из двух частей. В первой части, «Начала астрономии», автор дает обстоятельные и конкретные рекомендации относительно того, где, когда и как проводить астрономические наблюдения. В звездном небе не так-то просто ориентироваться, и новичку-астроному помогут в этом описанные автором приемы и прекрасные подробные карты звездного неба. Однако для ведения самостоятельных наблюдений недостаточно одного только знания звездного неба – необходимо ознакомиться с системами небесных координат, сложным движением планет, счетом времени и астрономическими инструментами. Обо всем этом подробно и доходчиво рассказано в книге. Значительное внимание уделено и таким важным для любителя вопросам, как зарисовки небесных объектов и их фотографирование.

Постигнув основы практической астрономии, астроном-любитель может переходить к изучению различных небесных объектов. Специальным методам проведения таких исследований посвящена вторая часть книги – «Изучение неба». Здесь особый интерес представляют разделы, касающиеся зодиакального света, метеоров, комет, искусственных спутников Земли и ее естественного спутника – Луны. Именно в наблюдении этих явлений, а также солнечных и лунных затмений астрономы-любители могут принести немалую пользу науке, и книга С. Данлопа, несомненно, поможет им в этом. Читатель найдет также много интересных сведений о звездах и рекомендаций по их наблюдению, причем особое внимание уделено методам наблюдения переменных звезд – вопросу, в котором автор является крупным специалистом.

К числу бесспорных и существенных достоинств книги относится ее иллюстративный материал; разнообразные схемы, таблицы, звездные карты, фотографии астрономических инструментов и небесных объектов делают повествование наглядным и понятным непрофессионалам, которым в первую очередь и адресована книга. Библиография, приведенная автором, включает только англоязычные источники, поэтому мы сочли целесообразным дополнить ее списком литературы, доступной советскому читателю. Автор дает также перечень астрономических организаций многих стран мира. В Советском Союзе астрономы-любители и профессиональные ученые объединены во Всесоюзное астрономо-геодезическое общество при АН СССР, отделения которого есть во многих городах.

Мы надеемся, что книга Сторма Данлопа будет с интересом встречена советскими любителями-астрономами, они найдут в ней много полезных и ценных советов. И хотя эту книгу нельзя отнести ни к учебникам, ни к пособиям, можно не сомневаться, что она станет ценным руководством для преподавателей астрономии, руководителей астрономических кружков и популяризаторов науки.

А. Козенко.

От автора

С самого начала эта книга замышлялась как «практическое пособие», ибо она не только учит читателя ориентироваться в звездном небе, но и дает достаточную информацию, помогающую новичку проводить наблюдения, пусть самые простые, для собственного удовольствия. Это, несомненно, лучшее введение в интереснейшее «хобби» (и науку) – астрономию. Есть немало великолепных книг с прекрасными иллюстрациями, в которых подробно описаны планеты Солнечной системы, звезды и туманности нашей Галактики, а также Вселенная в целом, но нет таких, где было бы выражено то чувство красоты и ясности, которое испытываем мы, когда урываем час-другой в нашей суетной жизни для изучения звезд.

Астрономия захватывает и увлекает не столько фантастическими изображениями далеких планет, переданными космическими аппаратами, сколько собственными наблюдениями в ясную ночь вида Сатурна или далеких звездных скоплений. Проведение наблюдений может потребовать определенного искусства, например, при зарисовках планет, но несомненно и чувство удовлетворения, возникающее при проведении тонких наблюдений. Случается и неожиданное – никогда не забуду глубокое волнение, охватившее меня, когда я впервые увидел карликовую новую, SS Лебедя (короткопериодические двойные системы, которые прежде казались слабыми, непримечательными звездами), ярко светящейся, в максимуме ее блеска.

Хотя из-за ограниченного объема книги пришлось опустить или сократить большое количество материала, цель ее, по-видимому, достигнута – об этом можно судить по отзывам, полученным мной из многих стран. Занятие астрономией всегда радовало меня еще и тем, что помогало приобретать друзей в разных уголках мира.

Перевод книги на русский язык позволил мне исправить некоторые небольшие ошибки, допущенные в первоначальном английском варианте. Мне хотелось бы поблагодарить А. В. Козенко за работу по подготовке издания моей книги на русском языке. Надеюсь, что она поможет многим советским читателям познать красоты ночного неба.

Чичестер, Англия

Сторм Данлоп

Май 1988 г.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ.
НАЧАЛА АСТРОНОМИИ

С чего начать

Астрономические наблюдения – увлекательное занятие, которое доступно каждому человеку. Чтобы приступить к наблюдениям и даже обрести в этом определенный опыт, необязательно иметь то, что называют математическим складом ума. Занятие астрономией не просто одно из немногих увлечений, доставляющих огромное удовольствие, – при желании вы можете без особого труда проводить наблюдения, представляющие немалую научную ценность.

Как это ни удивительно, но при наблюдениях вам, возможно, не потребуется сложного оборудования, а в ряде случаев вообще удастся обойтись без него. И, если вы начинающий любитель, не стремитесь истратить все свои деньги на покупку самого дорогого телескопа. Это будет серьезной ошибкой, так как он скорее всего окажется ненужным для наблюдений тех объектов, которые в дальнейшем наиболее заинтересуют вас. Если и следует что-то купить, то для начала достаточно бинокля, хотя и он не столь необходим, поскольку некоторые небесные тела можно наблюдать невооруженным глазом. Списки объектов, которые можно наблюдать в бинокль и фотографировать, приведены на с. 63 и 114. Советы по выбору и испытанию биноклей и телескопов вы найдете соответственно на с. 64 и 68.

Как пользоваться книгой

Небо открывает богатые возможности для наблюдений. Прежде всего это явления, происходящие в земной атмосфере: метеоры и полярные сияния. Наряду с планетами и звездами наблюдениям доступны и далекие галактики. Большое удовольствие доставляют простые «прогулки» по звездному небу, когда в поле вашего зрения попадают небесные тела, доступные для наблюдений в тот или иной конкретный период времени, или просто объекты, особенно поразившие ваше воображение. В нашей книге даны общие рекомендации относительно того, как научиться ориентироваться среди звезд, как отыскивать созвездия и организовывать наблюдения.

Рис. 1. Участок звездного неба с созвездиями Южный Крест и Киль; видны туманность Угольный Мешок, одно из самых примечательных темных облаков, протянувшихся вдоль Млечного Пути, и светлая газовая туманность η Киля.

В конце концов вы обнаружите, что какие-то классы объектов представляют для вас наибольший интерес, и захотите изучить их гораздо глубже. Тогда-то вам и потребуются различные приборы и методы наблюдений. С ними вы можете познакомиться во второй части книги.

Большое разнообразие объектов и методов их исследования, а также широкие возможности приборов, предназначенных для наблюдения, могут вызвать растерянность, особенно у новичков. Поэтому в книге содержится множество диаграмм и таблиц, которые помогут вам отыскать раздел, где обсуждается интересующий вас вопрос, и перейти к более глубокому изучению астрономии. Приведенная ниже диаграмма облегчит вам поиск разделов книги, где дано описание тех или иных способов наблюдения.

Приступаем к наблюдениям

Прежде чем приступать к наблюдениям, убедитесь, что вам тепло, сухо я вы удобно устроились. Даже летней ночью бывает довольно свежо, так что одевайтесь как можно теплее. Сырость, особенно под ногами, создает немалый дискомфорт, поэтому для наблюдений лучше выбрать сухое место, а не влажную траву. Поскольку камень и бетон быстро остывают, под ноги следует положить деревянный настил. Ветер мешает наблюдениям, вызывая дрожание биноклей и телескопов. Чтобы предотвратить это, попытайтесь сделать брезентовое укрытие, которое не только защитит от ветра инструменты, но и сохранит тепло. Здесь подойдет и простой щит. О влиянии сырости на инструменты подробнее говорится на с. 22. У наблюдателей, расположившихся в тепле, возникают свои проблемы: им мы посоветуем запастись кремом или жидкостью против комаров.

Рис. 2. Одна из лучших фотографий Сатурна; именно так выглядит эта планета при визуальных наблюдениях в хороший любительский телескоп.

Во время наблюдений окулярная часть многих телескопов может оказаться в неудобном положении или слишком высоко, так что следует подготовить нечто вроде стремянки. Она должна быть крепкой, устойчивой и достаточно легкой, чтобы ее нетрудно было передвигать. Вместо стремянки можно воспользоваться прочным деревянным ящиком. Призменный окуляр (см. с. 85) сделает ваши наблюдения более удобными. Чтобы не запрокидывать голову при наблюдениях небесных тел, находящихся высоко над «головой, рекомендуем обзавестись откидным садовым креслом.

При наблюдениях необходимо иметь все под рукой. На некоторых штативах для телескопов предусмотрено место для маленького столика, но все же для размещения необходимых принадлежностей лучше использовать небольшой садовый стол.

Зрение

Глазной зрачок почти мгновенно реагирует на значительные изменения освещенности, но настоящая адаптация к темноте происходит, когда в сетчатке глаз вырабатывается особый глазной пигмент. Адаптация продолжается более 30 мин, в течение которых чувствительность глаза заметно повышается. Поэтому перед наблюдениями рекомендуется защитить глаза от яркого света – некоторые наблюдатели с этой целью надевают темные солнцезащитные очки. Поскольку слабый красный свет почти не влияет на адаптацию глаз к темноте, то рассматривать звездные карты или делать записи во время наблюдений рекомендуем при красном освещении. Для этого прикройте лампу или карманный фонарь красной бумагой или материей и убедитесь, что свет очень слабый. Наблюдения в бинокль обладают определенным преимуществом, так как оба глаза при этом работают одновременно в одинаковых условиях, что существенно уменьшает их утомляемость. При наблюдениях в телескоп попытайтесь побороть естественное желание зажмурить «ненужный» глаз, ибо это приводит к напряжению и усталости обоих. Со временем вы научитесь не обращать внимание на второй открытый глаз, но если это окажется трудным (или в случае постороннего мешающего света), то на него следует надеть повязку, которая позволит вам при наблюдениях держать оба глаза открытыми.

Рис. 3. Скопление звезд Млечного Пути в созвездии Стрелец; такая незабываемая картина открывается перед нами при наблюдениях в небольшой бинокль.

К числу самых неприятных дефектов зрения относится астигматизм (см. с. 73), из-за него изображения звезд выглядят вытянутыми или бесформенными. Такие дефекты, как дальнозоркость или близорукость, не создают проблем при наблюдениях в бинокли или телескопы, так как эти приборы позволяют фокусировать изображение по своему зрению. Если вы вынуждены все время носить очки, то будьте особенно внимательны при выборе инструментов (с. 64 и 81).

Большинству начинающих наблюдателей вначале кажется, что с их зрением что-то неладно, поскольку им не удается различить слабые детали на поверхности планет или менее яркие звезды. Однако по мере приобретения опыта восприятие быстро улучшается, поэтому, чем чаще вы будете проводить наблюдения, тем лучше. Опытные наблюдатели часто используют боковое зрение, смотря слегка в сторону от исследуемого слабого объекта, при этом изображение попадает на более чувствительную часть сетчатки глаза. Установить точное местоположение этого небольшого чувствительного участка сетчатки не так-то просто. Хотя телескопы и бинокли должны по возможности иметь жесткое крепление, очень слабое смещение окулярной части иногда помогает обнаружить в поле зрения слабые звезды, ибо глаз лучше различает движущиеся объекты.

Где проводить наблюдения

 Посторонний свет мешает должной адаптации глаз к темноте, что существенно ухудшает условия видимости слабых объектов. Поэтому наблюдения следует проводить в темных местах. При работе с телескопом вы ограничены в выборе места, тогда как при наблюдениях невооруженным глазом и в бинокль его можно менять, выбирая наиболее удобное. Иногда достаточно укрыться за стеной здания, создающей тень. В городах и поселках наблюдениям мешает не только лишняя освещенность, но нередко и ограниченность доступной обзору части неба. Конечно, с небольшим телескопом нетрудно выехать за город; однако при должной настойчивости разнообразные наблюдения удается проводить и в неблагоприятных условиях города, частности, это относится к изучению созвездий, поскольку даже при значительной побочной освещенности ярчайшие звезды созвездий вполне различимы.

Время наблюдений

Астрономы ведут наблюдения не только ночью. Наряду с изучением Солнца в ряде случаев важно проводить дневные наблюдения Венеры, всегда контраст между ее яркостью и яркостью неба меньше, что облегчает выделение слабых деталей на поверхности планеты. При некоторых астрономических исследованиях, например при поиске комет или новых звезд, наблюдения целесообразно проводить непосредственно после захода или перед восходом Солнца.

Рис. 4. Искривление луча света, вызванное рефракцией в атмосфере, как бы приподнимает все астрономические объекты над горизонтом. Солнце и Луна кажутся сплюснутыми у горизонта также вследствие рефракции.

Моменты восхода и захода Солнца зависят от местоположения наблюдателя, и их точное определение представляет довольно сложную задачу. Следует отметить, что из-за рефракции создается впечатление, что Солнце появляется над горизонтом, хотя в действительности оно находится ниже горизонта примерно на 35' (что сравнимо с угловым диаметром Солнца). В газетах и календарях обычно время захода и продолжительность вечерних сумерек указывается по концу гражданских сумерек, который соответствует времени опускания Солнца за горизонт на 6°. Аналогично определяется время восхода и продолжительность утренних сумерек. Сведения о гражданских сумерках, хотя и полезны, нужны только небольшому числу наблюдателей. Для астрономов важнее знать продолжительность астрономических сумерек. Вечерние астрономические сумерки оканчиваются с наступлением полной темноты, когда на небе появляются очень слабые звезды, а утренние астрономические сумерки начинаются с первыми признаками рассвета, когда Солнце находится на 18° ниже горизонта. Продолжительность сумерек превышает 70 мин и зависит от географической широты места наблюдения. На широтах севернее 48,5° с. ш. и южнее 48,5° ю. ш. астрономические сумерки в летние месяцы продолжаются всю ночь. Подробную информацию о продолжительности астрономических сумерек на интересующей вас широте в любой день года вы можете найти в астрономическом календаре. Несмотря на большую продолжительность сумерек, наблюдатели в высоких широтах имеют ряд преимуществ, так как летом они могут видеть серебристые облака (с. 128), а зимой – полярные сияния (с. 126). Наблюдатели вблизи экватора сталкиваются с трудностями при исследовании объектов, расположенных на небе недалекe от Солнца, так как те быстро заходят вместе с ним.

Рис. 5. Закат Солнца. Лишь спустя более часа после захода Солнца небо становиться совершенно тёмным, и тогда можно увидеть самые слабые астрономические объекты.

Значительную помеху при многих видах наблюдений представляет свет Луны. Рассеяние его атмосферой увеличивает яркость окружающего неба, что снижает контраст между ним и слабым светом объектов, подобным галактикам. Например, некоторые метеорные потоки практически ненаблюдаемы в те годы, когда они приходятся на время полнолуния. Поэтому астрономы-любители, не особенно интересующиеся исследованиями Луны, могут провести ряд ценных наблюдений во время полных лунных затмений.

Рис. 6. В районе экватора (вверху) Солнце садится почти перпендикулярно горизонту и астрономические сумерки наступают каждую ночь. Вблизи полюсов (внизу: Северное полушарие) в летние месяцы астрономические сумерки не наступают.

Рис. 7. Луна в возрасте 8 суток. Свет Луны может оказаться серьёзной помехой при наблюдении слабых небесных объектов; эти объекты лучше всего наблюдать на протяжении нескольких дней до и после новолуния.

Рис. 8. На экваторе (вверху) объект А, расположенный на небе близко к Солнцу, к моменту наступления астрономических сумерек виден значительно ниже горизонта. В высоких северных широтах (внизу) тот же объект можно наблюдать в течение длительного времени после захода Солнца.

Наблюдения внешних планет (планет, находящихся за орбитой Земли), а также малых планет, или астероидов, лучше проводить, когда они находятся вблизи противостояния (с. 61) и в кульминации (с. 24) около полуночи. Во время противостояний планеты расположены ближе всего к Земле, поэтому их видимые размеры максимальны. Внутренние планеты, Меркурий и Венеру, лучше наблюдать в период элонгации (с. 62), когда видна половина их освещенной стороны. Конечно, наблюдения проводятся и в другое время, а при исследованиях некоторых небесных тел, в частности комет, вообще исключается возможность выбора лучшего периода наблюдений. Наиболее благоприятные условия для наблюдений звезд, звездных скоплений, туманностей и галактик приходятся на периоды, близкие их верхней кульминации в полночь, когда они находятся выше всего над горизонтом.

Атмосфера и условия наблюдений

Из-за атмосферных условий не все ночи благоприятны для проведения наблюдений. Эти условия определяются в основном метеорологическими факторами и состоянием верхних слоев атмосферы, а также причинами местного характера: особенностями обсерватории, телескопа и самим наблюдателем. Шкала, характеризующая условия наблюдений, была построена известным наблюдателем планет Антониади. При сильной турбулентности в атмосфере возникают случайные неоднородности плотности, которые преломляют световые лучи, вызывая мерцания (сцинтилляции) звезд. При наблюдениях это проявляется в изменении яркости и дрожании изображений звезд, а изображения планет кажутся размытыми. У звезд, находящихся низко над горизонтом, когда в результате рефракции их свет наиболее заметно разлагается в спектр, сильно изменяется цвет. По-видимому, эти явления служат одной из причин многочисленных сообщений о наблюдениях так называемых неопознанных летающих объектов (НЛО). Случайные неоднородности в атмосфере заметнее проявляются при наблюдениях в телескоп: изображение звезд не стоит неподвижно, а случайным образом блуждает вокруг, перед фокусом и за ним. В таких случаях следует проявлять терпение, дожидаясь более благоприятных условий; если вам повезет, это может случиться несколько раз за ночь. Такие неблагоприятные условия часто возникают в холодные ночи, хотя воздух около поверхности Земли кажется спокойным. При очень плохих условиях фотографировать и проводить серьезные наблюдения неразумно.

Шкала видимости по Антониади

I – Идеальная видимость, без дрожания; изображение все время исключительно резкое.

II – Изображение резкое и неподвижное; наблюдается легкое волнение; временами на несколько секунд наступает полная неподвижность.

III – Средняя видимость; заметно дрожание воздуха, изображение почти неподвижно, слегка струится.

IV – Плохие условия видимости; изображение колеблется, заметно непрерывное мешающее наблюдению движение воздуха.

V – Очень плохие условия видимости; изображение сильно дрожит и струится, временами совсем расплываясь; затруднены даже простые зарисовки.

Аналогичным образом влияют на изображения звезд потоки воздуха, возникающие внутри рефлекторов некоторых типов, и турбулентные движения воздуха внутри обсерватории. Для устранения этих помех оборудование (особенно телескоп) следует охладить перед началом наблюдений до температуры окружающего воздуха.

Рис. 9. Объекты, расположенные низко над горизонтом, мерцают сильнее, чем те, которые находятся около зенита, поскольку их свет проходит более длинный путь через плотные, неустойчивые приземные слои атмосферы.

К уменьшению яркости небесных тел приводит поглощение света в атмосфере, которое иногда называют атмосферной экстинкцией. Оно максимально вблизи горизонта и уменьшается в направлении к зениту. Загрязнение атмосферы и пыль, особенно в окрестностях больших промышленных городов, еще сильнее ухудшают видимость. Поглощение часто осложняет наблюдения невооруженным глазом, наиболее сказываясь при оценке блеска переменных звезд и метеоров, находящихся низко над горизонтом. При таких условиях следует быть особенно внимательным. Не рекомендуется проводить наблюдения даже ярких звезд и планет, когда они находятся на высотах ниже 10° над горизонтом.

Рис. 10. При хороших условиях видимости (верхнее фото) можно видеть слабые объекты и различать мелкие детали, при плохих условиях (нижнее фото) многие мелкие детали теряются, а слабые объекты становятся невидимыми.

Большие водоемы, стабилизируя температуру и атмосферу, значительно улучшают условия наблюдения небесных тел. Небольшая влажность и даже легкая дымка создают благоприятные устойчивые условия. Хорошие условия для наблюдений возникают после небольшого дождя, очищающего воздух от пыли и загрязнений. Было замечено, что при наблюдениях в бинокли и телескопы часто благоприятен даже легкий туман. Многих наблюдателей раздражает облачность, однако надо иметь в виду, что в разрывах между облаками нередко возникают хорошие условия видимости. При планировании наблюдений следует учитывать, что кучевые облака, возникающие днем, к вечеру обычно рассеиваются, а слоистые облака, в частности связанные с областями пониженного давления, как правило, сохраняются на ночь. Иногда наиболее благоприятные условия наступают с прохождением холодных фронтов воздуха, даже если они несут заметную облачность.

Если температура биноклей, телескопов и другого оборудования ниже температуры окружающего воздуха или если их переносят в теплое помещение, то конденсация влаги и выпадение росы на них вызывает немало неприятностей. Чтобы избежать этого, обычно используют противоросники (с. 75), а объективы и зеркала закрывают перед вносом инструментов в помещение. Но если все же стеклянные поверхности покрылись росой, вытирать их не следует, так как можно повредить оптические покрытия; влага быстро испарится с поверхности, если помахать перед ней листом бумаги.